电磁干扰空气过滤器制造技术

本发明专利技术提供一种电磁干扰过滤器和衬垫。在一个示例性的实施例中，该过滤器和衬垫由孔密度在每英寸１０孔和每英寸４０孔（ＰＰＩ）之间的导电涂覆的网状泡沫塑料制成。该过滤器能够用来覆盖电器外壳的通风口，以屏蔽电子元件、电子设备、电子器件，使之不受ＥＭＩ、电子静电荷（ＥＳＤ）、和射频干扰（ＲＦＩ）的影响，同时仍然提供足够的气流进入该系统并冷却该系统。该过滤器材料有助于防止灰尘、脏物进入外壳。本发明专利技术的过滤器合适于导电地桥接电器外壳的配合表面之间的间隙。制造过滤器的网状泡沫在低压力下具有良好的可压缩性（一般为原厚度的２０％－５０％），同时很容易从压力载荷下恢复而没有明显的压缩形变（永久变形）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请根据37C.F.R.§1.78，要求2001年9月4日提交的名称为“EMI Gasketing Material Using Conductive Coating”的美国临时申请第60/316,822号和2001年12月13日提交的名称为“EMI GasketingMaterial Using Conductive Coatings on Reticulated in Combination withMetalized Plastic layers”的美国临时申请第60/339,237号的权益。
技术介绍
电磁(EMI)干扰过滤器通常见于个人计算机、网络设备、移动电话和其他类似电子器件。这些EMI过滤器还可以用作用于安放印刷电路板(PCB)或类似器件的外壳的配合部件之间的导电接地接口。这种做法是所希望的，因在PCB上的电子器件或类似的器件既发射电磁干扰(EMI)、电子静电放电(ESD)、和射频干扰(RFI)又对这些很敏感。电子系统和相应的外壳的适当结构既使系统辐射最小又保护系统免受外部器件所产生的外部噪声的干扰，使所有器件基本相互接近以具有所想要的功能。适当设计的电器外壳通常通过围绕电子系统提供连续的导电屏障从而形成通常所说的“法拉第笼”。法拉第笼的原理是这样一个概念，即连续的导电外壳或者反射入射的辐射或者将电干扰传输到地，使之产生较少的辐射问题。这种外壳性能降低的一种方式是由于通风所需要的孔，或在制造过程中在构成该外壳的金属化部件的配合表面之间不经意地产生的间隙。由于这些孔和间隙形成能够通过辐射或进入系统的开口，因而能够减少外壳的屏蔽效果。这些间隙或开口通过用作能够有助于发射辐射的缝隙天线甚至能够增强EMI辐射。此外，这些间隙是接地中断的原因，从而减少外壳的EMI反射和吸收性能。为了解决这种EMI/RFI问题，已经提出若干种产品。美国专利第6,384,325号提出用蜂窝状结构作为波导以防止EMI进出外壳。另外一些提出在外壳配合部件之间装密封衬垫的方案，密封衬垫利用涂覆有导电金属丝网或外层护套的不同形状和大小的弹性芯(美国专利第5,902,956号)。通常还用一种主要由用导电填料填充的弹性树脂组成的“形成在位”的衬垫(美国专利第6,096,413号和5,641,438号)。虽然上面提出的方法相当有效，但他们有各种缺点。蜂窝状EMI过滤器通常非常厚，既不可压缩又在压缩载荷下不能恢复原状。此外这种蜂窝状结构相当重。由于现在的电器外壳变得很小很轻，不能适应复杂形状的厚重的EMI过滤器限制了这些类型过滤器的合适应用场合。屏蔽的弹性芯EMI衬垫通常用不导电的泡沫弹性体热塑塑料，例如聚乙烯、聚丙烯、丁二烯、苯乙烯-丁二烯或类似材料制成线性形式。这些弹性芯可以成形在或者模制在导电网格或护套的里面。可选地，这些弹性芯在模制或成形工艺之后被包裹成类似形式的网格、护套或薄片。偶尔，粘结剂用作芯与网格之间的结合剂。网格或护套通常由普通的金属，例如铜、铝、锡、金、银、镍或类似合金全部制成。此外，通过在普通的导电金属内涂覆或电镀诸如尼龙、聚酯、聚乙烯的合成纤维、棉、毛等制成复合纤维网格或护套。这种类型的线性衬垫当用于具有不规则的或非线性的外形外壳时不受其机械和电连接的限制。为了配合外壳的不规则外形或将被密封的边界界面，这种线性衬垫经常被切断以便于将衬垫固定于外壳。切断或切割覆盖的衬垫具有不利的影响。通常，在切割时衬垫的网格或护套部分的端部容易磨损或散开，因而损害衬垫的导电性并且导电材料的碎片或粉末可能存积在系统中有可能引起系统短路。