EMV-Abschirmungen nach der Vakuum- Beschichtungstechnologie CREASHIELD R

Transkript

1 BESCHICHTUNGSTECHNOLOGIEN EM-Abschirmungen nach der akuum- Beschichtungstechnologie CREASHIELD R EM-Abschirmungen nach dem CREASHIELD-erfahren zeichnen sich aus durch: gute Abschirmwirkung einfache und kostengünstige Herstellung geringer thermischer Einfluss keine Umweltprobleme Beschichtungstechnologien CREASHIELD und die nach diesen Technologien arbeitenden Anlagen CREAMET sind Entwicklungen von CREAAC.

2 A. Einführung PRINZIP Das Aufbringen von metallischen Schichten für die EM-Abschirmung nach der CREASHIELD-Technologie erfolgt mittels PD-erfahren (Physical apor Deposition) im Hochvakuum unter erwendung thermischer erdampfungseinrichtungen. Dabei wird der aufzubringende Stoff erhitzt und in die Gasphase überführt. Durch einen Kondensationsprozess scheidet sich das verdampfte Material auf dem Substrat ab. Je nach erfahrensweise können sowohl Einfach- als auch Mehrfachschichten aufgebracht werden. Die applizierten Schichtdicken liegen für diese Anwendung in der Regel bei 2 µm, können bedarfsweise auch größer sein. Substrat Dampf erdampferwendel akuumkammer MERKMALE Beschichtungsmaterialien: Metalle (Kupfer, Aluminum, Gold, Silber, Zinn ) Legierungen (Nickel-Chrom ) Reaktive erfahren möglich (SiO 2) Substratmaterialien: Kunststoffe (ABS, PC, ABS/PC, PBT, PA ) Metalle und Glas Beschichtung: EM-Anwendung: ariante A (CREASHIELD-Cu-Prozess) Schichtdicke 150 nm 2,0 μm Struktur Material Nickel-Chrom Kupfer (elektrisch leitende Schicht) Substrat (Kunststoff)

3 EM-Anwendung: ariante B (CREASHIELD-Al-Prozess) Schichtdicke 1,5 5,0 μm 50 nm Struktur Material Aluminium (elektrisch leitende Schicht) Grundierung (optional) Substrat (Kunststoff) Lötfähige Abschirmung (CREASHIELD-Solder-Prozess) Schichtdicke 1,5 3,0 μm 150 nm 2,0 μm Struktur Material Zinn Nickel-Chrom (optional) Kupfer (elektrisch leitende Schicht) Substrat (Kunststoff) HOCHAKUUM-BESCHICHTUNGSANLAGEN Druck ca mbar Chargenzeit ca. 30 min Pumpstand akuumkammer Schaltschrank Polycold Öldiffusionspumpe MF G Rootspumpe Q B Drehschieberpumpe DK B Schwenkblende G Q erdampfer DK Drehkorb MF entil

4 Beschichtungskapazität (Beispiele): Hochvakuum-Beschichtungsanlage CREAMET 1200 (Kammerdurchmesser 1200 mm): ca Teile pro Stunde (Mobiltelefongehäuse, Größe ca. 45 mm) Hochvakuum-Beschichtungsanlage CREAMET rapid EMI (nur für CREASHIELD-Cu und CREASHIELD-Solder): ca Teile pro Stunde (Mobiltelefongehäuse, Größe ca. 45 mm) KUNSTSTOFFDATEN ma. Temperatur- Beschichtungsverhalten Kunststoff belastung [ C] kurz lang sehr gut gut problematisch ABS Acrylnitril/Butadien/Styrol ABS/PC Coplymere * ASA Acrylnitril/Styrol/Acrylester COC Cycloolefin-Copolymere EA Ethylvinylacetat LCP Flüssigkristalline Polymere PA-6 Polyamid PA-6.6 Polyamid PBT Polybutylenterephthalat 165 PC Polycarbonat * PE/PP Polyolefine PEEK Polyetheretherketon PEI Polyetherimid PES Polyarylethersulfon PET Polyethylenterephthalat 200 PI Polyimid 350 PMMA Polymethylmetharylat * POM Polyoymethylen 130 PPA Polyphtalamid * PPE Polyphenylenether 120 PPS Polyphenylensulfid PS Polystyrol (Standard) PSU Polysulfon PTFE Polytetrafluorethylen PU Polyurethane PC Polyvinylchlorid SAN Styrol/Acrylnitril SB Styrol/Butadien S-PS syndiotaktisches Polystyrol (Questra) * ) mit Zusatzbehandlung

