用于电磁干扰(EMI)应用的高介电损耗复合材料制造技术

本发明专利技术描述了电磁干扰(EMI)屏蔽复合材料及其制备和使用方法。所述复合材料包含分布在低介电损耗基质材料中的高负载水平陶瓷颗粒，该低介电损耗基质材料具有在约0.0001至约0.005范围内的介电损耗角正切。在一种情况下，该复合材料包含分布在有机硅中的CuO颗粒。所述复合材料在高频范围内表现出介电吸收体特性。

High Dielectric Loss Composites for Electromagnetic Interference (EMI) Applications

The invention describes an electromagnetic interference (EMI) shielding composite material and its preparation and use method. The composite material comprises high load level ceramic particles distributed in a low dielectric loss matrix material, which has a dielectric loss tangent in the range of about 0.0001 to about 0.005. In one case, the composite contains CuO particles distributed in organic silicon. The composite material exhibits dielectric absorption characteristics in a high frequency range.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电磁干扰(EMI)应用的高介电损耗复合材料
本公开涉及用于电磁干扰(EMI)应用的高介电损耗复合材料或制品，以及其制备和使用方法。
技术介绍
由于越来越多的对于更强大和紧凑的电子产品的需要，电磁干扰(EMI)正在成为更重要的因素。电子装置和辐射源的EMI屏蔽是电子装置中装置的可靠操作的重要考虑因素。需要减小电磁(EM)噪声以增强这些通信装置的信号完整性。EMI屏蔽可通过电磁(EM)波的反射、波的吸收或这两者来实现。对于高度导电性金属片，它是最常见的用于反射不期望的EM波的方法(已知为EM屏蔽装置)。然而，在一些情况下，反射EM波是不足够的或者可能产生另外的问题。这导致需要提供EMI吸收体和屏蔽材料以及用于吸收EM波，尤其是在高频机制(highfrequencyregime)中，例如1GHz至40GHz或1GHz至80GHz和与此类基频相关联的谐波的方法。具有EMI减轻特性的聚合物复合材料描述于例如WO2014/130431(Dipankar等人)中。
技术实现思路
希望在电子装置中使用具有改善的电磁特性的更有效的屏蔽或吸收材料以用于电磁干扰(EMI)应用，尤其是在高频机制中。简而言之，在一个方面，本公开描述了一种电磁干扰(EMI)屏蔽复合材料，该电磁干扰屏蔽复合材料包含约5重量％至约50重量％的低介电损耗基质材料，以及分布在该低介电损耗基质材料内的约50重量％至约95重量％的氧化铜(II)(CuO)颗粒。该低介电损耗基质材料具有在约0.0001至约0.005范围内的介电损耗角正切。在另一个方面，本公开描述了一种制备电磁干扰(EMI)屏蔽复合材料的方法。该方法包括将陶瓷颗粒与低介电损耗聚合物基质配混以形成该复合材料。该复合材料包含约5重量％至约50重量％的低介电损耗基质材料，以及分布在该低介电损耗基质材料内的约50重量％至约95重量％的氧化铜(II)(CuO)颗粒。该低介电损耗基质材料具有在约0.0001至约0.005范围内的介电损耗角正切。在一些实施方案中，这些氧化铜(II)(CuO)颗粒与有机硅配混以形成该复合材料。在另一个方面，本公开描述了一种电磁干扰(EMI)屏蔽制品，该电磁干扰屏蔽制品包含复合材料，该复合材料包含约5重量％至约50重量％的低介电损耗基质材料，以及分布在该低介电损耗基质材料内的约50重量％至约95重量％的氧化铜(II)(CuO)颗粒。该制品能够主要通过吸收约0.01GHz至约100GHz、约1GHz至约80GHz或约20GHz至约40GHz范围内的电磁辐射来进行屏蔽。在本公开的示例性实施方案中获取各种意料不到的结果和优点。本公开的示例性实施方案的一个此类优点是，这些EMI屏蔽复合材料包含分布在低介电损耗基质材料(例如，有机硅)中的高负载水平的陶瓷颗粒(例如，CuO颗粒)。这些复合材料可在例如约0.01GHz至约100GHz、约1GHz至约80GHz或约20GHz至约40GHz的高频机制中充当损耗介电吸收体。已总结本公开的示例性实施方案的各种方面和优点。上面的
技术实现思路
并非旨在描述本公开的当前某些示例性实施方案的每个示出的实施方案或每种实施方式。下面的附图和具体实施方式更具体地举例说明了使用本文所公开的原理的某些优选实施方案。附图说明结合附图考虑本公开的各种实施方案的以下详细描述可更全面地理解本公开，其中：图1示出了实施例1和实施例2的测试结果，该图示出了聚合物复合材料的介电常数的实部和虚部相对于频率的曲线图。图2示出了实施例3和实施例4的测试结果，该图示出了聚合物复合材料的介电损耗角正切(tanδ＝ε”/ε’)相对于频率的曲线图。图3示出了实施例1和实施例3的测试结果，该图示出了聚合物复合材料的介电损耗角正切(tanδ＝ε”/ε’)相对于频率的曲线图。图4示出了实施例5-7的测试结果，该图示出了聚合物复合材料的介电常数的实部和虚部相对于频率的曲线图。图5示出了实施例5-7的测试结果，该图示出了聚合物复合材料的介电损耗角正切(tanδ＝ε”/ε’)相对于频率的曲线图。在附图中，相似的附图标号指示相似的元件。虽然可不按比例绘制的上面标识的附图阐述了本公开的各种实施方案，但还可想到如在具体实施方式中所提到的其它实施方案。