专利名称：弹性导电发泡体及其制备方法
技术领域：
本发明涉及弹性导电发泡体的技术领域，特别是指一种同时具有水平和垂直导电性 与电磁波干扰遮蔽效能的弹性导电发泡体及其制备方法。
背景技术：
具有电磁波干扰遮蔽效能(electromagnetic interference (EMI) shielding property)的
导电布泡棉在电子通讯产品的应用上相当普遍，例如手机、手提电脑、个人数字助理 (PDA)、计算器和其它电子周边设备等。
—般说来，导电布泡棉是通过贴合方式、由导电布内包覆通孔性聚氨基甲酸酯发泡 体而制成，例如，可参见图l所示结构，其中，导电布(12)(具有宽度(W)和高度(H)) 内包覆了聚氨基甲酸酯发泡体(ll),发泡体下方为通过粘著胶布U4)粘附的内衬(13)。 具体说来，可使用导电布并于其上涂布热熔胶后，裁成所需要的尺寸后，再包覆所需 要的厚度和宽度的聚氨基甲酸酯发泡体，成为具有压縮弹性的导电布泡棉。
已有许多公开专利文献涉及以聚氨基甲酸酯发泡体为基底的导电布泡棉。例如， 2006年7月15日公开的美国专利US 7,078,092 B2公开一种辐射遮蔽垫(radiation shielding gasket)及其制造方法，所述辐射遮蔽垫包含一具有彼此连通的开放孔洞的网络的塑料 发泡体，其上具有一层金属层，其中所述塑料发泡体为一各向异性发泡体，其中所述孔 洞是于纵轴方向定向。根据所述美国专利的权利要求2，所述塑料发泡体为一种以聚醚 为基底的聚氨基甲酸酯发泡体。
2003年12月31日公开的WO 2004/002206 Al公开一种电磁波干扰遮蔽垫，其包含一 聚氨基甲酸酯发泡体，和覆盖于所述发泡体上的导电布。
另外，2003年12月25日公开的美国专利申请案US 2003/0234498 Al公开一种衬垫材 料，其包含一可挠性发泡体基材，和一可挠性、可固化且可伸展的聚氨基甲酸酯混合物， 其中所述发泡体是经所述可固化聚氨基甲酸酯混合物至少部份地饱和。
使用一般熟知的聚氨基甲酸酯发泡体作为具压縮弹性材料，再通过无电解电镀金属 化成为导电性材料，其导电性和电磁波干扰遮蔽效能可以符合一般需求，但其仍具有缺 点，例如，聚氨基甲酸酯发泡体本身为高分子多孔体，其耐候性较差又容易脆化。另外， 聚氨基甲酸酯发泡体的最小裁切厚度通常为2 mm至3 mm，其切割精度准确性有很大的限制，对于越来越讲求轻、薄、短小的电子产品应用中，已无法满足业界需求。此外， 在裁切时，聚氨基甲酸酯发泡体与镀覆于其上的金属膜容易脆裂掉落，掉落的碎屑可能 造成电子设备短路的危险。再者，贴合步骤造成成本的增加。
在电子产品的应用中，需要能够克服上述缺点的弹性导电发泡体。
发明内容
本发明提供一种克服上述缺点的弹性导电发泡体及其制备方法，本发明无需以导电 布包覆发泡体。本发明使用通孔性聚烯烃发泡体基材，直接在所述发泡体基材上进行金 属化加工，所获得的弹性导电发泡体同时具有水平和垂直导电性与电磁波干扰遮蔽效 能。本发明弹性导电发泡体可裁切成任何所需要的尺寸，而实质上无发泡体和金属膜碎
屑掉落。
一方面，本发明提供一种弹性导电发泡体，其同时具有水平和垂直导电性与电磁波 干扰遮蔽效能。一般说来，本发明弹性导电发泡体包含一通孔性聚烯烃发泡体基材(21)， 和一覆盖所述发泡体基材的至少一部分表面的金属层(22)，如图2所示。根据本发明的 优选方面，在所述通孔性聚烯烃发泡体基材的两个表面进行金属化处理，因此形成如图 3所示的弹性导电发泡体，其包含一通孔性聚烯烃发泡体基材(31),和覆盖于所述发泡 体基材的两个表面上的金属层(32a，32b)。
在本文中，术语"通孔性"是指所述发泡体基材具有沿其厚度方向上下贯穿的孔。 本发明的通孔性聚烯烃发泡体基材具有柔软性、缓冲性、厚度多样性和恢复性。可 使用商业上可购得的通孔性聚烯烃发泡体基材，或者，可通过任何常规方式制造聚烯烃 发泡体并且在制造期间进行冲孔加工，以获得通孔性聚烯烃发泡体基材。通常，所述聚 烯烃发泡体基材的厚度为约O.l mm至约5 mm，优选为约0.5 mm至约3 mm。 一般可视实 际需要而决定所述聚烯烃发泡体基材的适当厚度。所述聚烯烃发泡体基材通常具有至少 约20孔/cr^的冲孔密度，优选至少约24孔/cm2，和自约0.5至约1.5 mm的冲孔直径，优选 为约0.8至约1.2 mm。
