本发明专利技术涉及一种聚合物基磁性电介质材料的合成和制造电子器件的工艺，具体是采用低电磁损耗的高密度聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、间规聚苯乙烯等其中一种，添加表面活性剂、增容剂、一定粒径和磁损的软磁材料粉末、一定粒径和介质损耗的电介质材料粉末、左手效应材料或者光子晶体材料等特殊功能材料等，在密炼机中高温熔融密炼、再冷却粉碎、造粒制成改性塑料，再依以下流程和工艺制成电子器件：注射成片式或则棒状形状、再表面选择金属化、紫外光固化或者热熔胶低压注射封装。用本发明专利技术材料和工艺制成的器件主要用于微型化天线。具有频段宽、阻抗低、工作频率偏向低频段、具有特殊的频率选择性等系列特征。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电子材料及其制造器件的工艺，制成的电子器件主要是微型天 线，该天线应用于无线局域网、短距无线通讯、个人移动通讯、数字移动电视等领域中。
技术介绍
天线在无线收发设备里面是一个非常重要器件，其指标直接影响产品性能。现 在在用的体积小型的天线，基本都是从如图1所示的四分之一波长单极化天线(monopole antenna)变形而成的，如图2a、2b所示，通过折叠、弯曲等方式缩小线型天线的长度。1984 年 H. Nakano 等于 IEEE Trans, antennas Propagat.第 AP-32 期期刊上发表“Shortening ratios of modified dipoleantennas (改形的双极天线缩减率)一文第385-386页中描述 了一种Z型(Zigzagging)和一种方波形(meandering)曲折天线，以缩减空间尺寸。目前 这类做法在手机中得到了极大普及，例如以三星电子株式会社专利CN1416194A “折叠式移 动电话的天线装置”为代表，从80年代末到2000年初，是移动通讯主流的手机天线形式，电子通讯制造业对元器件的要求是体积小，能自动上贴片机贴装，因此元器件标 准化，片式化成为发展方向，天线也有了再次缩小的要求，专利CN2560106Y公开了台湾泓 越科技公司“片状天线”，其实是用金属片折弯后用塑胶支架等支撑与手机电路板弹性接 触，专利CN1464588A “一种隐藏式移动电话天线”和林永怡专利CN1355576A，“贴片式天线” 和专利CN2755798Y “简便贴片式天线”描述的内置天线是目前手持便携无线终端中天线主 流技术都是再次把折叠天线变形或者依托软性的衬底内置到产品里面去，都没有加载磁 性材料。公知的微波理论表明电磁波通过加载了磁性材料和电介质材料后波长会缩短 7^7，其中er是有效的介电系数，μ r是有效导磁率，因此相应的天线体积变小。一般的 电介质材料其有效的介电系数er大于1，有效导磁率μ r等于1，例如铁电材料、乌青铜陶 瓷等；一般的磁性材料，其有效的介电系数￡1~等于1，导磁率大于1。同时具有磁性和介电 系数的材料能发挥电场和磁场互相耦合的作用，拓展电磁波吸收频段和改善降低一些频段 的电磁损耗。但是目前磁性材料和电介质材料都是分别用于天线中，例如陶瓷天线(一种电 介质上金属化天线图案天线)开始在GPS (全球卫星定位接收机)、蓝牙产品上得到应用，专 利CN1610988公开了美国高通公司“移动电话集成天线”采用电介质衬底，至少两面印刷铜 线来构成天线。专利CN2736953黄勇、吴克利“一种平衡结构片式天线”专利CN2784313Y黄勇吴克利“倒F结构片式天线”，专利C拟8886677黄勇吴克利“片式天线”专利ZL01103747. 4公开了一种片式天线结构，是电介质材料的基底内部至少一 个层面上构造曲折金属导体。专利CN1369929台湾工业研究院“片状天线”采用LTCC技术多层走金属线.专利ZL00109333. 9公开了一种薄膜集成天线及其制造方法，通过基板上生成金 属薄膜和铁电薄膜的交替工艺制成天线。上述和其它(本文不再枚举)基于LTCC(低温共烧工艺)天线的专利描述了采用 陶瓷材料做衬底来金属化天线线条，做成片式天线可以直接被贴片机贴装。其工艺制作的 天线见附图3a、3b。日本古河电气工业株式会社专利CN135162，CN1395340 “片状天线及其制造方法” 采用有机树脂代替陶瓷材料做电介质，其工艺制作的天线见附图3c所示，改变了陶瓷材料 需要烧结成型弊端，且烧结后导电线条微小迁移导致的产品一致性差缺陷，但是古河电气 的内埋金属线条不适宜做得很细，否则在注塑时流体状树脂压力冲击下空间几何结构会发 生变化，因此缩小体积有限。以上专利利用了公知的加载电介质和弯曲线条来缩小天线体积的方法，但是遇到 共同的难题采用这类陶瓷天线由于采用高介电系数的陶瓷材料来缩短进入电介质中的工 作频率波长，使得频率带宽很窄，且存在边缘辐射，导致天线辐射效率低，增益不高，做成多 频段困难。