Leitfähige Lacke schützen die empfindlichen Bauteile

Kunststoffgehäuse: Auf die richtige Abschirmung kommt es an

Materialien wie die CHO-SHIELD-Reihe von Chomerics bieten Entwicklern die Wahl zwischen Epoxy-, Polyurethan- und Acryl-Beschichtungen.

Bei der Wahl des Gehäusematerials für tragbare Elektronikgeräte haben Kunststoffe die Metallvarianten größtenteils abgelöst. Doch trotz ihrer zahlreichen Vorteile sind Kunststoffe im Gegensatz zu Metall nicht in der Lage, die empfindlichen Bauteile wirksam abzuschirmen. Eine effiziente Möglichkeit zur sicheren Abschirmung bieten leitfähige Lacke.

Die Zunahme tragbarer Elektronikgeräte in den letzten zehn Jahren ist enorm. Am augenfälligsten ist dies im Mobiltelefonmarkt. Aber auch tragbare Produkte aus der Medizin- und Automobilelektronik boomen. Und ein jedes von ihnen steckt in einem Gehäuse – sei es aus Kunststoff oder aus Metall.

»Kunststoffe anstelle von Metall als Gehäuse für tragbare Geräte bieten wesentlich mehr Designfreiheit sowie Gewichts- und Kostenersparnis«, erklärt Christophe Loret, Product Manager Conductive Compounds, Chomerics Division Europe Seal Group. »Entscheiden sich Entwickler jedoch für Kunststoff anstelle von Metall, stehen sie vor einigen Herausforderungen: Verlust der EMI-Abschirmung, Antistatikschutz, Glimmschutz und die Oberflächenerdung, wie es bei Metallgehäusen selbstverständlich, bei Kunststoff aber nicht der Fall ist.« Hinzu komme, dass tragbare Elektronikgeräte nicht ortsgebunden in einer kontrollierten Umgebung betrieben würden und daher stets unbekannte Störquellen anderer, in der Nähe befindlicher Elektronikgeräte auf sie einwirken könnten.

Leitfähige Beschichtungen sind eine Möglichkeit, Kunststoffgehäuse elektrisch leitfähig zu machen, damit sie für tragbare Elektronikgeräte genutzt werden können. Der beste Ansatz für die jeweilige Anwendung hängt von verschiedenen Faktoren ab: Produktionsmenge, Größe der Bauteile, Bauteilhöhe und Komplexität, Grad der erforderlichen Abschirmung, Zuverlässigkeit und Betriebsumgebung.

Vakuum-Metallisierung

Beim Vakuum-Metallisierungsprozess, auch »Physical Vapor Deposition« (PVD) genannt, wird eine metallische Beschichtung in einer Vakuumkammer auf das zu beschichtende Kunststoffteil aufgebracht. Das Beschichtungsmaterial wird erhitzt, bis es verdampft; das verdampfte Metall kondensiert auf den Oberflächen des eingebrachten Produkts, wo es als metallischer Film haften bleibt. Während des Vorgangs rotiert das zu behandelnde Produkt, um eine gleichmäßige Verteilung der Beschichtung zu gewährleisten. »Bei diesem Prozess kommt generell Aluminium zum Einsatz, weil es abgesehen von Silber und Kupfer die höchste Leitfähigkeit besitzt«, so Loret. »Silber wäre zu teuer und Kupfer würde oxidieren, was innerhalb kurzer Zeit zu Korrosionsproblemen führt. Eine Vakuum-Metallisierung mit einer 6 µm dicken Beschichtung bietet eine gute elektrische Leitfähigkeit mit einer Abschirmeffizienz zwischen 60 und 70 dB bei 30 bis 1000 MHz.«

Weil eine Abdeckung des Materials erforderlich ist – entweder per Hand oder durch die Einbauten innerhalb der Metallisierungskammer – und zudem auch eine Oberflächenbehandlung für die gute Haftung des Metalls, eignet sich die Vakuum-Metallisierung nach Überzeugung des Experten nur für geringe bis mittlere Stückzahlen kleiner, weniger komplexer Bauteile. Bei der Ausführung im Unternehmen, anstatt der Vergabe an einen Spezialisten, müssen die erheblichen Kosten der Metallisierungskammer dabei mit berücksichtigt werden.

1. Teil: Kunststoffgehäuse: Auf die richtige Abschirmung kommt es an
2. Teil: Stromloses Beschichten, leitfähige Lacke
3. Teil: Leitfähige Kunststoffe