CN205454370U - 一种电磁屏蔽复合材料 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电磁屏蔽复合材料。该电磁屏蔽复合材料呈层状结构，包括：非晶、纳米晶基底层；一层或两层以上金属薄膜层，层积于非晶、纳米晶基底层的表面上，所述电磁屏蔽复合材料的层间为导电性和软磁性相间。电磁屏蔽复合材料其总厚度为10-110μm，所述金属层积层的厚度在0.02-70μm。所述金属沉积层是由电沉积或化学沉积或溅射沉积的方法中的一种或多种方法形成。本实用新型的电磁屏蔽复合材料可同时兼顾低频和高频电磁波的影响，对宽频段的电磁波都具有很好的屏蔽效果。

Description

一种电磁屏蔽复合材料

技术领域

本实用新型涉及磁性材料领域，尤其涉及一种电磁屏蔽复合材料。

背景技术

随着经济社会的发展，越来越多的电子产品出现在我们的日常生活中，给我们的生活带来了无限的便捷和乐趣，然而就在我们享受这些高科技产品的同时，我们也要承受电子设备给我们带来的烦恼，各种频段和强度的电磁波对我们的生活带来了很大的负面影响，不但电子设备之间会相互影响，同时也会影响我们的健康。所以国际上已经对各电子设备的出厂进行了严格的电磁兼容性控制要求。这样使用电磁屏蔽材料进行电磁波的屏蔽成为电子设备厂家的必选材料。

电磁屏蔽的理论是屏蔽材料对电磁波的反射和吸收。反射是利用材料的高导电性，对于电场和高频磁场具有较好的屏蔽效果。吸收是利用材料的导磁性，对于低频磁场具有较好的屏蔽效果。

然而，传统的电磁屏蔽材料一般都是对某一频段的电磁波具有较好的屏蔽效果，例如通常普通软磁性材料可以在低频领域使用，普通高导电性材料可以在高频领域使用，但是难以在一款材料上同时兼顾高低频。

为了在电子设备的EMI兼容、磁控板技术，以及正在发展的无线充技术中都具有较好的效果，急需开发一种全新的宽频段的电磁屏蔽复合材料。

实用新型内容

本实用新型针对上述技术问题，本实用新型提出了一种电磁屏蔽复合材料，可以对宽频段的电磁波都具有很好的屏蔽效果。

本实用新型的一种电磁屏蔽复合材料，所述复合材料呈层状结构，包括：非晶、纳米晶基底层；

一层或两层以上金属薄膜层，层积于非晶、纳米晶基底层的表面上，所述电磁屏蔽复合材料的层间为导电性和软磁性相间。

优选地，电磁屏蔽复合材料的总厚度为10-110μm，所述金属层积层的厚度在0.02-70μm。

优选地，所述金属层积层包括金属铜、铝、锌、铁、钴、镍、铬、锡、银、钯、金、铂、铑、钌、铱、镍锌合金、镍钨合金、镍钼合金、镍钯合金、镍铁合金、镍钴合金、铁钴合金、金钴合金、铁钴镍三元合金、铜锌合金、铜锡合金以及铜锌锡合金中的一种或几种。

优选地，所述金属沉积层是由电沉积或化学沉积或溅射沉积的方法中的一种或多种方法形成。

优选地，所述层状结构的层与层之间的结合包括金属键结合、固溶体结合及物理机械结合。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型的电磁屏蔽复合材料可同时兼顾低频和高频电磁波的影响，对宽频段的电磁波都具有很好的屏蔽效果。

2、在宽频范围内具有优异电磁屏蔽效能的情况下，还可以使得电磁屏蔽片更薄，根据不同的应用频段可以进行适当调整，最小厚度可做到10μm。

3)本实用新型的电磁屏蔽复合材料的制备工艺灵活、材质柔软、易于使用，且成本低，性能好。

附图说明

图1是本实用新型的实施例的电磁屏蔽复合材料的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行详细说明。以下实施例并不是对本实用新型的限制。在不背离实用新型构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本实用新型中。

