TW566077B

TW566077B - Electromagnetic wave absorption material and an associated device

Info

Publication number: TW566077B
Application number: TW091121158A
Authority: TW
Inventors: Tadashi Fujieda; Kishifu Hidaka; Shinzo Ikeda; Mitsuo Hayashibara; Noriyuki Taguchi
Original assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-09-16
Publication date: 2003-12-11
Also published as: US7239261B2; KR100657641B1; KR20030076919A; US20050035896A1; US6818821B2; JP3922039B2; JP2003243878A; US20040146452A1; US20030155143A1

Description

566077 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明範圍本發明係關於新穎的電磁波吸收材料及相關器件。本發明特別係關於不同物件，如：用於1至300GHz帶毫米波的電磁波吸收材料，使用這樣的吸收材料的印刷電路板、電子裝置、用於電子裝置的框架、用於光學傳輸或接收的模組、自動化關卡和高頻聯絡設備。以前技術之描述近年來，因爲微處理器的增進跨距和迅速提高的1C 和LSI操作頻率造就了電子設備的高速處理。提高的頻率使得更多裝置更容易發射非所欲雜訊。但在電信領域中，目前使用下一代多介質行動通訊 (2GHz)、無線LAN(2至3 0GHz)和光纖上的高速電信網絡。此外，亦使用ITS(智慧傳輸系統）中之ETC(自動化電子訊號收集）系統中的5.8GHz和AHS(先進漫遊高速系統）中的76GHz 。因此，預期使用範圍會朝較高頻率迅速膨脹。提高無線電波頻率更能緩和雜訊形式的訊號釋出。同時，最近的電子裝置因爲其中的能量消耗較低而窄化了雜訊限度，因爲電子裝置的微小化及於其中緊密排列而使得裝置內部的雜訊-週遭品質欠佳，導致因EMI(電磁干擾）造成的故障問題。在這些情況下，基本上採取將吸收電磁波的材料裝於電子裝置内部以降低裝置內部之EMI的方式。目前使用的一種電磁波吸收材料是一種絕緣有機物（如：橡膠和樹脂）和本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X297公釐）丨丨— l·—·裝丨丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 杯經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 -4- 566077 A7 B7 _ 五、發明説明（2 ) 磁性耗材（如：具有尖晶晶體結構的柔軟磁性金屬氧化物和柔軟的磁性金屬）之複合板。這些技巧揭示於日本專利公開特許案第 7-212079、9-111421、11-354973、11-16727 號.·等〇但是，根據Snoek的底限（threshold)定律，具有尖晶晶體結構的柔軟磁性金屬氧化物於GHz帶的相對磁導性大幅降低。此意謂這樣的金屬氧化物作爲電磁波吸收材料的可用頻率範圍不超過數GHz。另一方面，柔軟的磁性金屬中，使用渦流抑制效應，使得其中的顆粒變成厚度比表層厚度來得高的扁平形狀，其作爲電磁波吸收材料的定限頻率可擴展高至約10GHz。但這樣的磁性材料因爲其內稟重量而無法使用大量電磁波吸收劑。曰本專利公開特許案第200 1 -35 8493號提出一種整體化的電磁波吸收材料，其由細粒磁性材料和陶瓷構成，及使用該整體化吸收材料的物件或設備，如：印刷電路板、電子裝置、電子裝置框架、光學傳輸或吸收模組、自動化關卡和局頻聯絡設備。但該磁性物質的電磁波吸收效能仍無法令人滿意。因此，近年來對於使用範圍高至微米波範圍並具極佳效能的電磁波吸收材料的發展一直有需求存在。雖然根據該曰本專利公開特許案第200 1 -358493號的電磁波吸收材料用於高至5.8GHz次毫米波範圍能夠令人滿意，但該材料於超出此頻率的毫米波範圍之使用效能無法令人滿意。