当使用粘结剂时，粘结剂具有用不导电的粘结剂覆盖导电网格纤维的可能。由于绝缘其导电性而引起接地装置中断，往往会减小网格纤维的屏蔽效果。形成在位的衬垫通常包括泡沫凝胶式的或非泡沫式弹性体树脂，例如硅酮聚氨脂或其他类似聚合物，并用作导电填充物的载体。填充树脂衬入在外壳的一个或多个配合表面以提供EMI屏蔽衬垫。可选地，非填充的弹性体树脂可以被衬入外壳，然后涂以导电的外层，例如银或其他类似合金。虽然这些类型的衬垫相当普遍并且利用合适的机械设备可施加给大多数外形和配合表面形状，但他们具有某些缺点。形成在位的衬垫仅仅部分地用导电材料填充并且不是100％的导电材料。因此，这些衬垫在配合外壳表面之间通常需要很大压力，以确保与包含在弹性体树脂内的导电颗粒足够的接地接触。由于当今的电器外壳变得越来越小并且其壁厚逐渐变薄，要达到必需的压力而不使外壳变形或不损坏外壳变得越来越困难。此外，由于参杂导电颗粒，弹性体树脂的弹性压缩恢复性质被减小，因此，如果为了重新工作和维修必须利用内部电器，打开和关闭外壳的能力减小。为了解决上述方法中的某些缺点，Clupper等人的美国专利第6309724号提出使用孔密度在80-240PPI范围内的金属化网状及弹性泡沫塑料。Clupper等人利用对压缩形变的改进的刚性和弹性，及改进的导电性作为利用高孔密度材料的理由。然而，业已发现高泡沫孔密度降低屏蔽EMI的屏蔽效果。这很可能是由于高孔密度阻止了过滤器贯穿整个泡沫厚度的完全金属化。结果过滤器在整个厚度具有较差的三维或“XYZ”一致导电性。因此，EMI屏蔽具有这种趋势，即只有外表面具有导电性，中心没有导电性。因此，对金属化的高密度网状泡沫塑料的任何在后处理(冲切、剪切)将进一步暴露非金属化的内部区域并可能进一步减少屏蔽效果。为此，需要一种改进方法和EMI过滤器。
技术实现思路
本专利技术的方法提供一种改进的EMI/RFI空气过滤器和衬垫。本专利技术利用在整个过滤器厚度都完全金属化的可压缩网状泡沫塑料或类似弹性体材料所构成的导电EMI/RFI空气过滤器，避免了现有技术的缺点。一方面，本专利技术提供一种EMI/RFI空气过滤器。该EMI/RFI空气过滤器包括具有开孔骨架结构和孔密度在每英寸10孔到每英寸40孔之间的基体。导电金属涂层可以穿过基片的开孔骨架结构沉积在基体上，以保持整个基体的导电连续性。在本专利技术的示例性的EMI/RFI空气过滤器中，弹性体基体(例如，网状聚氨脂泡沫塑料、聚乙烯胺、聚丙烯、聚氯乙烯、醚型聚亚胺酯、聚酰胺、聚丁二烯、硅树脂或类似弹性体材料)被金属化而不用任何中间的或增进粘结的步骤。然而，在本专利技术另外的EMI过滤器中，可以引进各种中间步骤以在金属化之前对基体提供粘结增进层。整个开孔结构上的金属涂层对整个过滤器提供导电连续性并在100MHz和1GHz的整个频率范围内能够提供至少50dB的衰减。通常衰减范围在50dB和90dB之间。另一方面，本专利技术提供过滤空气和EMI/RFI的方法。该方法包括提供包含具有每英寸10孔到每英寸40孔之间的孔密度的骨架结构的开孔基体。导电金属涂层沉积在整个开孔骨架结构上。该金属化的基体放置在通风孔附近以过滤来自气流中的碎屑并过滤EMI/RFI。在又一方面，本专利技术提供导电的EMI/RFI衬垫。该衬垫包括具有开孔骨架结构和孔密度在每英寸10孔到每英寸40孔之间的可压缩的基体。导电金属涂层沉积在该基体的整个开孔骨架结构上，使得导电金属涂层在压力作用下时在整个基体上保持电连续性。本专利技术的EMI衬垫能够导电地桥接电器外壳配合部件之间的间隙。用来制造该衬垫的网状泡沫和弹性体材料在低压力作用下能够很好本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＥＭＩ／ＲＦＩ空气过滤器，包括：具有开孔骨架结构的基体，其孔隙率大约在每英寸１０孔和每英寸４０孔之间；以及贯穿基体开孔骨架结构沉积在基体上的导电金属涂层，以便保持整个基体的电连续性。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杰克加鲍尔，罗基R阿诺德，约翰C扎尔加尼斯，
申请(专利权)人：波零公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]