因此并没有在多频段收发手机等产品中做主流应用，适合做单频段的无线应用， 例如蓝牙和GPS ( 一种1575. 42Mhz，信号接收机)、RFID (射频识别)中。也有专利和文献报道，在采用磁性材料制作天线，本文不再赘述。根据公知理论，为了改善天线性能，可以在天线后面加载光子晶体结构PBG(光 子晶体，或称光子带隙)，PBG首先是光学领域使用，但是近年开始扩展到无线电频率段， 用于天线等微波器件中，使用以微带线技术制成的光子带隙结构描述见文章“Novel 2-D photonic bandgap structure for microstrip lines，，公布期干Ij IEEE 微波禾口波导学才艮， Vol. 8，No. 2，1998 年 2 月。专利CN1703805法国汤姆森许可贸易公司“采用光子带隙结构的槽型天线”采用 周期开槽的图案，蚀刻在微带线背面，使得开启超宽带天线的频率响应中的禁用频段，滤除 不必要的频率，实现频率选择。专利CN171710747A，上海无线电设备研究所“使用光子带隙作为反射墙体的阿基 米德螺旋天线”在金属线条后面加载光子晶体后，改善了天线性能。以上专利和类似专利均对天线指标有所改进，见附图4所示，都是在天线背面加 载一层或者多层光子晶体图案，实现对天线工作频率的筛选。但是没有根本改良天线微型 化后带来的辐射性能差、频带窄、多频困难等缺陷。根据公知的理论介电常数ε和磁导率μ是描述均勻媒质电磁场性质的最基 本的两个物理量。在已知的物质世界中，对于电介质而言，介电常数ε和磁导率μ都为 正值，电场、磁场和波矢三者构成右手关系，这样的物质被称为右手材料(right-handed materials, RHM)。上述电介质材料和磁性材料属于右手材料，这种右手规则一直以来被认 为是物质世界的常规，但这一常规却在上世纪60年代开始遭遇颠覆性的挑战。1967年前 苏联物理学家Veselag0首次报道新发现，S卩当ε和μ都为负值时，电场、磁场和波矢之 间构成左手关系。他称这种假想的物质为左手材料(left-handed materials, LHM)，同时 指出，电磁波在左手材料中的行为与在右手材料中相反，比如光的负折射、负的切连科夫效 应、反多普勒效应等等。英国Pendry等人在1998 1999年提出了一种巧妙的设计结构可 以实现负的介电系数与负的磁导率，从此以后，人们开始对这种材料投入了越来越多的兴趣。左手材料的研制列入了美国《科学》杂志评出的2003年度全球十大科学进展。左手材 料可以通过一些有规则导电开口谐振环(SRRs)和金属杆定向排列来实现。见附图5所示。天线金属线条后面有规则放置左手效应材料后能本质提升天线指标，且非对称结 构的左手材料可以同时在多个频段内实现左手效应，即左手通带。这意味着天线频带可以 实现多频段。又因为，左手效应材料能把一些照指数规则衰减的信号照指数规则增强，显然能 提升天线增益等指标。专利CN101145634A南京大学“利用简化左手微带结构的全向辐射天线”专利CN20061010471本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．聚合物基磁性电介质材料及其制造器件的工艺，其特征是包含如下配方、制造流程和工艺参数：步骤一：合成一种含软磁物质和电介质的改性塑胶原料；其复合组份是：在选定的载体母胶里，添加：表面活性剂、无机软磁材料、无机电介质材料，其含量为：每１０００克制成的塑胶原料中添加：表面活性剂１－１０克；无机软磁材料粉末１－５００克；无机电介质材料粉末１－５００克；增容剂１－１００克；特殊功能添加剂０－５００克；其余为载体母胶；合成份总和均需满足１００％；可选的载体母胶是常用的低电磁损耗的热塑性塑料（或称塑胶、聚合物等，以下同），包括含不同种类塑胶的共聚物。称量选定的载体母胶，照上述比例的表面活性剂、增容剂、无机软磁材料粉体、无机电介质粉体、特殊功能添加剂、放入密炼机内，加温到载体母胶熔融，并搅拌至混合均匀为止，再冷却取出后粉碎、造粒成为可热塑性塑胶原料。步骤二：采用上述所述步骤一合成的塑胶原料注塑或者压铸成一定形状的塑胶件，例如片状、棒状等；步骤三：在上述片状和棒状的塑胶上绕制金属线或者喷涂激光诱导下能分解出金属的涂料、或者印刷导电金属油墨，而形成金属化层，构成电子器件。步骤四：上述制成的电子器件，采用紫外光固化粉体材料包装；或者采用热熔胶，用低压注射机进行封装。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周红卫，王璐，
申请(专利权)人：周红卫，王璐，
类型：发明
国别省市：94
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