由于经金属化处理后，金属就等比例地存附于冲孔中，故本发明弹性导电发泡体具 有垂直导电的特性。通常，可使用例如但不限于铜、镍、铝、金、银、钛、硅、这些物 质的合金或其混合物形成本发明聚烯烃发泡体基材表面上的金属层。优选本发明聚烯烃 发泡体基材表面上所形成的金属层具有约0.003 mm至约O.Ol mm的厚度。此金属层除了 赋予本发明弹性导电发泡体导电性外，还赋予电磁波干扰遮蔽效能。
另一方面，本发明提供一种制备同时具有水平和垂直导电性与电磁波干扰遮蔽效能的弹性导电发泡体的方法，其包含以下步骤
(a) 提供一通孔性聚烯烃发泡体基材；
(b) 对所述聚烯烃发泡体基材进行表面改质；和
(c) 在所述聚烯烃发泡体基材的至少一部分表面进行金属化处理，以形成金属层。 在步骤(a)中，可使用商业上可购得的通孔性聚烯烃发泡体基材，或者，可通过
任何常规方式制造聚烯烃发泡体并且在制造期间进行冲孔加工，以获得通孔性聚烯烃发 泡体基材。如果是自行制造所述聚烯烃发泡体基材，可以依照需求使用不同发泡倍率， 例如但不限于约3倍至约20倍的发泡倍率，优选为约3倍至约10倍的发泡倍率，且依照不 同导电性要求对发泡体基材进行冲孔加工，以获得所想要的冲孔密度和冲孔直径。冲孔 加工技术为本发明所属技术领域中一般技术人员所已知，例如可使用冲仔模具并且通过 上下往复式行程进行所述冲孔加工。可使用的模具为例如但不限于具有687个冲仔个数， 内孔径0.8mm,外孔径2.0mm和高度12.7 mm的模具。所述上下往复式行程可为例如但 不限于44回。
由于聚烯烃发泡体基材本身具有疏水性，进行金属化处理时容易产生不均匀和金属 不易附著的问题，故必须先对聚烯烃发泡体基材进行表面改质，以增进表面金属化处理 的效果。在本发明方法的步骤(b)中，聚烯烃发泡体基材表面改质可以任何已知的物 理性或化学性改质技术进行，化学性改质技术例如但不限于透过酸液处理、碱液处理(如 使用氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠处理)和界面活性剂处理，将聚烯烃发泡体基材表面 微蚀刻和清洁，以增进金属颗粒与聚烯烃发泡体基材表面的接著力。物理性改质技术例 如但不限于利用电桨处理、电晕(corna)处理和水洗处理，将聚烯烃发泡体基材表面改 质和清洁，以增进金属颗粒与发泡体基材表面的接著力。
以电浆处理为例，可将聚烯烃发泡体基材放于真空腔体内(例如在O.OOOl torr~0.1 torr的压力下或在其它适当压力下)，通入适当气体(例如氮、氧、氩或其混合)，以例 如功率自50至1000瓦的直流电、射频或微波激发电浆，以改善聚烯烃发泡体基材表面的 结构，提高金属与聚烯烃发泡体基材表面的密著性。
聚烯烃发泡体基材经改质后即可进行金属化处理(即步骤(c))，对聚烯经发泡体基 材表面进行金属化处理的目的在于赋予所述发泡体基材反射电磁波的效能。通常，可使 用例如但不限于铜、镍、铝、金、银、钛、硅、这些物质的合金或其混合物在本发明聚 烯烃发泡体基材表面上形成金属层。通常可在发泡体基材的单面或双面进行金属化处 理，优选以于发泡体基材的双面进行金属化处理。如果需要，各表面的金属化处理可重 复进行，以形成多层相同或不同的金属层。发泡体基材表面金属化处理技术为本发明所属技术领域中一般技术人员所己知。可 以任何已知技术进行发泡体基材表面的金属化处理，例如但不限于蒸发(Evaporation), 溅镀(Sputtering)和无电解电镀(Electroless Plating)均可适用于本发明，优选为无电 解电镀。
通常，蒸发是将发泡体基材放于真空腔体内(例如在O.OOOl torr-0.1 torr的压力下)， 加入适当的金属(例如但不限于铜、镍、铝、金、银、钛、硅或这些物质的合金)，在 足以氧化所述金属的高温下(例如在80(TC至150(TC的温度下)，将金属氧化，接着使发 泡体基材迅速冷却，形成表面经金属化的发泡体基材。