發明槪述本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1·裝· 訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -5- 566077 A7 B7 五、發明説明（3) 本發明的目的是要提出一種電磁波吸收材料，其在次毫米波範圍至毫米波範圍內（其中，無線電波頻率由1至 3 00GHz)具有極佳的電磁波吸收效能，其易製造且質輕。此目的另包括提出不同應用及具該電磁波吸收的系統，特別是電子裝置、光學傳輸或吸收模組和不停息關卡，其沒有因電磁波干擾而造成的故障情況。本發明的發明者發現到：相較於以介電損耗爲基礎的電磁波吸收材料（即，以碳爲基礎的物質（如，碳黑細粒、石墨、炭、碳微捲物和碳毫微管）混入絕緣有機材料（如：橡膠和樹脂）中之分散物）），由多層中空碳球粒混入絕緣有機材料中之分散液構成的電磁波吸收材料在用於毫米波範圍的效能極佳。因爲存在於天然次石墨礦石（下文中稱爲次石墨碳）中的該多層中空球粒含於天然次石墨礦石中，所以，使用這樣的材料作爲電磁波吸收材料的困難度較低。特別地，基於發現到這樣的粒狀物在毫米波範圍內（頻率是3 0至 300GHz)的吸收性高而完成本發明。用於此處的較佳次石墨碳的孔隙度是1.5至45 %、厚度 0.1 5至0·25奈米，形狀爲球狀或扁平狀或它們的組合。至於天然次石墨礦石，較佳內容物是25至35 %次石墨碳、3至 5%A1〇3、1 至 3%Fe2〇3 + Fe〇、0.5 至 2%K2、0.2 至 1.0% 硫、0.2 至0.5%自由水和0.3%或較低的Ti〇2、Mg〇、Ca〇、Na2〇和 Mn〇。本發明之特徵在於：電磁波吸收材料包括：碳和次石墨碳的多層中空球（粒）之一；或多層中空球和次石墨碳之一本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) C· 訂經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 -6 - 566077 A7 B7 五、發明説明（4 ) ’該多層中空球含有至少一種碳毫微管、金屬組份和自由水；或次石墨礦石。本發明中的電磁波吸收材料以混入電阻値比多層中空球粒或次石墨碳爲高的物質中之分散物爲佳。此分散中，多層中空球粒和次石墨碳量以相對於這樣的高阻抗物質計之5至50重量％爲佳。此高阻抗物質以選自橡膠、絕緣性高的聚合物和絕緣性無機材料爲佳。本發明中的電磁波吸收材料以多層中空球粒或次石墨碳含量程度變動者爲佳，使得性質依存性會自電磁波入射平面朝內部降低。藉此，吸收間接入射的電磁波的效能能夠適應頻率範圍寬廣的電磁波。電阻性高的材料可以含有下列至少一者：磁性金屬，其主要構份是鐵（Fe)、鈷（Co)和鎳（Ni)中之至少一者；選自包括氧化物、氮化物和碳化物中之至少一種化合物，其中，主要構份是鐵（Fe)、鈷（Co)、鎳（Ni)、鋁（A1)、矽（Si)、鈦 (Ti) '鋇（Ba)、錳（Μη)、鋅（Zn)和鎂（Mg)中之至少一者；及一種以碳爲基礎的物質，其含有碳黑、石墨、焦炭和碳微捲物中之至少一者。藉此，電磁波吸收材料的吸收效能更獲改善。本發明特徵在於：電磁波吸收材料包含電磁波吸收細粒和電阻値比該電磁波吸收細粒來得高的物質，其中，該電磁波吸收材料於無線電波頻1GHz時的回行損失（反射係數 )是-3.5dB或以上（絕對値），於無線電波頻6GHz時的回行損失（反射係數）是-20dB或以上。該電磁波吸收材料細粒以由本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -7- 566077 A7 B7 五、發明説明（5 ) 該電磁波吸收材料構成爲佳。調整複合物中的該電磁波吸收材料厚度和該電磁波吸收細粒組成，可獲致這樣的回行損失程度。視各物件而定，本發明的電磁波吸收材料可藉不同的適當方法用於基本上述於下文中的許多物件。該吸收材料以混入該絕緣材料中的分散物形式以塗層或膠合片形式施用或藉注膜方式以接近完整形狀施用。 (1) 印刷電路板，其中，該電路板的至少一個表面、一個佈線表面和其沒有電力佈線的背面全數或一部分被直接塗覆層或形成片的膜所覆蓋，其中的覆層和膜由本發明之電磁波吸收材料構成。 (2) 電子裝置，其中，置於其上的電子元件被具有本發明之電磁波吸收材料的罩所覆蓋。 (3) 電子裝置，其中，其印刷電路板和該印刷電路板上的電子元件被具有本發明之電磁波吸收材料的罩所覆蓋，或者，其中，金屬框架的內表面有一個開口備有本發明之電磁波吸收材料。 (4) 光傳輸或光接收模組，其中，至少其發光元件或其光接收元件中的一者具有光電轉化裝置用於高速電信網絡，及至少其中的傳輸電路或其中的接收電路被配備有本發明所描述之電磁波吸收材料的組件所覆蓋。 (5) 自動化關卡，包含位於屋頂的通行關卡、入口天線（位於該通行關卡入口並面對接近該關卡的通行運輸工具）和出口天線（位於該關卡出口並面對離開該關卡的通行運輸工本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) C. 訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -8- .經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 566077 A7 B7 五、發明説明（7) 圖1，包括圖1(a)及圖1(b)，是次石墨碳的型式圖，此次石墨碳包含本發明之電磁波吸收材料。圖2 ’包括圖2(a)及圖2(b)，所示者是本發明之電磁波吸收材料和比較例之複合相對介電常數及複合相對介電常數的適應範圍。圖3 ’包括圖3(a)及圖3(b)，所示者是在回行損失試驗中，不同材料有金屬背襯時，於相同中央頻率的回行損失計算結果。圖4，包括圖4(a)，圖4(b)及圖4(c)，是不同厚度之有金屬背襯的材料之回行損失計算結果。圖5是配備由本發明之電磁波吸收材料構成之電磁波吸收層的印刷電路板截面圖。圖6，包括圖6(a)及圖6(b)，是電磁波吸收覆層截面圖 ’其位於印刷電路板上，使得會產生雜訊的半導體元件被封住。圖7，包括圖7(a)及圖7(b)，是由本發明之電磁波吸收材料構成的電子裝置框架截面圖。圖8是本發明的一個實施例中之光學傳輸模組截面圖。圖9是本發明的一個實施例中之框架已移除的光學傳輸模組截面圖。圖10是本發明另一實施例中之2層結構光學傳輸模組的截面圖。圖11是第一種光學傳輸-接收模組構造中之光學傳輸-接收模組平面圖。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（2丨0><297公釐） ^------1T------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -10- 566077 A7 B7 五、發明説明（8) 圖12是截面圖，顯示配備電子通行收集系統（ETC)的自動化關卡構造’其中，關口屋頂和承載圓柱體施以本發明的電磁波吸收材料。 11 13是本發明的多層結構無線電波吸收器截面圖。圖14是一個備有本發明之電磁波吸收材料之高頻聯絡裝置實施例中的毫米波傳輸—接收裝置截面圖。主要元件對照經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 電磁波吸收材料 2 電路線 3 印刷電路板 4 絕緣層 5 金屬罩 6 1C 8 光學傳輸模組 9 有護套的光纖 10 LD 11 傳輸電路 12 電路板 13 光導引物 14 金屬框架 18 接收線路 19 PD 21 入口天線本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ^-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、?τ •線· -11 - 566077 A7 — 五、發明説明（9) 22 出口天線 23 運輸工具上的設備 24 道路表面 25 關卡屋頂 27 直波 28 反射波 29 運輸工具 30 運輸工具 31 無線電波吸收器 32 入射波 33 金屬板 34 半導體裝置 35 扁平電路板 36 金屬基板 37 同軸線 38 金屬蓋 39 側壁詳細說明 (實施例1) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製圖1是天然次石墨礦石中所含次石墨碳型式圖，其由多層中空小碳粒（稱爲球粒）構成。如圖1(b)所示者，此球粒內部含有小量碳毫微管（CNT)、金屬（Cu、Ni、V、Cl·、Co、Mn 和Ti)和自由水。