使用一氧化钛(TIO)基材料的电磁干扰(EMI)屏蔽产品制造技术

技术编号:13425911 阅读:155 留言:0更新日期:2016-07-29 13:40
本发明专利技术公开了一种可呈柔性膜、模制主体或可印刷墨的形式的组合物(120),所述组合物可掺入陶瓷粒子(122),出于在兆赫兹至千兆赫频率下进行电磁干扰(EMI)屏蔽的目的,所述陶瓷粒子包含一氧化钛(TiO)。所述陶瓷粒子还可包括一种或多种附加陶瓷粒子。所述组合物包括复合材料(120),所述复合材料(120)包含分散在基质材料(121)诸如聚合物内的所述陶瓷粒子(122)。另外描述了与此类组合物相关联的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用一氧化钛(TIO)基材料的电磁干扰(EMI)屏蔽产品
本公开整体涉及包括制品、模制主体和可印刷墨的组合物,当被施加至工件诸如电路或电子电路、电路元件或包含此类电路或电路元件的盒时,该组合物可被用于降低电磁干扰(EMI)。本公开也涉及相关联的制品、系统和方法。
技术介绍
电子设备诸如可见于计算机、微处理器、计算器、手表、收音机、电视机、移动电话、车辆点火系统、文字处理器等等常常对电磁干扰(EMI)敏感。EMI可源于多种来源,在许多情况下包括电源和电子设备自身。收音机、电视机和其它通信系统也为可破坏电子设备的功能的EMI源,从而导致性能减弱或甚至设备失效。为确保电子设备的正常操作,期望并且有时必需阻挡(即大幅减少)不期望的EMI。阻挡可以是为了减少从给定电路或电路元件向外辐射的EMI的量、减少从其它来源朝电路或电路元件向内辐射的EMI的量或两者。阻挡,也被称作屏蔽,可通过EMI的反射、EMI的吸收或两者的组合来实现。在一个通用方法中,具有高电导率(也被称作EM屏蔽罩)的金属板或金属箔被用于反射不期望的EMI。然而,在一些情况下反射EMI可能是不够的并且可引起另外的问题。而且,在非常高的频率诸如千兆赫(GHz)频率下涡电流可降低作为屏蔽材料的金属的效果。在另一个方法中,可使用材料或结构,其主要吸收而不是反射不想要的EMI。
技术实现思路
在射频或微波范围内,陶瓷通常不与高介电损耗相关联。相反它们一般被视为良好的电绝缘材料。然而,我们发现甚至在千兆赫(GHz)频率下某些陶瓷材料特别是一氧化钛(TiO)单独或与一种或多种附加组分结合可提供惊人高的介电损耗、磁损耗或两者。出于减轻EMI的目的,TiO单独或与一种或多种附加组分结合可作为微粒被分散在基质材料中,以生产复合材料,该复合材料可被成型、涂覆、印刷、模制或以其他方式用于各种产品构造中。组合物以及产品诸如柔性膜、模制主体和可印刷墨可掺入陶瓷粒子,该陶瓷粒子包含一氧化钛(TiO)和使用时的一种或多种附加组分,以在兆赫至千兆赫频率下减轻基本的电磁干扰(EMI)。膜和主体以及在去除溶剂之后的印刷墨包含复合材料,该复合材料包含分散在基质材料诸如聚合物内的陶瓷TiO粒子和使用时的一种或多种附加组分。在1GHz到5GHz的频率范围内复合材料可具有至少0.03、或至少0.1、或至少0.3、或至少0.4的损耗角正切,诸如介电损耗角正切、磁损耗角正切或两者。在此类频率范围内由于陶瓷粒子的损耗角正切的分量可为至少0.01、或至少0.05、或至少0.1。介电损耗角正切为对材料吸收或耗散了多少电磁辐射的量度,并且在下文另外讨论。在本文我们尤其描述了包含用于减轻EMI的复合材料的组合物、制品和墨。复合材料包含基质材料和分散在基质材料内的陶瓷粒子,并且陶瓷粒子为或包含一氧化钛(TiO)。陶瓷粒子可构成复合材料的一部分,该部分为至少10体积%、或至少15体积%但不超过60体积%、或至少25体积%但不超过50体积%。在1GHz到5GHz的范围内复合材料可具有至少0.03、或至少0.1、或至少0.3、或至少0.4的介电耗角正切。复合材料的介电损耗角正切可具有由于陶瓷粒子的第一损耗角正切分量和由于基质材料的第二损耗角正切分量,并且在1GHz到5GHz的范围内第一损耗角正切分量可为至少0.1、或至少0.2、或至少0.3。在1GHz到5GHz的范围内第二损耗角正切分量可为至少0.01、或至少0.05。基质材料可为或包括聚合物基质材料,并且聚合物基质材料可为或包括碳氟化合物基聚合物、含氯聚合物、(甲基)丙烯酸酯聚合物、硅氧烷、环氧树脂基聚合物、聚醚聚合物、它们的共聚物或它们的组合。聚合物基质材料可为或包括碳氟化合物基聚合物或共聚物,并且碳氟化合物基聚合物或共聚物可为或包括聚偏二氟乙烯(PVDF)聚合物或共聚物。碳氟化合物基聚合物或共聚物可为或包括四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的三元共聚物。制品可为或包括具有一根或多根导线的线缆,其中的一个或多个可至少部分地被EMI屏蔽层围绕,EMI屏蔽层包含复合材料。制品可为或包括包含复合材料的柔性EMI屏蔽层,并且此类制品还可包括承载EMI屏蔽层的膜。制品也可为或包括具有轮廓形状的刚性/模制主体。我们也描述适用于印刷在工件上以减轻电磁干扰(EMI)的墨,墨包含基质溶液和分散在基质溶液内的陶瓷粒子,其中陶瓷粒子为或包含一氧化钛(TiO)。基质溶液可为或包括溶解在溶剂中的聚合物,并且聚合物可为或包括碳氟化合物基聚合物或共聚物。碳氟化合物基聚合物或共聚物继而可为或包括偏聚二氟乙烯(PVDF)聚合物或共聚物。墨可被构造成用于在溶剂被去除之后生产固体和/或固化的复合材料,该固体和/或固化的复合材料具有作为基质材料的聚合物和分散在基质材料中的陶瓷粒子,并且在1GHz到5GHz的范围内具有至少0.03、或至少0.1、或至少0.3、或至少0.4的介电耗角正切。陶瓷粒子可组成固体和/或固化的复合材料的一部分,该部分为至少10体积%、或至少15体积%但不超过60体积%、或至少25体积%但不超过50体积%。也讨论了相关的方法、系统和制品。从下面的详细描述,本申请的这些和其它方面将显而易见。然而,在任何情况下都不应将以上
技术实现思路
理解为是对要求保护的主题的限制,该主题仅由如在审查期间可以进行修改的所附权利要求书定义。附图说明图1为具有分散在基质材料中的陶瓷TiO粒子的复合材料的示意图;图2为用于高速数据传输应用的高密度连接器线缆的一部分的示意透视图,其中信号导体中的每个被EMI屏蔽层围绕;图3A为包括复合材料层的柔性EMI屏蔽层的示意透视图(带有放大插图);图3B为已经被施用到EMI屏蔽膜诸如图3A中的屏蔽膜的盒(例如微电子板部分)的示意性侧视图或剖面图;图4为具有轮廓形状以允许将其覆盖并且部分围绕电子元件的刚性/模制EMI屏蔽主体的示意透视图;图5A为其中聚合物粒子没有完全溶解在液体溶剂中的可印刷墨的容器的示意性侧视图或剖面图,墨还包括减轻EMI的陶瓷填料粒子,并且图5B为示出在聚合物粒子已经溶解在溶剂中从而得到聚合物溶液之后所得的可印刷墨的相同容器的示意性侧视图或剖面图,墨仍包括陶瓷填料粒子;图6A为印刷工位的示意性侧视图或剖面图,在该工位处,喷嘴将可印刷墨的涂层递送到所关注的工件诸如电子元件中,并且图6B为在允许经涂覆的墨层已经凝固和/或固化之后工件的类似视图。图7A为示出用于主体的所测量的介电常数与频率的关系曲线图,该主题由具有作为基质材料的蜡和以20体积%分散在其中的TiO陶瓷粒子的复合材料制成;图7B为示出用于与图7A中主体相同的主体的所测量的介电损耗角正切与频率的关系曲线图;图7C为示出用于与图7A和图7B中主体相同的主体的所测量的行波损耗与频率的关系曲线图;图8A为示出用于主体的所测量的介电常数与频率的关系曲线图,该主体由具有作为基质材料的PVDF(聚偏二氟乙烯)和以30体积%分散在其中的TiO陶瓷粒子的复合材本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种组合物,包含用于减轻电磁干扰(EMI)的复合材料,所述复合材料包含基质材料;和分散在所述基质材料内的陶瓷粒子;其中所述陶瓷粒子包含一氧化钛(TiO)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.18 US 61/917,661;2014.04.28 US 61/985,1241.一种组合物,包含用于减轻电磁干扰的复合材料,所述复合材料包含基质材料;和分散在所述基质材料内的陶瓷粒子;其中所述陶瓷粒子包含一氧化钛(TiO)。


