專利名稱：彈性導電發(fā)泡體及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及彈性導電發(fā)泡體的技術領域，特別是指一種同時具有水平和垂直導電性 與電磁波干擾遮蔽效能的彈性導電發(fā)泡體及其制備方法。
背景技術：
具有電磁波干擾遮蔽效能(electromagnetic interference (EMI) shielding property)的
導電布泡棉在電子通訊產(chǎn)品的應用上相當普遍，例如手機、手提電腦、個人數(shù)字助理 (PDA)、計算器和其它電子周邊設備等。
—般說來，導電布泡棉是通過貼合方式、由導電布內(nèi)包覆通孔性聚氨基甲酸酯發(fā)泡 體而制成，例如，可參見圖l所示結構，其中，導電布(12)(具有寬度(W)和高度(H)) 內(nèi)包覆了聚氨基甲酸酯發(fā)泡體(ll),發(fā)泡體下方為通過粘著膠布U4)粘附的內(nèi)襯(13)。 具體說來，可使用導電布并于其上涂布熱熔膠后，裁成所需要的尺寸后，再包覆所需 要的厚度和寬度的聚氨基甲酸酯發(fā)泡體，成為具有壓縮彈性的導電布泡棉。
已有許多公開專利文獻涉及以聚氨基甲酸酯發(fā)泡體為基底的導電布泡棉。例如， 2006年7月15日公開的美國專利US 7,078,092 B2公開一種輻射遮蔽墊(radiation shielding gasket)及其制造方法，所述輻射遮蔽墊包含一具有彼此連通的開放孔洞的網(wǎng)絡的塑料 發(fā)泡體，其上具有一層金屬層，其中所述塑料發(fā)泡體為一各向異性發(fā)泡體，其中所述孔 洞是于縱軸方向定向。根據(jù)所述美國專利的權利要求2，所述塑料發(fā)泡體為一種以聚醚 為基底的聚氨基甲酸酯發(fā)泡體。
2003年12月31日公開的WO 2004/002206 Al公開一種電磁波干擾遮蔽墊，其包含一 聚氨基甲酸酯發(fā)泡體，和覆蓋于所述發(fā)泡體上的導電布。
另外，2003年12月25日公開的美國專利申請案US 2003/0234498 Al公開一種襯墊材 料，其包含一可撓性發(fā)泡體基材，和一可撓性、可固化且可伸展的聚氨基甲酸酯混合物， 其中所述發(fā)泡體是經(jīng)所述可固化聚氨基甲酸酯混合物至少部份地飽和。
使用一般熟知的聚氨基甲酸酯發(fā)泡體作為具壓縮彈性材料，再通過無電解電鍍金屬 化成為導電性材料，其導電性和電磁波干擾遮蔽效能可以符合一般需求，但其仍具有缺 點，例如，聚氨基甲酸酯發(fā)泡體本身為高分子多孔體，其耐候性較差又容易脆化。另外， 聚氨基甲酸酯發(fā)泡體的最小裁切厚度通常為2 mm至3 mm，其切割精度準確性有很大的限制，對于越來越講求輕、薄、短小的電子產(chǎn)品應用中，已無法滿足業(yè)界需求。此外， 在裁切時，聚氨基甲酸酯發(fā)泡體與鍍覆于其上的金屬膜容易脆裂掉落，掉落的碎屑可能 造成電子設備短路的危險。再者，貼合步驟造成成本的增加。
在電子產(chǎn)品的應用中，需要能夠克服上述缺點的彈性導電發(fā)泡體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種克服上述缺點的彈性導電發(fā)泡體及其制備方法，本發(fā)明無需以導電 布包覆發(fā)泡體。本發(fā)明使用通孔性聚烯烴發(fā)泡體基材，直接在所述發(fā)泡體基材上進行金 屬化加工，所獲得的彈性導電發(fā)泡體同時具有水平和垂直導電性與電磁波干擾遮蔽效 能。本發(fā)明彈性導電發(fā)泡體可裁切成任何所需要的尺寸，而實質(zhì)上無發(fā)泡體和金屬膜碎
屑掉落。
