CN102892279A

CN102892279A - 一种电磁屏蔽材料、应用及其制造工艺

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Publication number: CN102892279A
Application number: CN2012103262242A
Authority: CN
Inventors: 刘伟德
Original assignee: 刘伟德
Current assignee: Jiangsu Zhongdi New Material Technology Co., Ltd
Priority date: 2012-09-06
Filing date: 2012-09-06
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2032-09-06
Also published as: CN102892279B

Abstract

本发明公开一种电磁屏蔽材料、应用及其制造工艺，其中，其包括至少一层：导磁性金属层；所述导磁性金属层的第一表面为通过电化学处理形成镀层；所述导磁性金属层为通过横向磁场热处理后得到。进一步，还可在所述导磁性金属层的第二表面涂布一导磁性涂层。本发明通过将导磁性涂层涂布在导磁性金属层上，形成的复合结构可有效改善在30MHz~10GHz频率范围内的磁导率，从而提高屏蔽效果。另外还可将导磁性金属层通过横向磁场热处理，其处理得到的电磁屏蔽材料在2GHz以内或者10KHz~30MHz的频率范围内的磁导率能够有效改善。

Description

一种电磁屏蔽材料、应用及其制造工艺

技术领域

本发明涉及电磁屏蔽材料领域，尤其涉及一种Flash存储卡等电子设备用的电磁屏蔽材料、应用及其制造工艺。

背景技术

随着Flash存储卡的存储速度的增加, Flash存储卡已经进入到几百MHz到GHz的时代，其可用于各类电子设备作为临时存储和缓冲存储的主要承载设备。但是由于高速传输导致高频信号向外辐射，往往会干扰其它的临近的敏感元器件，产生电磁干扰，这样会很大程度影响电子设备的正常工作。因此，对例如Flash存储卡的电子设备进行屏蔽显得尤为重要。

例如，目前也有一些技术来解决Flash存储卡的辐射问题，例如用导电金属层通过PMC环氧封装工艺直接将导电金属层粘在Flash存储卡的一侧，实现屏蔽和固定的作用；或者采用导电油墨的喷墨打印技术，在成型好的存储卡直接采用喷墨打印的方式将导电层固定到存储卡上实现电磁屏蔽的功能，但由于上述方法都无法形成有效的完整法拉第电笼结构，电磁干扰无法得到彻底解决，同时磁场分量的信号干扰也不能有效地隔离。而且这些方法也不能很好解决导电金属层在高频条件下的磁导率下降的问题。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电磁屏蔽材料、应用及其制造工艺，旨在解决现有电子设备的电磁屏蔽材料在高频条件下磁导率下降以及屏蔽效果不佳的问题。

本发明的技术方案如下：

一种电磁屏蔽材料，其中，其包括至少一层：

导磁性金属层；

所述导磁性金属层的第一表面为通过电化学处理形成镀层；

所述导磁性金属层为通过横向磁场热处理后得到。

所述电磁屏蔽材料，其中，所述导磁性金属层的第二表面涂布有一导磁性涂层。

所述电磁屏蔽材料，其中，所述导磁性金属层的材质为铁磁性金属及其合金、铁镍合金、钴镍合金、铁基或者钴基非晶态合金、铁基或者钴基纳米晶态合金中的一种或几种组合物。

所述电磁屏蔽材料，其中，所述电磁屏蔽材料在30MHz~10GHz频率范围内的磁导率大于3 mH/m，在20KHz以下频率范围内的相对磁导率为大于500，在2GHz以下频率范围内的相对磁导率为大于5。

所述电磁屏蔽材料，其中，按重量百分比计，所述导磁性涂层中含有不低于10%的羧基铁粉。

所述电磁屏蔽材料，其中，所述电化学处理的条件为：电解液为10~15%的硫酸溶液，电解液中铁、镍离子含量为5~10g/l，电流密度为1.0~2.1A/dm²。

所述电磁屏蔽材料，其中，所述镀层为具有不规则岛状结构的高比表面积层。

一种所述电磁屏蔽材料的应用，其中，将所述电磁屏蔽材料用于屏蔽Flash存储卡的辐射，所述电磁屏蔽材料的第一表面通过环氧封装层与Flash存储卡的电路基板结合。

一种制造所述电磁屏蔽材料的工艺，其中，包括步骤：将导磁性金属层的第一表面进行电化学处理获得镀层，并通过横向磁场热处理后制得所述电磁屏蔽材料。

所述的制造工艺，其中，还包括步骤：将所述导磁性金属层的第二表面涂布一层导磁性涂层。

有益效果：本发明提供的电磁屏蔽材料，通过将导磁性金属层通过横向磁场热处理，其处理得到的电磁屏蔽材料在2GHz以内或者10KHz~30MHz的频率范围内的磁导率能够有效改善，还可通过将导磁性涂层涂布在导磁性金属层上，形成的复合结构可有效改善在30MHz~10GHz频率范围内的磁导率，从而提高屏蔽效果。本发明还采用电化学处理方式对导磁性金属层进行电化学处理，从而使导磁性金属层表面生成岛状的高比表面积的镀层，最终与封装环氧层的结合效果更好，老化热冲击也不会撬开，提高了结合强度。

