CN113527883A - 新型声表面波滤波器用吸声散热材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新材料技术领域，公开了一种新型声表面波滤波器用吸声散热材料及其制备方法。所述吸声散热材料包括以下组分：有机高分子材料、吸声碳材料以及金属纳米粒子材料，本发明的新型声表面波滤波器用吸声散热材料，通过碳吸声材料和金属纳米粒子材料的强声阻尼加聚酰亚胺等有机高分子材料的声驰豫效应和耐热稳定性，可以有效增强滤波器表面杂声信号的吸收效果，同时利用碳吸附材料和金属纳米材料的导热性进行散热，具有良好的散热性。

Description

新型声表面波滤波器用吸声散热材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，特别是涉及一种新型声表面波滤波器用吸声散热材料及其制备方法。

背景技术

目前，声表面波(Surface Acoustic Wave，SAW)滤波器芯片具有集成度高、工作频率高、体一致性好等优点，广泛用于射频信号处理，如手机滤波器、雷达滤波器、无人驾驶飞机滤波器等。SAW滤波器工作时，将产生一些端面反射波、三次渡越回波等杂波信号会严重影响滤波器的性能，因此需要在器件两端涂覆合适的吸声材料来吸收杂波信号以改善滤波器的通带波动、阻带抑制等性能。

传统吸声材料主要由阻尼材料、环氧树脂、固化剂、塑化剂等混合而成。其能用于吸声，但是很难用于给声表面波器件散热，因此会影响器件的温度稳定性，同时在高温下很容易裂变。如果要提高吸声材料的吸声性能，需要增强材料内的声驰豫效应，传统方法是在50％左右的阻尼材料的基础上，改变环氧树脂的特性，提高吸声性能，但是吸收效果有限。另外，该种材料很难用于提高器件的热稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：解决传统材料受限于改性环氧树脂吸声性能有限且不具备散热性能，在高温下容易裂变的缺点。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种新型声表面波滤波器用吸声散热材料，包括以下组分：有机高分子材料、吸声碳材料以及金属纳米粒子材料。

优选的，所述有机高分子材料为聚酰亚胺，或者为聚酰亚胺与聚丙酸酯、环氧树脂中的一种或几种的组合，所述吸声碳材料为石墨烯或碳纳米管，所述纳米金属粒子材料为金、银纳米粒子中一种或者两种的混合物。在本发明的技术方案中，有机高分子材料具体使用的是有机溶剂与有机高分子的混合液。

优选的，所述有机高分子材料、吸声碳材料、纳米金属粒子材料的体积占比为45％～60％：35％～45％：5％～10％。

优选的，所述有机高分子材料为聚酰亚胺，所述吸声碳材料为石墨烯，所述有机高分子材料、吸声碳材料、纳米金属粒子材料的体积比为45％：45％：10％。

优选的，所述吸声散热材料的结构式为：

优选的，所述新型声表面波滤波器用吸声散热材料的厚度等于或大于1mm。

本发明还提供一种新型声表面波滤波器用吸声散热材料的制备方法，按照以下步骤进行：

S1、将有机高分子材料和吸声碳材料以及金属纳米粒子材料先后用搅拌设备和超声设备进行混匀，以克服吸声碳材料和金属纳米粒子材料的团聚效应，得到混合原料；

S2、采用恒温设备以恒定升温速率将混合原料的温度升温至100～115℃进行预固化，消除复合材料中的气泡；

S3、接着将复合材料以恒定升温速率升温至175～190℃弯曲固化，然后自然降温至固化成型。

优选的，所述步骤S1中采用搅拌设备混合的时间为0.5～0.75h，采用超声设备混匀的时间为0.5～0.75h。

优选的，所述步骤S2和S3中的恒温速率均为1±0.2℃/min。

优选的，所述步骤S3中的固化时间为0.5～0.75h。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明的新型声表面波滤波器用吸声散热材料，通过碳吸声材料和金属纳米粒子材料的强声阻尼加聚酰亚胺等有机高分子材料的声驰豫效应，可以有效增强滤波器表面杂声信号的吸收效果，同时利用碳吸附材料和金属纳米粒子材料的导热性进行散热，具有良好的热稳定性；

2、本发明的新型声表面波滤波器用吸声散热材料的制备方法，制备的吸声散热材料具有良好的吸声性能和热稳定性能。

附图说明

图1是本发明的新型声表面波滤波器吸声散热材料的结构式。

图2为本发明实施例的新型声表面波滤波器吸声散热材料的制备方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例：如图1所示，本实施例提供一种新型声表面波滤波器用吸声散热材料，包括有机高分子材料、吸声碳材料以及金属纳米粒子材料，所述有机高分子材料为聚酰亚胺，本实施例所使用的聚酰亚胺为有机溶剂和聚酰亚胺组成的胶体材料，所述吸声碳材料为石墨烯，所述纳米金属离子材料为纳米银粒子，所述有机高分子材料、吸声碳材料、纳米金属粒子材料的体积比为45％：45％：10％。