一方面，本發(fā)明提供一種彈性導電發(fā)泡體，其同時具有水平和垂直導電性與電磁波 干擾遮蔽效能。一般說來，本發(fā)明彈性導電發(fā)泡體包含一通孔性聚烯烴發(fā)泡體基材(21)， 和一覆蓋所述發(fā)泡體基材的至少一部分表面的金屬層(22)，如圖2所示。根據(jù)本發(fā)明的 優(yōu)選方面，在所述通孔性聚烯烴發(fā)泡體基材的兩個表面進行金屬化處理，因此形成如圖 3所示的彈性導電發(fā)泡體，其包含一通孔性聚烯烴發(fā)泡體基材(31),和覆蓋于所述發(fā)泡 體基材的兩個表面上的金屬層(32a，32b)。
在本文中，術語"通孔性"是指所述發(fā)泡體基材具有沿其厚度方向上下貫穿的孔。 本發(fā)明的通孔性聚烯烴發(fā)泡體基材具有柔軟性、緩沖性、厚度多樣性和恢復性?？?使用商業(yè)上可購得的通孔性聚烯烴發(fā)泡體基材，或者，可通過任何常規(guī)方式制造聚烯烴 發(fā)泡體并且在制造期間進行沖孔加工，以獲得通孔性聚烯烴發(fā)泡體基材。通常，所述聚 烯烴發(fā)泡體基材的厚度為約O.l mm至約5 mm，優(yōu)選為約0.5 mm至約3 mm。 一般可視實 際需要而決定所述聚烯烴發(fā)泡體基材的適當厚度。所述聚烯烴發(fā)泡體基材通常具有至少 約20孔/cr^的沖孔密度，優(yōu)選至少約24孔/cm2，和自約0.5至約1.5 mm的沖孔直徑，優(yōu)選 為約0.8至約1.2 mm。
由于經(jīng)金屬化處理后，金屬就等比例地存附于沖孔中，故本發(fā)明彈性導電發(fā)泡體具 有垂直導電的特性。通常，可使用例如但不限于銅、鎳、鋁、金、銀、鈦、硅、這些物 質(zhì)的合金或其混合物形成本發(fā)明聚烯烴發(fā)泡體基材表面上的金屬層。優(yōu)選本發(fā)明聚烯烴 發(fā)泡體基材表面上所形成的金屬層具有約0.003 mm至約O.Ol mm的厚度。此金屬層除了 賦予本發(fā)明彈性導電發(fā)泡體導電性外，還賦予電磁波干擾遮蔽效能。
另一方面，本發(fā)明提供一種制備同時具有水平和垂直導電性與電磁波干擾遮蔽效能的彈性導電發(fā)泡體的方法，其包含以下步驟
(a) 提供一通孔性聚烯烴發(fā)泡體基材；
(b) 對所述聚烯烴發(fā)泡體基材進行表面改質(zhì)；和
(c) 在所述聚烯烴發(fā)泡體基材的至少一部分表面進行金屬化處理，以形成金屬層。 在步驟(a)中，可使用商業(yè)上可購得的通孔性聚烯烴發(fā)泡體基材，或者，可通過
任何常規(guī)方式制造聚烯烴發(fā)泡體并且在制造期間進行沖孔加工，以獲得通孔性聚烯烴發(fā) 泡體基材。如果是自行制造所述聚烯烴發(fā)泡體基材，可以依照需求使用不同發(fā)泡倍率， 例如但不限于約3倍至約20倍的發(fā)泡倍率，優(yōu)選為約3倍至約10倍的發(fā)泡倍率，且依照不 同導電性要求對發(fā)泡體基材進行沖孔加工，以獲得所想要的沖孔密度和沖孔直徑。沖孔 加工技術為本發(fā)明所屬技術領域中一般技術人員所已知，例如可使用沖仔模具并且通過 上下往復式行程進行所述沖孔加工?？墒褂玫哪＞邽槔绲幌抻诰哂?87個沖仔個數(shù)， 內(nèi)孔徑0.8mm,外孔徑2.0mm和高度12.7 mm的模具。所述上下往復式行程可為例如但 不限于44回。
由于聚烯烴發(fā)泡體基材本身具有疏水性，進行金屬化處理時容易產(chǎn)生不均勻和金屬 不易附著的問題，故必須先對聚烯烴發(fā)泡體基材進行表面改質(zhì)，以增進表面金屬化處理 的效果。在本發(fā)明方法的步驟(b)中，聚烯烴發(fā)泡體基材表面改質(zhì)可以任何已知的物 理性或化學性改質(zhì)技術進行，化學性改質(zhì)技術例如但不限于透過酸液處理、堿液處理(如 使用氫氧化鈉、碳酸鈉或碳酸氫鈉處理)和界面活性劑處理，將聚烯烴發(fā)泡體基材表面 微蝕刻和清潔，以增進金屬顆粒與聚烯烴發(fā)泡體基材表面的接著力。物理性改質(zhì)技術例 如但不限于利用電槳處理、電暈(corna)處理和水洗處理，將聚烯烴發(fā)泡體基材表面改 質(zhì)和清潔，以增進金屬顆粒與發(fā)泡體基材表面的接著力。