图1是本实用新型的实施例的电磁屏蔽复合材料的结构图。如图1所示，本实用新型的电磁屏蔽复合材料包括：非晶、纳米晶基底层1；以及层积于非晶、纳米晶基底层的表面上的一层或两层以上金属薄膜层2。该电磁屏蔽复合材料的层间为导电性和软磁性相间。这里，所述的层间导电性和软磁性相间指的是，对于电磁屏蔽复合材料整体来说，是导电性和软磁性相间而成的。例如，在电磁屏蔽符合材料为2层的情况下，由于基底层是非晶、纳米晶材料(软磁材料)，则层积于其上的金属层应为导电性材料。在电磁屏蔽符合材料为3层的情况下，可以是基底层和其上的第一金属层均为软磁性材料，层积于第一金属层上的第二金属层为导电性材料，也满足导电性和软磁性相间。

本实用新型的电磁屏蔽复合材料的总厚度为10-110μm，所述金属层积层的厚度在0.02-70μm。

本实用新型的电磁屏蔽复合材料中，所述金属层积层包括金属铜、铝、锌、铁、钴、镍、铬、锡、银、钯、金、铂、铑、钌、铱、镍锌合金、镍钨合金、镍钼合金、镍钯合金、镍铁合金、镍钴合金、铁钴合金、金钴合金、铁钴镍三元合金、铜锌合金、铜锡合金以及铜锌锡合金中的一种或几种。

所述金属沉积层是由电沉积或化学沉积或溅射沉积的方法中的一种或多种方法形成。该电磁屏蔽复合材料的层状结构的层与层之间的结合包括金属键结合、固溶体结合及物理机械结合。

下面介绍本实用新型的电磁屏蔽复合材料的制造方法。本实用新型的方法是直接在非晶、纳米晶合金带材的基底层上通过电沉积或化学沉积或溅射沉积的方法中的一种或多种方法沉积一层或多层金属薄膜层，所述电磁屏蔽复合材料的层间为导电性和软磁性相间。本实用新型中所用的层积金属薄膜层的方法均为现有的方法。

电沉积和化学沉积是在水溶液中进行的,溅射沉积可直接在材料上进行。溅射沉积前须对材料进行超声波清洗、等离子清洗等的前处理；电沉积或化学沉积第一层金属前必须对基底材料非晶或纳米晶进行前处理；多种方法复合使用时要满足其中每一种方法的工艺要求。需要化学沉积或电沉积某种金属薄膜层时使用含该金属的水相沉积溶液，每次沉积一层金属薄膜层后，需对材料进行清洗,清洗洁净之后再继续沉积下一层金属薄膜层,沉积金属完毕后需进行清洗，清洗洁净后再吸干烘干。

下面仅介绍溅射沉积应用于本实用新型的具体步骤。

1)根据所需沉积的某金属或合金薄膜层准备相同成分的溅射靶材材料,并将其安装固定在阴极溅射靶位；

2)准备非晶或纳米晶材料，对该材料进行超声波清洗；

3)上料-抽真空-氩离子轰击-离子源轰击(电弧轰击)-溅射镀层-抽真空-充入氮气冷却-放气-下料结束；

4)溅射一层金属层完成后，如果还需要溅射金属层，重复上述操作即可；也可以改为电层积或化学层积进行下一层金属沉积。

本领域的技术人员可以根据实际情况和需要选择合适的层积方法。

通过本实用新型方法获得的电磁屏蔽复合材料,具有如下有益效果：

1)通常普通软磁性材料可以在低频领域使用,普通高导电性材料可以在高频领域使用,难以同时兼顾高低频,本实用新型的电磁屏蔽复合材料，由于其复合的结构特征可以同时在高低频领域使用,从而可以达到宽频段屏蔽的效果；

2)溅射沉积、化学沉积、电沉积方法可以大大突破材料厚度上的限制，可以制备到1um以下的薄膜材料,材料整体厚度可以下降，并且可以使用上述的一种或多种方法制造，制造方式多元化材料可薄型化；