這些金屬以矽酸鹽、硫化物和氧化物形式本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 566077 Α7 Β7 五、發明説明（1() 存在於其中：天然次石墨礦石含有以重量計之28至32%次石墨碳和57至66%Si〇2、3至5%Ah〇3、1至3%Fe2〇3 + Fe〇、0.5至 2%K2〇、0.2至1.0%硫' 0.2-0.5%自由水和0.3%或以下TiCb、 Mg〇、Ca〇、Na2〇和Mn〇。圖2所示者是片狀電磁波吸收材料於頻率範圍的相對介電常數。該吸收材料片製自：碳黑（下文中縮寫成C B)和碳毫微管（下文中縮寫成CNT)(相對於黏合劑樹脂各爲20重量份）和天然次石墨礦石，它們硏磨成1至30微米粉末（下文中稱爲次石墨），以70重量份加至液態黏合劑樹脂（其中，次石墨和黏合劑樹脂的重量比約20份）中。這些材料經混合和捏和成膏，之後以刮塗法或滾筒成型法製成片。次石墨中空內部直徑是3奈米，外部直徑約22.5奈米。圖中，（a)是於6GHz的性質，（b)是於10GHz的性質；各頻率屬毫米波範圍內。圖中的陰影區域是使複合相對介電常數的回行損失爲-20dB或以上的範圍。如此處所示者，次石墨的複合相對介電常數落在每一檢測頻率的適應範圍內。相對於此，相較於CB和CNT的複合介電常數之落在適應範圍內的實數部分（ε ")，虛數部分（ε ’）過大，它們的一些回行損失（反射係數）低於-20dB。滿足回行損失的複合相對介電常數範圍不低於-20dB，賦與本發明特徵的範圍使得在10GHz頻率的實數部分（ε ’）値是1〇，虛數部分（ε ")是4至 6，使得在10GHz頻率的實數部分（ε ’）値是75，虛數部分（ε ")是 10至 13。以塗漆形式使用時，可以在製得該膏之後，以噴灑、本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ----------^-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂線經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -13- 566077 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1令浸泡和澆塗方式施用。可作爲黏合劑的材料有：以聚酯爲基礎的樹脂、以聚氯乙烯爲基礎的樹脂 '聚胺基甲酸酯樹脂、以纖維素爲基礎的樹脂及這些樹脂的共聚物；環氧樹脂、酚樹脂、以醯胺爲基礎的樹脂、以醯亞胺爲基礎的樹脂、尼龍、丙烯酸系樹脂、合成橡膠和其他類似聚合型絕緣材料；及主要構份爲氧化鋁、氧化矽之類的無機絕緣材料。此實施例中，丙烯酸和聚醯胺的樹脂混合物作爲黏合劑。可單獨使用經純化的次石墨碳，其中，使用，如··氫氟酸，溶解天然次石墨礦石中所含的次石墨碳以外的礦物構份得到該經純化的碳。相對於此方式，也可以藉由使得次石墨碳負載磁性金屬顆粒（包括F e、C 〇和N i中之至少一者）地改善電磁波吸收效能。經硏磨的天然次石墨礦石粉末中所含的次石墨碳具有如圖1所示呈種子形狀的破碎球粒結構；物質（如：CNT)通常位於結構內部，與種子分離。被賦與與天然次石墨相同結構之人工製造的碳也有相同效果。也可以對經硏磨的天然次石墨礦石粉末在惰性氣體環境中進行熱處理，以改變其複合相對介電常數，以改善電磁波吸收效能。較佳溫度是 500至 1000°C。複合相對介電常數以由網絡分析儀（HP 8720C)和同軸線構成的測定系統測得。校正系統，使得測得之自由空間的穿透性和介電常數等於1，將試樣置於同軸線中，使用兩個接點測定參數Sm和S21 ;之後，使用Nicolson-Ross和Weir 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------1衣------IT------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -14 - 566077 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（法得到相對介電常數。相符類型之具金屬背襯的電磁波吸收器的吸收機構可以包括表面反射的波和吸收器中產生的多重反射波之間的臨界偶合造成的多途徑反射效果及吸收器内的介電損失造成的衰減。