在本实施例中，石墨烯用量为10mg，由石墨烯制成的溶液体积为45ml；纳米银离子用量为5mg，由纳米银粒子制成的溶液体积为10ml；聚酰亚胺使用的是聚酰亚胺胶体材料，用量为45ml，其中，含有采用10mg聚酰亚胺，聚酰亚胺制成胶体材料溶液有利于聚酰亚胺、石墨烯和纳米银粒子更充分接触、均匀分散。将上述材料按照以下步骤制备成吸声散热材料：

S1、将聚酰亚胺胶体材料45ml、石墨烯10mg和5mg纳米银预先用搅拌机搅拌0.5小时，然后放入超声发生器内进行超声分散0.5小时，以克服吸声碳材料和纳米金属银的团聚效应，得到混合原料；

S2、采用恒温箱将混合原料以1℃/min的恒定升温速率升温到110℃进行预固化，消除复合材料中的气泡；

S3、接着将符合材料以1℃/min的恒定升温速率升温到180℃弯曲固化0.5小时，然后让复合材料自然降温固化成型即制得新型声表面波滤波器用吸声散热材料。

将本发明实施例制备的新型声表面波滤波器用吸声散热材料涂覆到430MHz工作频率的SAW滤波器的两端，引线连接后，在室内常温25℃下，利用网络分析仪测试从该器件的带阻抑制特性和频率稳定特性，并将实验结果记录于下表1中。

表1：带阻抑制特性和频率稳定特性测试比较

从表1中可以得出，本发明的吸声散热材料具有良好的带阻抑制均值，均值达到55.22～56.23，吸声材料的吸声性能优良。且当声表面波的频率发声漂移时，带阻抑制均值仍在该范围上下限内漂移，证明本发明的吸声散热材料具有良好的吸声性能。将本发明的吸声散热材料涂覆于声表面波滤波器上，在180℃条件下测试其耐热稳定性，均无开裂现象，证明本发明的吸声散热材料热稳定性良好。

本发明的吸声散热材料的基本工作原理：SAW滤波器工作时，所产生的端面反射波、三次渡越回波等杂波信号经过本发明的材料时，由于石墨烯等吸声碳材料和金属纳米粒子的强声阻尼附加聚酰亚胺等有机高分子材料的声驰豫效应，可以有效增强杂声信号的吸收效果，并通过金属纳米粒子和吸声碳材料的良好的导热性将声表面波滤波器产生的热量快速释放，具有良好的散热性和热稳定性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.新型声表面波滤波器用吸声散热材料，其特征在于，包括以下组分：有机高分子材料、吸声碳材料以及金属纳米粒子材料。

2.根据权利要求1所述的新型声表面波滤波器用吸声散热材料，其特征在于：所述有机高分子材料为聚酰亚胺，或者为聚酰亚胺与聚丙酸酯、环氧树脂中一种或几种的组合，所述吸声碳材料为石墨烯或碳纳米管，所述金属纳米粒子材料为金、银纳米粒子中一种或者两种的混合物。

3.根据权利要求1或2所述的新型声表面波滤波器用吸声散热材料，其特征在于：所述有机高分子材料、吸声碳材料、纳米金属粒子材料的体积占比为45％～60％：35％～45％：5％～10％。

4.根据权利要求3所述的新型声表面波滤波器用吸声散热材料，其特征在于：所述有机高分子材料为聚酰亚胺，所述吸声碳材料为石墨烯，所述有机高分子材料、吸声碳材料、纳米金属粒子材料的体积比为45％：45％：10％。

5.根据权利要求1所述的新型声表面波滤波器用吸声散热材料，其特征在于，结构式为：

6.根据权利要求1所述的新型声表面波滤波器用吸声散热材料，其特征在于：厚度等于或大于1mm。

7.新型声表面波滤波器用吸声散热材料的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

S1、将有机高分子材料和吸声碳材料以及金属纳米粒子材料先后用搅拌设备和超声设备进行混匀，得到混合原料；

S2、采用恒温设备以恒定升温速率将混合原料的温度升温至100～115℃进行预固化，消除复合材料中的气泡；

S3、接着将复合材料以恒定升温速率升温至175～190℃弯曲固化，然后自然降温至固化成型。

8.根据权利要求7所述的新型声表面波滤波器用吸声散热材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中采用搅拌设备混合的时间为0.5～0.75h，采用超声设备混匀的时间为0.5～0.75h。

9.根据权利要求7或8所述的新型声表面波滤波器用吸声散热材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2和S3中的恒温速率均为1±0.2℃/min。

10.根据权利要求7至9任一项所述的新型声表面波滤波器用吸声散热材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中的固化时间为0.5～0.75h。

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