Brevet FR2541844A1 — publié le 19840831

L'invention a pour objet une matière de protection contre les interférences électromagnétiques, utilisable dans les appareils électroniques Les appareils électroniques dont il est question ici englobent divers appareils comme les ordinateurs, les machines de jeux électroniques, les appareils de télévision, les enregis- treurs à vidéo-cassettes, les caisses enregistreuses à micro-processeurs, les commutatrices électroniques d'énergie électrique, les appareils de traitement de textes. En particulier, étant donné qu'un certain nombre de circuits intégrés et de circuits à forte densité d'intégration sont utilisés dans les ordinateurs à performance élevée et à capacité de mémoire importante, des impulsions à haute fréquence y sont engendrées et exercent une influence notable sur les appareils de télévision, de radio et sur d'autres dispositifs se trouvant a proximité L'influence d'un dispositif électronique sur un autre dispositif se trouvant à proximité sera appelée ici, par commodité, une interférence électromagnétique (EMI). On décrira maintenant un procédé connu de protection contre l'interférence électromagnétique (EMI) en relation avec un appareil électronique, par exemple un ordinateur Comme un ordinateur classique a des dimensions importantes et qu'il est fabriqué en quantité faible, il comprend une enveloppe réalisée à partir d'une feuille métallique de sorte qu'aucune EMI ne se produit puisque l'enveloppe protège contre les impulsions à haute fréquence tout dispositif placé,près de l'ordinateur Toutefois, récemment les ordinateurs sont devenus beaucoup plus petits en taille et ils sont produits en grande quantité Par conséquent, au lieu de réaliser l'enveloppe à partir d'une feuille métallique, on utilise maintenant de la matière plastique Toutefois, étant donné que la matière plastique est perméable aux ondes électromagnétiques qui sont la cause de l'interférence électromagnétique (EMI), il est nécessaire de prévoir sur l'enveloppe en matière plastique une matière de protection contre l'interférence électro- magnétique et de prévoir aussi une protection pour chaque dispositif pouvant se trouver à proximité d'un ordinateur de petite taille. Classiquement, on a recours à deux méthodes pour produire une matière de protection contre l'interfé- rence électromagnétique Selon une méthode, on réalise une couche électroconductrice sur la face intérieure d'un corps ayant la configuration voulue, par exemple comme un boîtier ou une enveloppe Selon une autre méthode, une matière de remplissage électroconductrice est incorporée à l'intérieur d'un corps ayant la configuration voulue comme celle d'un bottier ou d'une enveloppe La première méthode est utilisée actuellement de manière industrielle. En gros, quatre-vingt-dix pour cent de la matière de protection contre l'interférence électromagnéti- que disponible sur le marché est produite à l'aide d'un procédé de pulvérisation à la flamme d'une couche de zinc et par la méthode d'application d'une peinture conductrice. Cependant, ces méthodes sont conteuses De plus, une matière de protection contre l'interférence électromagnétique réali- sée à l'aide de la méthode de pulvérisation à la flamme d'une couche-de zinc comporte une difficulté au sujet de la durée étant donné que la capacité d'adhérence de la couche électro- conductrice formée sur le corps en matière plastique se détériore pendant une longue période d'utilisation et, comme la couche électroconductrice peut être pelée du corps en matière plastique, il en résulte une émission d'ondes électromagnétiques par l'ordinateur. L'efficacité de la protection (SE) en d B s'exprime par les équations suivantes SE = 20 log de Ei SE = 10 log de (Pl dans lesquelles E est l'intensité du champ en V/m, P est la puissance surfacique en W/m 2 i est le champ de l'onde incidente et t est le champ de conduction. La caractéristique de protection électro- magnétique (S) s'exprime par l'expression So, dans laquelle & est la conductivité, i est la perméabilité et a et b sont des constantes. Les