附图说明

图1为本发明中导磁性金属层中优选的铁镍合金的性能示意图。

图2为本发明中导磁性金属层经过电化学处理及横向磁场热处理后的性能示意图。

图3为本发明中电磁屏蔽材料与Flash存储卡电路基板第一步的封装示意图。

图4为本发明中电磁屏蔽材料与Flash存储卡电路基板第二步的封装示意图。

图5为本发明中电磁屏蔽材料与Flash存储卡电路基板第三步的封装示意图。

图6为现有技术中电磁屏蔽材料与环氧封装层的截面结构图。

图7为本发明电磁屏蔽材料与环氧封装层的截面结构图。

图8为现有技术中的Flash存储卡的元器件电磁辐射示意图。

图9为本发明的Flash存储卡的元器件电磁辐射示意图。

图10为本发明的导磁性涂层的配方、工艺及性能示意图。

具体实施方式

本发明提供一种电磁屏蔽材料、应用及其制造工艺，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的电磁屏蔽材料，其包括导磁性金属层，以及可选的导磁性涂层；所述导磁性涂层为通过涂布工艺直接涂布在所述导磁性金属层表面，所述导磁性金属层为通过横向磁场热处理后得到。

所述的导磁性金属层，其材质可选的有：

1、铁磁性金属及其合金，例如以铁、钴或镍单质金属及其合金制成的导磁性金属微带，铁磁性金属主要是指过渡族金属及它们的合金和化合物，并且具有良好的铁磁性；2、铁镍合金或者钴镍合金，铁镍合金是一种在弱磁场中具有高磁导率和低矫顽力的低频软磁材料，钴镍合金也是一种具有高磁导率和低矫顽力的软磁材料；3、铁基或钴基非晶态合金，铁基或钴基非晶态合金是通过非晶态合金经过热处理后获得的性能优越的合金；4、铁基或钴基纳米晶态合金，其也是一种由非晶态合金经过热处理后获得的软磁材料合金。

上述这些材料都具有较高的磁导率和低矫顽力，因而适合于作为导磁性金属层，起到电磁屏蔽的作用。

本发明中的导磁性金属层其厚度优选为：在10微米~1000微米厚度范围内，更优选的是在10微米~100微米的厚度范围内，更最优选的是10微米~50微米的厚度范围内。较薄的导磁性金属层，利于与封装环氧层形成高比表面层的结合面，从而提高结合效果以及结合强度，并且其最终的导磁效果更好。

本发明中的导磁性金属层，尤其是导磁性合金层在高频状态下，其磁导率降幅较大，所以为了解决导磁性金属层在高频下的降频问题，本发明对导磁层金属层进行横向磁场热处理，或采用将具有优异导磁率的导磁性涂层涂布于导磁性金属层上，或者采用二者的结合进行处理，以提高导磁性金属层在高频状态下的磁导率。

本发明在对导磁性金属层进行横向磁场热处理或者涂布处理之前，还对导磁性金属层进行电化学处理，使导磁性金属层的表面发生电化学反应，使导磁性金属层的表面生成一层高比表面层的镀层。电化学处理的条件优选为：电解液为10~15%的硫酸溶液，电解液中铁、镍离子含量为5~10g/l，温度为21度，电流密度为1.0~2.1A/dm²，初始电压为26V，末尾电压为120V，电解时间为30~60min。所得到的高比表面积的镀层的形状为不规则的岛状结构，其与环氧、聚酯等塑料材料具有良好的浸润特性和固化粘接效果。具体的详细实施例可见后文。

下面对横向磁场热处理及涂布处理进行详细的说明。

横向磁场热处理是指在磁场中居于居里温度附近将材料保温若干时间后冷却，或以一定的速度在磁场中冷却的热处理过程。本发明采用横向磁场热处理技术，在热处理时磁场方向与试样实际使用的磁通方向相垂直，从而使材料或试样的磁导率在一定磁场范围内保持恒定不变。