通常，一般入射的回行損失（R.L.，單位是dB)以下面描述的式（1)和（2)表示 R.L =-20/^|zirt-l/Zirt + l| (1) (其中，Zin ••吸收器的特徵阻抗） Z- = (!/ E r)05 tanh(j2nft e Γ0*5) ( 2 ) (其中，ε r :複合介電常數（ε ε，+j ε ’’），f :頻率 (Hz)，t :吸收器厚度（米））圖3是比較圖，用以顯不不同電磁波吸收材料於用於回行損失檢測之相同中央頻率之回行損失的厚度依存性。圖 (a)中的中央頻率是6GHz，（b)是10GHz。各電磁波吸收材料厚度亦示於圖中。圖3(a)中，於6GHz，CNT的回行損失是_ 6dB，CB-13dB，次石墨碳-21dB ;圖 3(b)中，於 10GHz，CNT 的回行損失是-6dB，CB-17dB，次石墨碳-40dB。此顯示次石墨碳的回行損失最大，即，於這兩個頻率，在這些材料中，吸收電磁波效能最佳。毫米波範圍中，CNT和CB因爲展現此範圍內可被接受的效能，所以可單獨或與本發明之本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨OX297公釐）裝訂 I I I 線 f請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁j -15- 566077 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（材料倂用。圖4是顯示不同電磁波吸收材料於不同厚度的回行損失計算結果。雖然各者的中央頻率回行損失不同，次石墨於每一厚度的吸收效果均最佳。各個圖中，（a)代表1·5毫米後，（b)2.0毫米，（c)2.5毫米。圖顯示在（a)1.5毫米厚，CNT回行損失是-6dB，CB-17dB，次石墨碳- 40dB ; (b)2.0毫米厚，CNT的回行損失是-6dB，CB-17dB，次石墨碳-27dB ; (c)2.5 毫米，於 6GHz， CNT-6dB，CB-14dB，次石墨碳-22dB。這些顯示次石墨碳於各頻率的回行損失最大，指出其具有最佳的電磁波吸收效能。在毫米波範圍內，CNT和CB因爲展現此範圍內可被接受的效能，所以可單獨或與本發明之材料倂用。此外，由這些知道本發明之包括次石墨碳的材料於6 GHz無線電波頻的回行損失是- 3.5dB / 1 GHz，於10 GHz是-4·0 dB，於6 GHz的回行損失是-20 dB或以上。 (實施例2) 圖5是備有由本發明之電磁波吸收材料構成之電磁波吸收層的印刷電路板。包含形成於絕緣板上之電路佈線2的印刷電路板3有一絕緣層4的一面上有電路佈線2形成，另一面（其背面）沒有佈線。一部分該絕緣層4上和一部分該反應上 ’或者二者的全數上，施以由經硏磨的天然次石墨碳礦粉末和黏合劑樹脂構成的材料，以於其上提供電磁波吸收層。其施用方式是將該材料直接塗覆或塗佈或者施以該材料本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） ----------裝------訂------線 f請先閲讀背面之注意事唄再填寫本頁，> -16- 566077 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（片。該塗層或片的厚度以0.1至1.0毫米爲佳，但可視產生的頻率和吸收電磁波的速率而設計。藉此，得以抑制產生的雜訊（如：自印刷電路板發射出因電話線路誤接而產生的干擾現象）。特定言之，以極可信賴的方式，使得多層印刷電路板高密度和高整體化，此印刷電路板由在半導體至少一個主要表面上的第一個線路層、在該第一個線路層表面上形成的絕緣表層和基本上與該第一個線路層經由在該絕緣表層上的連接孔連接的第二個線路層構成，該第二層重覆層合於該第一個線路層上。在每個外側排列電磁波吸收層會改善對於電磁的吸收效能和對於由外界輸入的電磁波的遮蔽效能。 (實施例3) 圖6是用於排列於印刷電路板上之半導體的電磁波吸收罩，使得會產生雜訊的半導體元件被其封住。此用以顯示電磁波吸收罩的排列構形，就本發明而言，其置於印刷電路板上，使得可能產生雜訊的來源（如：微處理器或系統 LSI)可被該罩封住。圖6(a)所示構造中，本發明的電磁波吸收層位於金屬罩5內側，用以遮蔽由外界輸入的電磁波及用以吸收內部發射的電磁波。