在所有情况下，本公开以示例性实施方案的表示的方式而非通过表述限制来描述当前所公开的公开内容。应当理解，本领域的技术人员可想出许多其它修改和实施方案，这些修改和实施方案落在本公开的范围和实质内。具体实施方式对于以下定义术语的术语表，除非在权利要求书或说明书中的别处提供不同的定义，否则整个申请应以这些定义为准。术语表在整个说明书和权利要求书中使用某些术语，虽然大部分为人们所熟知，但仍可需要作出一些解释。应当理解：术语“聚合物”和“聚合物材料”是指由一种单体诸如均聚物制得的材料，或是指由两种或更多种单体诸如共聚物、三元共聚物等制得的材料，或该两者。同样，术语“聚合”是指制造聚合物材料的方法，聚合物材料可为均聚物、共聚物、三元共聚物等。术语“共聚物”和“共聚材料”是指由至少两种单体制得的聚合物材料。如本文所用，术语“低介电损耗基质材料”是指在感兴趣的频率范围内具有在例如约0.0001至约0.005、约0.0001至约0.0045、约0.0001至约0.004、约0.0001至约0.0035、约0.0001至约0.003、约0.0001至约0.0025或约0.0001至约0.002范围内的介电损耗角正切的基质材料。在一些实施方案中，有机硅(例如，由两组分有机硅弹性体试剂盒制成的有机硅，可以商品名SiliconeSylgard184从道康宁公司(DowCorning)(米德兰，密歇根州，美国)商购获得)可用作低介电损耗基质，该基质在100kHz下具有约0.0013的介电损耗角正切。介电损耗角正切，通常被称为tanδ，为介电材料的量化其电磁能的固有耗散的频率相关参数。该术语是指复杂平面中电磁场的电阻(损耗)分量和其电抗(无损)分量之间的角度的正切。它被方便地定义为材料的虚部介电常数与其实部介电常数的比率，即tanδ＝ε”/ε’。如本文所用，术语“损耗介电吸收体”是指含有可在高频率机制下吸收入射EM辐射的高负载水平填料材料的EMI屏蔽复合材料。关于数值或形状的术语“约”或“大约”意指该数值或属性或特征的+/-5％，但明确地包括确切的数值。例如，“约”1Pa-秒的粘度是指粘度为0.95Pa-秒至1.05Pa-秒，但也明确地包括刚好1Pa-秒的粘度。类似地，“大体上正方形”的周边旨在描述具有四条侧棱的几何形状，其中每条侧棱的长度为任何其它侧棱的长度的95％至105％，但也包括其中每条侧棱刚好具有相同长度的几何形状。关于属性或特征的术语“基本上”意指该属性或特征表现出的程度大于该属性或特征的相背对面表现出的程度。例如，“基本上”透明的基底是指与不透射(例如，吸收和反射)相比透射更多辐射(例如，可见光)的基底。因此，透射入射在其表面上的可见光多于50％的基底是基本上透明的，但透射入射在其表面上的可见光的50％或更少的基底不是基本上透明的。如本说明书和所附实施方案中所用，除非内容清楚指示其它含义，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括多个指代物。因此，例如，关于的包含“一种化合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁干扰(EMI)屏蔽复合材料，所述电磁干扰屏蔽复合材料包含：约5重量％至约50重量％的低介电损耗基质材料；和约50重量％至约95重量％的分布在所述低介电损耗基质材料内的氧化铜(II)(CuO)颗粒，其中所述低介电损耗基质材料具有在约0.0001至约0.005范围内的介电损耗角正切。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.31 US 62/414,971;2017.04.28 US 62/491,3161.一种电磁干扰(EMI)屏蔽复合材料，所述电磁干扰屏蔽复合材料包含：约5重量％至约50重量％的低介电损耗基质材料；和约50重量％至约95重量％的分布在所述低介电损耗基质材料内的氧化铜(II)(CuO)颗粒，其中所述低介电损耗基质材料具有在约0.0001至约0.005范围内的介电损耗角正切。2.根据权利要求1所述的复合材料，所述复合材料包含至少70重量％的所述CuO颗粒。3.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述低介电损耗基质材料包括一种或多种低介电损耗聚合物材料。4.根据权利要求3所述的复合材料，其中所述一种或多种低介电损耗聚合物材料包括有机硅。5.根据权利要求3所述的复合材料，其中所述一种或多种低介电损耗聚合物材料包括以下中的一种或多种：环状烯烃共聚物(COC)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)、间规聚苯乙烯(SPS)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁基橡胶、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯或它们的组合。6.根据权利要求3所述的复合材料，其中所述一种或多种低介电损耗聚合物材料包括具有闭孔或开孔气孔的泡沫材料。7.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述低介电损耗基质材料包括一种或多种低介电损耗陶瓷材料。8.根据权利要求7所述的复合材料，其中所述一种或多种低介电损耗陶瓷材料包括氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氮化铝(AlN)或它们的组合。9.根据权利要求1所述的复合材料，所述复合材料包含约0.1重量％至约10重量％的导电填料。10.根据权利要求9所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪潘克尔·高希，
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