以電漿處理為例，可將聚烯烴發(fā)泡體基材放于真空腔體內(nèi)(例如在O.OOOl torr~0.1 torr的壓力下或在其它適當壓力下)，通入適當氣體(例如氮、氧、氬或其混合)，以例 如功率自50至1000瓦的直流電、射頻或微波激發(fā)電漿，以改善聚烯烴發(fā)泡體基材表面的 結構，提高金屬與聚烯烴發(fā)泡體基材表面的密著性。
聚烯烴發(fā)泡體基材經(jīng)改質(zhì)后即可進行金屬化處理(即步驟(c))，對聚烯經(jīng)發(fā)泡體基 材表面進行金屬化處理的目的在于賦予所述發(fā)泡體基材反射電磁波的效能。通常，可使 用例如但不限于銅、鎳、鋁、金、銀、鈦、硅、這些物質(zhì)的合金或其混合物在本發(fā)明聚 烯烴發(fā)泡體基材表面上形成金屬層。通常可在發(fā)泡體基材的單面或雙面進行金屬化處 理，優(yōu)選以于發(fā)泡體基材的雙面進行金屬化處理。如果需要，各表面的金屬化處理可重 復進行，以形成多層相同或不同的金屬層。發(fā)泡體基材表面金屬化處理技術為本發(fā)明所屬技術領域中一般技術人員所己知?？?以任何已知技術進行發(fā)泡體基材表面的金屬化處理，例如但不限于蒸發(fā)(Evaporation), 濺鍍(Sputtering)和無電解電鍍(Electroless Plating)均可適用于本發(fā)明，優(yōu)選為無電 解電鍍。
通常，蒸發(fā)是將發(fā)泡體基材放于真空腔體內(nèi)(例如在O.OOOl torr-0.1 torr的壓力下)， 加入適當?shù)慕饘?例如但不限于銅、鎳、鋁、金、銀、鈦、硅或這些物質(zhì)的合金)，在 足以氧化所述金屬的高溫下(例如在80(TC至150(TC的溫度下)，將金屬氧化，接著使發(fā) 泡體基材迅速冷卻，形成表面經(jīng)金屬化的發(fā)泡體基材。
濺鍍是將發(fā)泡體基材放于真空腔體內(nèi)(例如在0.0001 torr 0.1 torr的壓力下)，通入 適當?shù)臍怏w(例如但不限于氮、氧、氬或其混合)，以例如功率自50至1000瓦的直流電、 射頻或微波激發(fā)電漿，所形成的電漿接著撞擊金屬耙材，將金屬(例如但不限于銅、鎳、 鋁、金、銀、鈦、硅或其它金屬，或其合金)撞擊至發(fā)泡體基材表面，形成表面經(jīng)金屬 化的發(fā)泡體基材。
無電解電鍍是將發(fā)泡體基材浸入無電解電鍍液，以控制自動催化還原方法將金屬鍍 于發(fā)泡體基材上。無電解電鍍中所使用的金屬可為任何導電性良好的金屬，例如但不限 于銅、鎳、銀、金或其合金。優(yōu)選進行無電解鍍銅和無電解鍍鎳工藝來形成表面經(jīng)金屬 化的發(fā)泡體基材。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選方面，是依照以下流程進行無電解電鍍
預浸(Pre-dipping)》活化(Catalyzing) ^水洗(Water-Rinsing) ^速化(Accelerating) 今水洗(Water-Rinsing)
》化銅(Electroless Copperizing) ^tK洗(Water-Rinsing)->,』、、活化(Activating) 今7jC洗(Water-Rinsing)
">化鎳(Electroless Nickelizing)—水洗(Water-Rinsing)—烘干(Drying)—成品。
由于本發(fā)明是在發(fā)泡體基材上直接進行金屬化處理(一體成型)，故所獲得的彈性 導電發(fā)泡體可以進行任何所想要尺寸的裁切，而實質(zhì)上無發(fā)泡體和金屬膜碎屑掉落。


圖l顯示一種常規(guī)導電布泡棉的結構。
圖2為本發(fā)明彈性導電發(fā)泡體的一個方面。
圖3為本發(fā)明彈性導電發(fā)泡體的另一方面。
圖4顯示本發(fā)明彈性導電發(fā)泡體的一優(yōu)選方面的照片。