inventeurs se sont livrés à des investi- gations sur desmatièresde protection contre l'interférence électromagnétique au cours desquelles la ferrite, le carbone, des poudres métalliques, des fibres métalliques ont été incorporés à une peinture sous forme de charge électroconductrice. Il a été constaté que la ferrite a une conductivité quelque peu élevée mais une faible perméabi- lité Par conséquent, quand une charge en ferrite est utilisée, la caractéristique (S) de protection électro- magnétique n'est pas excellente Le carbone, les poudres métalliques et les fibres métalliques étaient paramagnéti- ques et, ainsi, leur perméabilité p était égale à 1 Par conséquent, ces matières sont efficaces seulement pour la protection contre le champ électrique. Le but principal de l'invention est de parve- nir à une matière de protection contre l'interférence électromagnétique ayant une efficacité élevée de protection (SE), spécialement quand elle est utilisée pour protéger un appareil électronique contre les ondes électromagnétiques allant de M Hz à G Hz et une durée certaine quand elle est utilisée dans différents appareils électroniques. Conformément à l'invention, une matière de protection électromagnétique est caractérisée en ce qu'un alliage amorphe ferromagnétique ayant une conductivité de 2 -1 1 10 A 1 cm ou plus et une perméabilité de 100 ou plus à 1 k Hz est incorporé sous forme de pièces courtes, de fibres courtes, de flocons ou de grains à une substance organique polymère. Cet alliage amorphe ferromagnétique ayant la conductivité et la perméabilité spécifiées cidessus procure une bonne caractéristique de protection électromagnétique. La forme ou la configuration matérielle de l'alliage amorphe ferromagnétique est choisie pour que, quand cette matière réalisée par exemple en pièces courtes est dispersée dans une substance organique polymère, la matière électromagnétique obtenue a unebonne capacité de mise en forme De plus, comme l'alliage ferromagnétique amorphe a une configuration choisie, il a par conséquent un allonge- ment élevé qui rend très faible le champ de démagnétisation dans l'alliage amorphe ferromagnétique avec le résultat que l'on parvient à une perméabilité réelle importante Le champ de démagnétisation est particulièrement faible dans l'alliage amorphe ferromagnétique réalisé sous forme de pièces courtes, de fibres courtes et de flocons Les fibres courtes ont avantageusement une conductivité et une perméa- bilité élevées. On donnera maintenant, sans intention limita- tive, ue description de plusieurs exemples de matière de protection contre l'interférence électromagnétique conformes à l'invention et de plusieurs pièces réalisées à l'aide de cette matière On se reportera aux dessins annexés dans lesquels: les figures 1 à 3 montrent des exemples préférés de réalisation d'une matière de protection contre l'inter- férence électromagnétique, selon l'invention, la figure 4 est un graphique représentant l'efficacité de la protection (SE) d'une matière de protection contre l'interférence électromagnétique, conforme à l'invention, ayant une épaisseur de 3 mm, d'une matière de protection contre l'interférence électromagnétique d'une épaisseur de 3 mm réalisée à base de carbone-silicium paramagnétique, et d'une matière de protection contre-l'interférence électromagnétique comprenant de la ferrite Ni-Zn et de la résine silicone, respectivement. Dans l'exemple de la figure 1, un alliage ferromagnétique amorphe réalisé sous forme de fibres courtes (appelées ici les fibres l de l'alliage amorphe) est dispersé dans une substance organique polymère 2 La matière de protection contre l'interférence électromagné- tique de la figure 1 a été mise sous forme d'une feuille. Dans l'exemple illustré par la figure 2, un alliage amorphe ferromagnétique sous forme de flocons (que l'on appellera ici les flocons 3 d'alliage amorphe) a été dispersé dans une substance 2 organique polymère. La matière de protection contre l'interférence électro- magnétique a été mise sous forme d'une feuille comme on peut le voir sur la