3)可以根据需要达到的屏蔽效能来选择复合电磁屏蔽材料的复合层数，选择性广；

4)可以通过调节工艺参数来控制各层组成层的厚度，制造时控制简便；

5)制备的复合电磁屏蔽薄膜材料自身可以宽频屏蔽应用范围不受自身质量、屏蔽形状的限制，应用范围广；

6)制备的复合电磁屏蔽薄膜是柔性轻便的材料；

7)制备的复合屏蔽材料薄膜材料多元化，可供选择性大。

实施例1

根据本实用新型所述制造方法制备一种两层结构的新型电磁屏蔽复合材料，即在非晶基底上直接电镀一层导电金属层，导电金属选择金属铜，制备的材料中既含软磁材料非晶又含导电材料铜。

使用的非晶材料厚度20um，为市面常见非晶。

使用的电镀铜的电镀液组份：CuSO4.5H2O—210g/l；H2SO4—65g/l；Cl^---60ppm；HSR光剂—2ml/l；HSR整平剂---7ml/l。

镀液采用电镀镀液采用3级过滤，即首先经过过滤网过滤，然后经过孔径为10μm的棉质材质的滤芯过滤，最后经过活性炭滤芯过滤；镀液采用密闭循环流动方式搅拌。

配置好镀液，将其升温并控制在35℃；基底材料非晶作为阴极，可溶性铜球为阳极并将其装在钛篮内；阴阳极面积比1：3，阴阳极间距20mm；在非晶进槽前进行碱性除油及酸性除油，并清水洗净待用；将阴阳极按面积比和间距固定在渡槽的指定位置；接通直流电源，通以所需电流，按照电镀时间电镀。

电镀铜工艺参数：镀铜温度35℃；电流密度3.5Amp/dm2；电镀沉积时间3min；镀液采用密闭循环流动方式搅拌。电镀结束后使用冷水热水清洗产品直至清洁，然后先吸干，再烘干，即获得本实用新型所述的新型电磁屏蔽复合材料。

在上述的工艺条件下，所制备的双层符合电磁屏蔽复合材料，软磁性材料非晶20um，导电性材料铜层2.2um，其矫顽力为3.2A/m；饱和磁感应强度为1.53T，最大磁导率为45100，平均屏蔽效能达到68dB。

实施例2

根据本实用新型所述制造方法制备一种三层结构的新型电磁屏蔽复合材料，即在非晶基底上先电镀导电金属层再在导电金属层上化学镀一层软磁性镀层，电镀导电金属选择金属铜，化镀选择金属镍。

使用的非晶材料厚度20um，为市面常见非晶。

使用的电镀铜的电镀液组份：CuSO_4。5H₂O—210g/l；H₂SO₄—65g/l；Cl^---60ppm；HSR光剂—2ml/l；HSR整平剂---7ml/l。

使用化学镀镍镀液组份：草酸镍30g/L，乙二胺100ml/L,氢氧化钠46g/L,硼氢化钠0.8g/l,硫脲0.5mg/l,糖精钠2g/l

电镀铜镀液采用电镀镀液采用3级过滤，即首先经过过滤网过滤，然后经过孔径为10μm的棉质材质的滤芯过滤，最后经过活性炭滤芯过滤；镀液采用密闭循环流动方式搅拌。

在化学镀沉积过程中化镍镀液采用2级过滤，即首先经过过滤网过滤，然后经过孔径为10μm的PP材质的滤芯过滤；镀液采用密闭循环流动方式搅拌。

配置好电镀铜镀液，将其升温并控制在35℃；基底材料非晶作为阴极，可溶性铜球为阳极并将其装在钛篮内；阴阳极面积比1：3，阴阳极间距25mm；在非晶进槽前进行碱性除油及酸性除油，并清水洗净待用；将阴阳极按面积比和间距固定在渡槽的指定位置；接通直流电源，通以所需电流，按照电镀时间电镀。

电镀铜工艺参数：镀铜温度35℃；电流密度3.5Amp/dm²；电镀沉积时间15min；镀液采用密闭循环流动方式搅拌。电镀结束后使用冷水热水清洗产品直至清洁，然后进行化镍处理.