圖5顯示電磁波干擾遮蔽原理示意圖。圖6顯示本發(fā)明根據(jù)ASTM D4935標準測試后獲得的電磁波干擾遮蔽效能。
具體實施方式
以下實施例是用于對本發(fā)明作進一步說明，但并非用以限制本發(fā)明的范圍。任何本 發(fā)明所屬技術領域一般技術人員可輕易達成的修飾并且改變均包括于本案說明書揭示 內(nèi)容和所附權利要求內(nèi)。實施例l依照下列方式制造本發(fā)明的彈性導電發(fā)泡體 L提供通孔性聚烯烴發(fā)泡體基材根據(jù)已知方式，制造一種具有以下性質(zhì)的通孔性聚烯烴發(fā)泡體基材1. 利用電子交聯(lián)原理，使聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)分子間相互交聯(lián)，建立網(wǎng) 狀結構。2. 利用已知發(fā)泡方式，將發(fā)泡倍率控制在5倍，并控制聚烯烴發(fā)泡體基材厚度為2mm。3. 利用沖仔模具和在上下往復式行程的沖孔條件下進行沖孔加工，使基材具有0.8 mm的沖孔直徑和18孔/cn^的沖孔密度。II. 發(fā)泡體基材表面改質(zhì)處理以電暈(Corona)方式在下列操作條件下進行發(fā)泡體基材的表面改質(zhì)處理電流IO 安培，功率2KW，電暈光束出口與發(fā)泡體基材距離5 mm。此改質(zhì)處理可使發(fā)泡體基材 的表面具有粗糙度，其潤濕張力由10 Dyne/cm提升至40 Dyne/cm以上。III. 發(fā)泡體基材表面的金屬化處理以無電解電鍍方式，依照以下流程進行發(fā)泡體基材表面的金屬化處理預浸(10%HC1, 2分鐘，30°C) ^活化(鈀鹽或錫鹽，2分鐘，30°C) ^水洗(水， 2分鐘，室溫)~>速化(10%HC1， 2分鐘，30°C) ^水洗(水，2分鐘，室溫)^化銅(銅 鹽，19分鐘，45'C) +水洗(水，2分鐘，室溫)+小活化(鈀鹽或錫鹽；2分鐘，3(TC) 今水洗(水，2分鐘，室溫)^化鎳(鎳鹽，3分鐘，40'C) ~>水洗(水，2分鐘，室溫) +烘干(熱風干燥或熱壓滾輪或干燥烘箱，1~3分鐘，60~120°C) ^成品。通過上述步驟獲得的彈性導電發(fā)泡體的照片如圖4所示。接著，依照下列方式評估本發(fā)明彈性導電發(fā)泡體的效能A.電阻值測量方法1.表面電阻(1) 依照DIN54345標準。(2) 設備MITSUBISHI公司所販賣的Low Resistivity Meter表面電阻測試器。(3) 方法a. 將彈性導電發(fā)泡體樣本平放于塑料墊上。b. 將電極板插入機臺」電極板雙口處且鎖緊。c. 將接地線一端插入機臺孔內(nèi)， 一端則接地。d. 將機臺輕放于彈性導電發(fā)泡體樣本上且使手離開機臺，測試值即自動顯示。 (3)測試結果本發(fā)明彈性導電發(fā)泡體的面電阻值<0.1 Q/sq。2.垂直導通電阻值(1) 設備GW Milli Ohm Meter。(2) 方法a. 將彈性導電發(fā)泡體樣本裁成3 x3cm2。b. 將彈性導電發(fā)泡體樣本平置于金屬銅極板上。c. 將上下兩塊電阻偵測板往金屬銅極板緊密接觸，使電阻偵測上板負荷5Kg砝碼后 進行偵測。(3) 測試結果本發(fā)明彈性導電發(fā)泡體的垂直電阻值<0.1 Q.cm。 B.電磁波干擾遮蔽值電阻值測量方法1. 依照ASTM D4935標準。2. 電磁波干擾遮蔽理論如下當電磁波碰到導電性遮蔽物時，會受到遮蔽物的反射作用而降低強度，電磁波干擾 遮蔽的原理如圖5所示，其中，遮蔽材標li2為51， Pi入射波標記為52， Pt穿透波標記 為53，內(nèi)部吸收標記為54，及反射為55。遮蔽效率(Shielding Effectiveness, SE)常用 電磁場衰減量dB (分貝，Decibels)表示，其中SE = 20 log (Ei/Et)(dB) E(volts/m)電場強度=20 log (Hi/Ht)(dB) H(amps/m)磁場強度=10 1og(Pi/Ht)(dB) P(watts/m2)i:入射t:穿透3. 測量儀器E5062A向量網(wǎng)絡分析儀(Agilent E5062A)。4. 本發(fā)明彈性導電發(fā)泡體的電磁波干擾遮蔽值測量結果如圖6所示。