figure 20 Bien que les figures 1 et 2 ne le montrent pas, un alliage amorphe ferromagnétique sous forme de pièces courtes ou de grains peut être dispersé de manière similaire dans la substance 2 organique polymère. L'alliage amorphe ferromagnétique utilisé selon l'invention peut avoir toute composition susceptible 2 -1 -1 de présenter une conductivité de 10 Jb A cm ou plus et une perméabilité de 100 ou plus à 1 k Hz mais elle est, de préférence, composée d'au moins un élément métallique choisi dans le groupe comprenant Fe, Ni et Co et au moins un élément métalloïde choisi dans le groupe composé de Si, B, C, Cr et Mo. La substance organique polymère utilisée conformément à l'invention comprend le caoutchouc naturel, les résines synthétiques, les résines polymères,-les peintures, etc. Le rapport volumétrique de l'alliage amorphe ferromagnétique au volume de la matière de protection contre l'interférence électromagnétique est de préférence de 0,04:1 à 0,65:1 De plus, les pièces courtes, les fibres courtes, les flocons et les grains utilisés conformément à l'invention ont de préférence un allongement de 1 à 20 000. Un faible allongement est désirable pour l'obtention d'un rapport volumétrique élevé de l'alliage amorphe ferromagné- tique Les fibres courtes ont habituellement une longueur de 20 mm ou moins et la longueur de la dimension la plus grande des flocons est habituellement de 1 mm ou moins. L'allongement est ici le rapport d'aspect. 254 1844 On donnera maintenant une description d'un procédé de fabrication d'une matière de protection contre l'interférence électromagnétique. Un alliage amorphe ferromagnétique constitué par des pièces courtes, des fibres courtes, des flocons ou des grains peut être préparé par la trempe rapide d'un alliage en fusion Ce procédé comprend concrètement la méthode de projection par jet continu, la méthode d'écrasement sur uoe enclume, la méthode de projection par catapulte à torsion, méthodes à l'aide desquelles on obtient couramment un alliage amorphe sous forme d'une feuille mince, ainsi que la méthode de pulvérisation, la méthode de cavitation selon laquelle l'alliage en fusion est éjecté sous forme liquide, la méthode par étincelage, méthodes à l'aide desquelles on obtient couramment un alliage amorphe sous forme de poudre D'autres méthodes classiques peuvent- être employées aussi pour l'obtention d'un alliage amorphe sous forme d'une bande ou d'un fil La bande ou le fil en alliage amorphe ainsi obtenu est soumis ensuite à découpage, cisaillement, ou à un autre genre d'opération mécanique de manière à lui donner une configuration prédéterminée. L'alliage amorphe ainsi conformé peut être recuit à basse température pour l'élimination des contrain- tes mécaniques. L'alliage amorphe ferromagnétique obtenu de cette façon, sous forme de pièces courtes, de fibres courtes, de flocons ou de grains est mélangé intimement à du caout- chouc, à une peinture, etc Le mélange résultant est soumis ensuite, par exemple, à séchage ou à durcissement à une température inférieure à la température de cristallisation de l'alliage amorphe ferromagnétique ou à une mise en configuration lui donnant l'apparence d'une tôle, d'une feuille, etc complétant ainsi le procédé de fabrication de la matière de protection contre l'interférence électro- magnétique L'épaisseur de la tôle ou de la feuille dépend de la grandeur des impulsions à haute fréquence-et elle peut aller de 2 à 3 mm Le mélange mentionné ci-dessus peut être appliqué sur l'enveloppe ou le bottier d'un ordinateur puis séché En variante, la matière de protec- tion contre l'interférence électromagnétique réalisée sous forme d'une feuille peut être plaquée, collée ou fixée par tout autre moyen approprié au boîtier d'un ordinateur. L'efficacité de la protection (SE) de la matière de protection contre l'interférence électromagné- tique, conforme à l'invention,-est au moins de 30 d B ou plus, de préférence 40 d B ou plus, quand la fréquence des ondes électromagnétiques est comprise entre 1 M Hz à moins de 100 M Hz Cette efficacité de protection (SE) est supérieure à celle de toute matière de protection électromagnétique composée principalement de ferrite La matière de protec- tion conforme à l'invention adhère très bien à un bottier ou une enveloppe en matière plastique parce que la substance organique polymère contenue dans la matière de protection est très adhérente La matière de protection conforme à l'invention est résistante à la corrosion et, pour cette raison, elle a une durée élevée en comparaison de la matière de protection réalisée par pulvérisation à la flamme d'une couche de zinc. On donnera maintenant une description plus précise d'un exemple de réalisation d'une matière conforme à l'invention. Un alliage métallique contenant 40 % de Fe, 38 % de Ni, 4 % de Mo et 18 % de B (proportion exprimée en mole) a été trempé par la méthode de laminage à une passe pour donner un fil d'alliage ferromagnétique amorphe ayant une section droite de 1 mm x 0,1 mm Le fil en alliage ferromagnétique amorphe a été coupé en tronçons ou en fibres de 10 mm de long Les fibres courtes avaient une conductivité de 10 i 3 J -cm 1 et une perméabilité de 50.000 à 1 k Hz Les fibres courtes ont été mélangées à une résine silicone pour que le volume de ces fibres représente 50 % du mélange Ce dernier a été mis sous forme d'une feuille et a été séché à 250 C, ce qui a permis d'obtenir la matière de protection contre l'interférence électromagnétique conforme à l'invention. La figure 3 montre un mélange mis sous forme cylindrique et séché de 50 % en volume de fibres courtes 5 et de 50 % en volume de résine silicone 6 La conductivité et la perméabilité à 1 k Hz de ce corps cylindrique étaient approximativement de 1 O Af 1 cm 1 et de 50, respectivement. A titre de comparaison, un mélange paramagné- tique de poudres de carbone et de silicium et dtune matière résineuse, ayant une conductivité de 10 A 6 1 cm 1 a été mis sous une forme cylindrique comme le montre la figure 3. En outre, un mélange à 50 % en volume de ferrite Ni-Zn et à 50 % en volume de résine silicone a été malaxé, mis en forme et séché pour donner un corps cylindrique comme celui de la figure 3. L'efficacité de protection (SE) de la matière de protection contre l'interférence électromagnétique, conforme à l'invention, celle de la matière de protection réalisée àpartir de carbone-silicium paramagnétique, celle de la matière réalisée à partir de ferrite Ni-Zn et de résine silicone sont indiquées sur les figures 4 par les courbes A, B et C, respectivement Comme il ressort de cette figure, l'efficacité de protection (SE), mentionnée en d B en ordonnées en fonction de la fréquence indiquée en abscisses en M Hz, est plus élevée pour la matière de protection conforme à l'invention (A) que pour la matière de protec- tion faite à partir de carbone-silicium paramagnétique (B) et que pour la matière de protection comprenant de la ferrite Ni-Zn et de la résine silicone (C). REVENDICATIONS 1 Matière de protection contre l'interférence électromagnétique caractérisée en ce qu'un alliage ferro- magnétique amorphe ( 1) ayant une conductivité de 102 Jb SV cm-1 ou plus et une perméabilité de 100 ou plus à 1 k Hz est incorporé à une substance organique polymère ( 2) pour constituer des corps ayant la configuration de pièces courtes, de fibres courtes, de flocons, de-grains. 2 Matière de protection selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'alliage ferromagnétique amorphe ( 1) a un allongement de 1 à 20 000. 3 Matière de protection selon la revendication 1 caractérisée en ce que le rapport en volume de l'alliage ferromagnétique amorphe ( 1) à la matière de protection contre l'interférence électromagnétique est de 0, 04:0,96 à 0,65:0,35. 4 Matière de protection selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'alliage ferromagnétique amorphe ( 1) est sous forme de fibres courtes ayant une longueur de 20 mm ou moins. Matière de protection selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'alliage ferromagnétique amorphe ( 1) est sous forme de flocons dont la plus grande dimension est de 1 mm ou moins.