2.根据权利要求1所述的组合物,其中所述复合材料包含10体积%到60体积%的所述陶瓷粒子。


3.根据权利要求1所述的组合物,其中所述复合材料具有至少0.15的介电损耗角正切。


4.根据权利要求3所述的组合物,其中所述介电损耗角正切具有由于所述陶瓷粒子的第一损耗角正切分量和由于所述基质材料的第二损耗角正切分量,并且其中所述第一损耗角正切分量为至少0.1。


5.根据权利要求4所述的组合物,其中所述第二损耗角正切分量为至少0.01。


6.根据权利要求3所述的组合物,其中所述介电损耗角正切在1GHz到60GHz的范围内。


7.根据权利要求1所述的组合物,还包含一种或多种附加组分。


8.根据权利要求7所述的组合物,其中一种或多种附加组分包括纳米二氧化硅、羰基铁、Ba3Co3Fe24O41和Y3Fe5O12中的至少一种。


9.根据权利要求1所述的组合物,其中所述基质材料包括聚合物基质材料。


10.根据权利要求1所述的组合物,其中所述复合材料具有至少0.03的介电损耗角正切。


11.根据权利要求1所述的组合物,其中所述复合材料具有至少0.03的磁损耗角正切。


12.根据权利要求1所述的组合物,其中所述复合材料具有至少0.03的介电损耗角正切和磁损耗角正切的组合。
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【专利技术属性】
技术研发人员:D·格霍施
申请(专利权)人:三M创新有限公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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