配置好化学镍镀液，将其升温并控制在87℃；基底材料非晶及已镀铜层作为整体材料在铜层上化镀镍，化镀前需预浸和活化，化镀时必须保证槽液装载量达到1.0dm2/L(装载量不足时加辅助材料)，然后按照化镀时间化镀。

化学镍工艺参数：化镍温度：83—88℃；PH值：>13；装载量：1.0dm2/L，化镀时间：15min。化镀结束后使用冷水热水清洗产品直至清洁，然后先吸干，再烘干，即获得本实用新型所述的新型电磁屏蔽复合材料

在上述的工艺条件下，所制备的三层电磁屏蔽复合材料，软磁性材料非晶20um，导电性材料铜层10um，软磁性材料镍2um，其矫顽力为3.1A/m；饱和磁感应强度为1.38T，最大磁导率为54000，平均屏蔽效能达到72dB。

实施例3

根据本实用新型所述制造方法制备一种三层结构的新型电磁屏蔽复合材料，即在纳米晶基底上先溅射一层导电金属层,再在导电金属层上电镀一层软磁性镀层，溅射导电金属选择金属铝，电镀软磁性镀镀选择金属镍。

使用的纳米晶材料厚度10um。

溅射选择磁控溅射,靶材选用金属铝,并将铝板固定在靶位。将纳米晶材料进行超声波清洗,清洗完成后开始上料-抽真空-氩离子轰击-离子源轰击(电弧轰击)-溅射镀层-抽真空-充入氮气冷却-放气-下料结束。

溅射时的主要参数：加速电压：300-800V；磁场约：50-300G；气压：1-10mTorr；电流密度：4-60mA/cm；功率密度：1-40W/cm；通过溅射时间控制其厚度,溅射30min。

使用的电镀镍的电镀液组份：氨基磺酸镍380g/L，溴化镍50g/L，硼酸30g/L,糖精钠1g/L，十二烷基磺酸钠15gml/L。

电镀镍镀液采用电镀镀液采用3级过滤，即首先经过过滤网过滤，然后经过孔径为10μm的棉质材质的滤芯过滤，最后经过活性炭滤芯过滤；镀液采用密闭循环流动方式搅拌。

配置好电镀镍镀液，将其升温并控制在40℃；以溅射好的铜层(含基底材料非晶)作为阴极，可溶性镍饼为阳极并将其装在钛篮内；阴阳极面积比1：4，阴阳极间距20mm；,在材料镀镍前序对材料进行预浸处理，并清水洗净待用；将阴阳极按面积比和间距固定在渡槽的指定位置；接通直流电源，通以所需电流，按照电镀时间电镀。

电镀镍工艺参数：镀镍温度40℃；PH值4.0；电流密度2.5Amp/dm²；电镀沉积时间5min；镀液采用密闭循环流动方式搅拌电镀结束后使用冷水热水清洗产品直至清洁，然后先吸干，再烘干，即获得本实用新型所述的新型电磁屏蔽复合材料。

在上述的工艺条件下，所制备的三层符合电磁屏蔽复合材料，软磁性材料纳米晶10um，导电性材料铝层2um，软磁性材料镍2um,其矫顽力为2.6A/m；饱和磁感应强度为1.13T，最大磁导率为68000，平均屏蔽效能达到70dB。

综上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应属于本实用新型的技术范畴。

Claims (5)

1.一种电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述复合材料呈层状结构，包括：

非晶、纳米晶基底层；

一层或两层以上金属薄膜层，层积于非晶、纳米晶基底层的表面上，

所述电磁屏蔽复合材料的层间为导电性和软磁性相间。

2.根据权利要求1所述电磁屏蔽复合材料，其特征在于，其总厚度为10-110μm，所述金属层积层的厚度在0.02-70μm。

3.根据权利要求1所述的电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述金属层积层包括金属铜、铝、锌、铁、钴、镍、铬、锡、银、钯、金、铂、铑、钌、铱、镍锌合金、镍钨合金、镍钼合金、镍钯合金、镍铁合金、镍钴合金、铁钴合金、金钴合金、铁钴镍三元合金、铜锌合金、铜锡合金以及铜锌锡合金中的一种。

4.根据权利要求1所述的电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述金属沉积层是由电沉积或化学沉积或溅射沉积的方法中的一种或多种方法形成。

5.根据权利要求1所述的电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述层状结构的层与层之间的结合包括金属键结合、固溶体结合及物理机械结合。