本发明中的横向磁场热处理的条件为：处于氢气保护热处理条件，退火温度为1050~1150度，保温时间为4.5~6.5小时。在本发明中，采用横向磁场热处理时，可将导磁性金属层绕成环状然后进行退火处理，例如采用22微米的FeCuNbSiB的非晶薄带绕成环状再进行退火处理，经过退火处理处理之后的导磁性金属层的磁导率随着频率的下降变化较慢，磁导率在2GHz以内均保持在5mH/m以上。

本发明中的导磁性涂层的主要配方为水性聚氨酯树脂5~15份、导磁粉30~65份、羧基铁粉5~15份、溶剂10~20份、颜料0.5~2份。另外在该导磁性涂层的制作工艺中，固化温度优选为100~130℃，固化时间优选为60~120s，所述的导磁性涂层的厚度优选为50~100微米。其中的导磁粉可以是南京新康达磁业有限公司的铁硅铝，羧基铁粉CIP可选用德国巴斯夫公司的EW10型号羧基铁粉，溶剂可以是去离子水，颜料则为S90B炭黑，具体的实施例在后文中有详细的描述。采用上述的导磁性涂层涂布，并直接涂布在导磁性金属层的表面可有效解决本发明中的电磁屏蔽材料在高频条件下的磁导率下降的问题，实现在30MHz到10GHz下仍然保持较高磁导率的特性。在所述导磁性涂层中，按重量百分比计，铁硅铝和羧基铁粉两种磁性粉末的总的总量百分比不低于40%，所述导磁性颗粒羧基铁粉的添加比例不低于10%，其可有效提高电磁屏蔽材料在GHz频率范围内的磁导率。

总的来说，本发明是在导磁性金属层的上表面（也可以是下表面）通过电化学处理得到高比表面积的镀层，然后通过横向磁场热处理之后提高导磁性金属层在10KHz~30MHz频率范围的磁导率，然后在导磁性金属层的下表面涂布一层导磁性涂层，从而提高其在30MHz~10GHz频率范围，实现更好的磁通拘束效果。

下面以实施例来对本发明进行更详细的说明。

本发明中，采用铁镍合金来作为导磁性金属层的材料，可选的如图一的几种采购于安泰科技股份有限公司的铁镍合金。本发明还优选采用牌号为1J85，厚度为30微米的铁镍合金作为导磁性金属层，最后得到的电磁屏蔽材料的屏蔽效果更佳。当然，此处仅为举例，可选的导磁性金属层的材质很多例如1J34、1J51等等，参见前文。

采用前文所述的电化学处理方法对铁镍合金进行电化学处理之后，所得到的高比表面层的镀层的以截面高度如表一所示，从表一中可以看出所获得的镀层截面高度都能满足10~20微米的要求，其中，截面高度的测试方法为利用SEM（扫描电子显微镜）测量镀层厚度，具体可采用GB/T 6462-2005，ASTM B 487-85(2002)， ASTM B748-1990(2010)。

表一镀层的厚度

牌号	时间/min	高比较面积的镀层截面高度(um)
			1J50	30~60	18±3
1J79	30~60	14±3
			1J85	30~60	12±3
1J34	30~60	20±3
			1J51	30~60	18±3

在利用所述电化学处理后的导磁性金属层经过采用前文所述的横向磁场热处理后，其性能如图2所示，并且经过在10KHz~30MHz频率范围内的实验证明，处理后的铁镍合金磁导率都能保持在一个较高的水平，矫顽力也能保持在较低水平。

本发明中的导磁性涂层的配方、处理工艺及最后得到的导磁性电磁屏蔽材料的结果如图10所示，其中，磁导率的单位为mH/m。

从图10中结果可以看出，导磁性涂层在小于1G频率范围内的磁导率为3~6mH/m，小于30MHz频率范围内的磁导率为5~45mH/m，最终形成的涂布有导磁性涂层的导磁性金属层的在30KHz~10GHz范围内均具有较好的磁导率，可将磁通有效的屏蔽住。

将本发明制备的电磁屏蔽材料的第一表面即经过电化学处理后的表面通过封装环氧层与Flash存储卡的电路基板结合，使得电磁屏蔽材料能耐受机械和高低温热冲击而不分层。

Flash存储卡的电路基板130与电磁屏蔽材料160的封装过程，所述电路基板130上设置有若干元器件140，所述电磁屏蔽材料160上方设置有环氧封装层150，其材料为环氧塑料或聚酯塑料等等，如图3至5所示，封装过程包括步骤：

第一步，先将Flash存储卡的电路基板130吸夹固定于注塑模的上模110，将电磁屏蔽材料160固定在注塑模的下模120，并在所述电磁屏蔽材料的上方添加适量的环氧母粒；