權利要求
1. 一種同時具有水平和垂直導電性與電磁波干擾遮蔽效能的彈性導電發(fā)泡體，其包含通孔性聚烯烴發(fā)泡體基材，和覆蓋所述發(fā)泡體基材的至少一部分表面的金屬層。
2. 根據(jù)權利要求l所述的彈性導電發(fā)泡體，其中所述通孔性聚烯烴發(fā)泡體基材具有至 少約15孔/0112的沖孔密度，和自約0.5至約1.5mm的沖孔直徑。
3. 根據(jù)權利要求l所述的彈性導電發(fā)泡體，其中所述金屬層是由選自銅、鎳、鋁、金、 銀、鈦、硅、這些物質(zhì)的合金或其混合物所組成的群組的金屬構成。
4. 根據(jù)權利要求l所述的彈性導電發(fā)泡體，其中所述通孔性聚烯烴發(fā)泡體基材的兩表 面均覆蓋金屬層。
5. 根據(jù)權利要求4所述的彈性導電發(fā)泡體，其中所述通孔性聚烯烴發(fā)泡體基材的兩表 面均覆蓋多層相同或不同的金屬層。
6. —種制備同時具有水平和垂直導電性與電磁波干擾遮蔽效能的彈性導電發(fā)泡體的 方法，其包含以下步驟(a) 提供通孔性聚烯烴發(fā)泡體基材；(b) 對所述聚烯烴發(fā)泡體基材進行表面改質(zhì)；和(c) 在所述聚烯烴發(fā)泡體基材的至少一部分表面進行金屬化處理，以形成金屬層。
7. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其中所述通孔性聚烯烴發(fā)泡體基材具有至少約15孔 /0112的沖孔密度，和自約0.5至約1.5mm的沖孔直徑。
8. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其中所述表面改質(zhì)是通過酸液處理、堿液處理、表面 活性劑處理、電槳處理、電暈(corna)處理或水洗處理的方式進行。
9. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其中所述金屬化處理是通過蒸發(fā)、濺鍍或無電解電鍍 的方式進行。
10. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其中所述金屬化處理是使用選自銅、鎳、鋁、金、銀、 鈦、硅、這些物質(zhì)的合金及其混合物所組成的群組的金屬進行。
11. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其中所述金屬化處理是重復進行，以形成多層相同或 不同的金屬層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種同時具有水平和垂直導電性與電磁波干擾遮蔽效能(electromagneticinterference(EMI)shielding property)的彈性導電發(fā)泡體，其包含通孔性聚烯烴發(fā)泡體基材，和覆蓋所述發(fā)泡體基材的至少一部分表面的金屬層。本發(fā)明還關于一種上述彈性導電發(fā)泡體的制備方法，其包含以下步驟(a)提供通孔性聚烯烴發(fā)泡體基材；(b)對所述聚烯烴發(fā)泡體基材進行表面改質(zhì)；和(c)在所述聚烯烴發(fā)泡體基材的至少一部分表面進行金屬化處理，以形成金屬層。
文檔編號G12B17/02GK101242733SQ200710003539
公開日2008年8月13日 申請日期2007年2月6日 優(yōu)先權日2007年2月6日
發(fā)明者劉孟勛, 吳孟岳, 鐘信男, 陳永欽 申請人:福懋興業(yè)股份有限公司