溅镀是将发泡体基材放于真空腔体内(例如在0.0001 torr 0.1 torr的压力下)，通入 适当的气体(例如但不限于氮、氧、氩或其混合)，以例如功率自50至1000瓦的直流电、 射频或微波激发电浆，所形成的电浆接着撞击金属耙材，将金属(例如但不限于铜、镍、 铝、金、银、钛、硅或其它金属，或其合金)撞击至发泡体基材表面，形成表面经金属 化的发泡体基材。
无电解电镀是将发泡体基材浸入无电解电镀液，以控制自动催化还原方法将金属镀 于发泡体基材上。无电解电镀中所使用的金属可为任何导电性良好的金属，例如但不限 于铜、镍、银、金或其合金。优选进行无电解镀铜和无电解镀镍工艺来形成表面经金属 化的发泡体基材。根据本发明一优选方面，是依照以下流程进行无电解电镀
预浸(Pre-dipping)》活化(Catalyzing) ^水洗(Water-Rinsing) ^速化(Accelerating) 今水洗(Water-Rinsing)
》化铜(Electroless Copperizing) ^tK洗(Water-Rinsing)->,』、、活化(Activating) 今7jC洗(Water-Rinsing)
">化镍(Electroless Nickelizing)—水洗(Water-Rinsing)—烘干(Drying)—成品。
由于本发明是在发泡体基材上直接进行金属化处理(一体成型)，故所获得的弹性 导电发泡体可以进行任何所想要尺寸的裁切，而实质上无发泡体和金属膜碎屑掉落。
图l显示一种常规导电布泡棉的结构。
图2为本发明弹性导电发泡体的一个方面。
图3为本发明弹性导电发泡体的另一方面。
图4显示本发明弹性导电发泡体的一优选方面的照片。
图5显示电磁波干扰遮蔽原理示意图。图6显示本发明根据ASTM D4935标准测试后获得的电磁波干扰遮蔽效能。
具体实施方式
以下实施例是用于对本发明作进一步说明，但并非用以限制本发明的范围。任何本 发明所属技术领域一般技术人员可轻易达成的修饰并且改变均包括于本案说明书揭示 内容和所附权利要求内。实施例l依照下列方式制造本发明的弹性导电发泡体 L提供通孔性聚烯烃发泡体基材根据已知方式，制造一种具有以下性质的通孔性聚烯烃发泡体基材1. 利用电子交联原理，使聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)分子间相互交联，建立网 状结构。2. 利用已知发泡方式，将发泡倍率控制在5倍，并控制聚烯烃发泡体基材厚度为2mm。3. 利用冲仔模具和在上下往复式行程的冲孔条件下进行冲孔加工，使基材具有0.8 mm的冲孔直径和18孔/cn^的冲孔密度。II. 发泡体基材表面改质处理以电晕(Corona)方式在下列操作条件下进行发泡体基材的表面改质处理电流IO 安培，功率2KW，电晕光束出口与发泡体基材距离5 mm。此改质处理可使发泡体基材 的表面具有粗糙度，其润湿张力由10 Dyne/cm提升至40 Dyne/cm以上。III. 发泡体基材表面的金属化处理以无电解电镀方式，依照以下流程进行发泡体基材表面的金属化处理预浸(10%HC1, 2分钟，30°C) ^活化(钯盐或锡盐，2分钟，30°C) ^水洗(水， 2分钟，室温)~>速化(10%HC1， 2分钟，30°C) ^水洗(水，2分钟，室温)^化铜(铜 盐，19分钟，45'C) +水洗(水，2分钟，室温)+小活化(钯盐或锡盐；2分钟，3(TC) 今水洗(水，2分钟，室温)^化镍(镍盐，3分钟，40'C) ~>水洗(水，2分钟，室温) +烘干(热风干燥或热压滚轮或干燥烘箱，1~3分钟，60~120°C) ^成品。通过上述步骤获得的弹性导电发泡体的照片如图4所示。接着，依照下列方式评估本发明弹性导电发泡体的效能A.电阻值测量方法1.表面电阻(1) 依照DIN54345标准。(2) 设备MITSUBISHI公司所贩卖的Low Resistivity Meter表面电阻测试器。(3) 方法a. 将弹性导电发泡体样本平放于塑料垫上。b. 将电极板插入机台」电极板双口处且锁紧。c. 将接地线一端插入机台孔内， 一端则接地。d. 将机台轻放于弹性导电发泡体样本上且使手离开机台，测试值即自动显示。 (3)测试结果本发明弹性导电发泡体的面电阻值<0.1 Q/sq。