第二步，通过真空吸气（图3箭头方向），将注塑模的上模110和下模120合模，并调节真空吸气的强度，保证合模效果；

第三步，加热烘干后，将上模110、下模120脱模，电磁屏蔽材料160与Flash存储卡的电路基板130封装结合完成。

电磁屏蔽材料160与Flash存储卡的电路基板130是通过热固性的环氧封装层150结合的，其中的封装环氧层150与电磁屏蔽材料160的结合部位（图5虚线部分），结合效果良好，如图7所示，形成了不规则的岛状结构的高比表面积层，所述电磁屏蔽材料与封装环氧层具有良好的浸润特性和固化粘接效果，可以耐受机械和高低温热冲击不分层；相对于没有采用本发明的电磁屏蔽材料其封装效果不佳，如图6所示，老化热冲击后，易翘开。

采用本发明的电磁屏蔽材料后，如图9所示，Flash存储卡的电路基板散射的磁力线被聚拢在导磁性金属层内，同临近的敏感电子设备相隔离，起到有效的电磁屏蔽或电磁隔离效果。而没有采用本发明的电磁屏蔽材料，Flash存储卡的电路基板的干扰磁通没有约束力，如图8所示，磁力线向外任意辐射，容易干扰临界敏感元器件。

基于上述材料，本发明还提供一种制造如所述电磁屏蔽材料的应用以及工艺，该应用包括将所述电磁屏蔽材料用于屏蔽Flash存储卡的辐射，所述电磁屏蔽材料的第一表面通过环氧封装层与Flash存储卡的电路基板结合。该方法包括步骤：将导磁性金属层的第一表面进行电化学处理获得镀层，并通过横向磁场热处理后制得所述电磁屏蔽材料。为了进一步提高电磁屏蔽材料在高频条件下的磁导率，还可将所述导磁性金属层的第二表面涂布一层导磁性涂层。

综上所述，本发明提供的电磁屏蔽材料，通过将导磁性金属层通过横向磁场热处理，其处理得到的电磁屏蔽材料在2GHz以内或者10KHz~30MHz的频率范围内的磁导率能够有效改善，还可通过将导磁性涂层涂布在导磁性金属层上，形成的复合结构可有效改善在30MHz~10GHz频率范围内的磁导率，从而提高屏蔽效果。本发明还采用电化学处理方式对导磁性金属层进行电化学处理，从而使导磁性金属层表面生成岛状的高比表面积的镀层，最终与封装环氧层的结合效果更好，老化热冲击也不会撬开，提高了结合强度。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种电磁屏蔽材料，其特征在于，其包括至少一层：

导磁性金属层；

所述导磁性金属层的第一表面为通过电化学处理形成镀层；

所述导磁性金属层为通过横向磁场热处理后得到。

2.根据权利要求1所述电磁屏蔽材料，其特征在于，所述导磁性金属层的第二表面涂布有一导磁性涂层。

3.根据权利要求1所述电磁屏蔽材料，其特征在于，所述导磁性金属层的材质为铁磁性金属及其合金、铁镍合金、钴镍合金、铁基或者钴基非晶态合金、铁基或者钴基纳米晶态合金中的一种或几种组合物。

4.根据权利要求2所述电磁屏蔽材料，其特征在于，所述电磁屏蔽材料在30MHz~10GHz频率范围内的磁导率大于3 mH/m，在20KHz以下频率范围内的相对磁导率为大于500，在2GHz以下频率范围内的相对磁导率为大于5。

5.根据权利要求2所述电磁屏蔽材料，其特征在于，按重量百分比计，所述导磁性涂层中含有不低于10%的羧基铁粉。

6.根据权利要求1所述电磁屏蔽材料，其特征在于，所述电化学处理的条件为：电解液为10~15%的硫酸溶液，电解液中铁、镍离子含量为5~10g/l，电流密度为1.0~2.1A/dm²。

7.根据权利要求6所述电磁屏蔽材料，其特征在于，所述镀层为具有不规则岛状结构的高比表面积层。

8.一种如权利要求1至7任一所述电磁屏蔽材料的应用，其特征在于，将所述电磁屏蔽材料用于屏蔽Flash存储卡的辐射，所述电磁屏蔽材料的第一表面通过环氧封装层与Flash存储卡的电路基板结合。

9.一种制造如权利要求1至7任一所述电磁屏蔽材料的工艺，其特征在于，包括步骤：将导磁性金属层的第一表面进行电化学处理获得镀层，并通过横向磁场热处理后制得所述电磁屏蔽材料。

10.根据权利要求9所述的制造工艺，其特征在于，还包括步骤：将所述导磁性金属层的第二表面涂布一层导磁性涂层。