5 B. EM-Theorie ankommende Wellen Nickel/Chrom Kupfer (elektrisch leitende Schicht) Substrat (Kunststoff) direkte Refleion Zickzack-Refleion reflektierte Wellen: durchgehende Wellen Absorption Sender (Quelle) Abschirmschicht Empfänger (Messstelle) Die ielzahl elektronischer Geräte in unserer Umgebung und die damit verbundene Abstrahlung elektromagnetischer Wellen erfordert einerseits, keine Störstrahlung in Geräte eindringen zu lassen, und andererseits, die Aussendung von Störsignalen zu minimieren. Als EM (elektromagnetische erträglichkeit) wird die Abstimmung zwischen einem Sender und einem Empfänger ohne Beeinflussung anderer Bauteile bezeichnet. Sie beinhaltet eine angemessene Störfestigkeit wie auch eine begrenzte Störaussendung. Eine Schwächung elektromagnetischer Wellen erreicht man durch sogenannte Schirme, beispielsweise durch Metallschichten, die in Kunststoffgehäusen aufgebracht werden. Die Schirmwirkung dieser Schichten beruht auf ihrer Wechselwirkung mit den elektromagnetischen Wellen, ein Teil der Strahlung wird absorbiert, ein Teil reflektiert (siehe Abbildung). Dabei ist die elektrische Abschirmung leichter zu bewerkstelligen als die magnetische Abschirmung. Die Schirmwirkung ist abhängig von der Leitfähigkeit der Schichten, d.h. von der Schichtdicke und der spezifischen Leitfähigkeit des Schichtmaterials, von der Gehäusegeometrie und für die Abschirmung magnetischer Felder zusätzlich von der erwendung magnetischer Materialien. Die Schirmung ist frequenzabhängig. So werden hohe Frequenzen bei gleicher Schichtdicke in der Regel besser absorbiert. Eine Abschirmwirkung von 60 bis 80 db (gute bis sehr gute Schirmwirkung) erfordert einen Schichtwiderstand zwischen 400 und 20 mω (linearer Messabstand mm). Abschirmwirkung von Kupfer und Aluminium (berechnet): Schichtmaterial spezifischer elek- Schichtdicke Schichtwiderstand Abschirmwirkung trischer Widerstand μ cm μm m bei Frequenz db Kupfer 1,7 1,0 17 MHz 1 GHz Kupfer 1,7 2,0 8,5 MHz 1 GHz Aluminium 2,7 2,0 27 MHz 1 GHz Aluminium 2,7 3,5 13,5 MHz 1 GHz 82 88

6 C. Prozessablauf Herstellung von EM-Abschirmungen mit Hochvakuum-Beschichtungsanlagen CREAMET PD nach dem CREASHIELD-erfahren: 1 Wareneingang Evakuierung auf ~ 10-2 mbar Wareneingangsprüfung Glimmentladungsprozess (Plasmaaktivierung) Bestücken der Halter und Maskierungen Evakuierung auf ~ mbar Reinigen mit ionisierter Luft Beschichtung nach Rezeptur (beispielsweise CREASHIELD-Cu) alle Teile außer PC und PC-ABS PC und PC-ABS-Teile Belüftung der Kammer Grundierungsstation Entstücken der Halter und Markierungen Einschieben des Drehkorbs in die H-Beschichtungsanlage Qualitätsprüfung - Leitfähigkeit/Haftung - optische Spezifikation Programmierung der Beschichtungsanlage CREAMET 1200 erpackung 1 ersand

7 D. Qualitätsparameter Prüfung auf Prüfung Prüfbedingungen Haftung elektrischer Widerstand Tape-Test, einschließlich Temperaturwechsel-Test Temperatur- und Feuchtigkeitsprüfung elektrischer Widerstand zwischen zwei Punkten Schichtwiderstand nach ASTM D und UL746C 60 C und 95% rel. Feuchte, Dauer: 1 Woche meist < 0,5 oder < 1 < 30 m E. ergleich verschiedener EM-Beschichtungstechnologien Technologie Substrat Schichtmaterial thermischer Schichtdicke Einfluss Abschirmwirkung Einschätzung akuumbedampfung fast alle Kunststoffe Metalle und Legierungen gering 1,0 3,0 μm gut - niedrigste Kosten - geringer thermischer Einfluss - einfache Herstellung - gute Abschirmwirkung - keine Umweltprobleme Sputtern fast alle Kunststoffe Metalle und Legierungen hoch < 1,0 μm mittel - höhere Kosten - starker thermischer Einfluss - einfache Herstellung - mittlere Abschirmwirkung - keine Umweltprobleme chemisches Beschichten begrenzt begrenzt gering > 10 μm gut - höhere Kosten (Maskierung) - geringer thermischer Einfluss - einfache Herstellung - gute Abschirmwirkung - orkehrungen zur Minderung der Umweltbelastung erforderlich Leitlack- Beschichtung begrenzt begrenzt gering > 10 μm mittel - niedrige Kosten - geringer thermischer Einfluss - einfache Herstellung - eingeschränkte Reproduzierbarkeit - mittlere Abschirmwirkung - orkehrungen zur Minderung der Umweltbelastung erforderlich Metallkappe fast alle Kunststoffe Aluminium oder Eisen verzinkt > 10 μm gut - mittlere Kosten - kein thermischer Einfluss - Herstellung zeitaufwendiger - nur einfache Konstruktionen - gute Abschirmwirkung - orkehrungen zur Minderung der Umweltbelastung erforderlich

8 F. Beschichtungsbeispiele 120 Kupfer, Nickel/Chrom Schirmdämpfung [db] Frequenz [MHz] Kupfer, Zinn Gold Aluminium Schirmdämpfung [db] μm 10 μm 2,5 μm Frequenz [MHz] CREAAC Creative akuumbeschichtung GmbH Löbtauer Straße D Dresden Germany Phone +49(0) Fa +49(0) info@creavac.de