2.垂直导通电阻值(1) 设备GW Milli Ohm Meter。(2) 方法a. 将弹性导电发泡体样本裁成3 x3cm2。b. 将弹性导电发泡体样本平置于金属铜极板上。c. 将上下两块电阻侦测板往金属铜极板紧密接触，使电阻侦测上板负荷5Kg砝码后 进行侦测。(3) 测试结果本发明弹性导电发泡体的垂直电阻值<0.1 Q.cm。 B.电磁波干扰遮蔽值电阻值测量方法1. 依照ASTM D4935标准。2. 电磁波干扰遮蔽理论如下当电磁波碰到导电性遮蔽物时，会受到遮蔽物的反射作用而降低强度，电磁波干扰 遮蔽的原理如图5所示，其中，遮蔽材标li2为51， Pi入射波标记为52， Pt穿透波标记 为53，内部吸收标记为54，及反射为55。遮蔽效率(Shielding Effectiveness, SE)常用 电磁场衰减量dB (分贝，Decibels)表示，其中SE = 20 log (Ei/Et)(dB) E(volts/m)电场强度=20 log (Hi/Ht)(dB) H(amps/m)磁场强度=10 1og(Pi/Ht)(dB) P(watts/m2)i:入射t:穿透3. 测量仪器E5062A向量网络分析仪(Agilent E5062A)。4. 本发明弹性导电发泡体的电磁波干扰遮蔽值测量结果如图6所示。
权利要求
1. 一种同时具有水平和垂直导电性与电磁波干扰遮蔽效能的弹性导电发泡体，其包含通孔性聚烯烃发泡体基材，和覆盖所述发泡体基材的至少一部分表面的金属层。
2. 根据权利要求l所述的弹性导电发泡体，其中所述通孔性聚烯烃发泡体基材具有至 少约15孔/0112的冲孔密度，和自约0.5至约1.5mm的冲孔直径。
3. 根据权利要求l所述的弹性导电发泡体，其中所述金属层是由选自铜、镍、铝、金、 银、钛、硅、这些物质的合金或其混合物所组成的群组的金属构成。
4. 根据权利要求l所述的弹性导电发泡体，其中所述通孔性聚烯烃发泡体基材的两表 面均覆盖金属层。
5. 根据权利要求4所述的弹性导电发泡体，其中所述通孔性聚烯烃发泡体基材的两表 面均覆盖多层相同或不同的金属层。
6. —种制备同时具有水平和垂直导电性与电磁波干扰遮蔽效能的弹性导电发泡体的 方法，其包含以下步骤(a) 提供通孔性聚烯烃发泡体基材；(b) 对所述聚烯烃发泡体基材进行表面改质；和(c) 在所述聚烯烃发泡体基材的至少一部分表面进行金属化处理，以形成金属层。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中所述通孔性聚烯烃发泡体基材具有至少约15孔 /0112的冲孔密度，和自约0.5至约1.5mm的冲孔直径。
8. 根据权利要求6所述的方法，其中所述表面改质是通过酸液处理、碱液处理、表面 活性剂处理、电桨处理、电晕(corna)处理或水洗处理的方式进行。
9. 根据权利要求6所述的方法，其中所述金属化处理是通过蒸发、溅镀或无电解电镀 的方式进行。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中所述金属化处理是使用选自铜、镍、铝、金、银、 钛、硅、这些物质的合金及其混合物所组成的群组的金属进行。
11. 根据权利要求6所述的方法，其中所述金属化处理是重复进行，以形成多层相同或 不同的金属层。
全文摘要
本发明提供一种同时具有水平和垂直导电性与电磁波干扰遮蔽效能(electromagneticinterference(EMI)shielding property)的弹性导电发泡体，其包含通孔性聚烯烃发泡体基材，和覆盖所述发泡体基材的至少一部分表面的金属层。本发明还关于一种上述弹性导电发泡体的制备方法，其包含以下步骤(a)提供通孔性聚烯烃发泡体基材；(b)对所述聚烯烃发泡体基材进行表面改质；和(c)在所述聚烯烃发泡体基材的至少一部分表面进行金属化处理，以形成金属层。
文档编号G12B17/02GK101242733SQ200710003539
公开日2008年8月13日 申请日期2007年2月6日 优先权日2007年2月6日
发明者刘孟勋, 吴孟岳, 钟信男, 陈永钦 申请人:福懋兴业股份有限公司