金屬罩5使用鍍銅材料、銅和鍍金的材料或不銹鋼。圖6(b)所示者是使用本發明的電磁波吸收材料藉注模法製得的罩。電磁波吸收材料製成的罩與外界隔絕地以膠或類似方式固定於印刷電路板3上。藉由這些實施方法，半導體元件發射的電磁波被受到本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------辦衣------1T------0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -17- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 566077 A7 一 _______B7_ 五、發明説明（1今抑制的內部干擾充份吸收。 (實施例4) 圖7是電子裝置截面圖，其中，位於印刷電路板上的 IC6被由本發明之電磁波吸收材料構成的電子裝置框架封住。圖7(a)所示者是用於電子裝置的金屬框架內部備有本發明之電磁波吸收材料層的例子，其中的電磁波吸收材料層藉 '塗覆或注模法製得。圖7(b)所示者是藉注模法由本發明之電磁波吸收材料形成的電子裝置框架。因此，這些實例中，使得裝置框架具有吸收電磁波的功能，而使得電子裝置內的電磁波干擾受到抑制。 (實施例5) 圖8是本發明之光學傳輸模組組件截面圖。光學傳輸模組8由有護套的光纖9、光導引物1 3、LD 1 0、傳輸電路11和電路板1 2構成。此傳輸電路11另包含LD驅動器（其驅動 LD 10)和發光二極體、雷射輸出單元和正反電路。實施上，這樣的構造伴隨鉛框和電線，但在圖中省略未示。隨著傳輸速率提高，激發LD 10電子訊號的頻率變高，造成光學傳輸模組內發射高頻電磁波。此電磁波導致雜訊，此會損及模組中的其他元件和組件。此實施例中，光學傳輸模組置於模具中並以倒在金屬框架中的樹脂混合物固定，之後以金屬罩住，以金屬框架 14提供涵蓋該模組外側的完整密封，其中，該樹脂-混合本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I I私衣 I 訂— — I n ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -18- 566077 A7 B7 五、發明説明（1合物由經硏磨的該天然次石墨礦石粉末（相當於40至80重量％樹脂，視前述頻率和該樹脂混合物吸收電磁波的速率調整）組成。藉此，不僅保護元件和板免於水氣和氣體的損害，同時抑制傳輸模組內的雜訊干擾並完全防止雜訊發射至模組外，藉此吸收和遮蔽電磁波。圖9是光學傳輸模組截面圖。因爲金屬框架14非必要，所以，可藉轉移模具而形成的樹脂混合物封住結構，此如圖9所示者。此結構可降低成本，但吸收和遮蔽電磁波的效果略爲降低。圖10是一種光學傳輸-接收模組的截面圖。用以確保接線不會短路，可以利用如圖10所示的2-層構造。此接線部分先以不含有任何經硏磨天然次石墨礦石粉末的樹脂密封 ;其上以含有經硏磨天然次石墨礦石粉末的樹脂混合物密封，以形成該2層結構。此實施例出示LD10和傳輸線路11。但光學接收模組以這些備有光接收線路和接收器線路的單元代替。 (實施例6) 圖11是光學傳輸接收模組平面圖，其中，光學傳輸模組形成於電路板12上。光學傳輸-接收模組17作爲光學傳輸和光學接收模組。光學傳輸部分由有護套的光纖9、光導引器13、LD 10、傳輸線路11和電路板12組成。此傳輸電路由驅動雷射的LD驅動器、雷射輸出單元和正反電路構成。光學接收部分由有護套的光纖9、光導引器13、PD19、接收本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----------裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂線經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -19- 566077 A 7 B7 五、發明説明（1》器線路18和電路板12組成。此接收線路由具有事先放大功會g的PRE-IC、由測定時間的CDRLSI和均一放大器、SAW 窄帶濾器和AOD偏壓控制線路構成。實施上，此構造伴隨鉛框和線路，但圖中未示。如前述者，傳輸-接收模組的傳輸模組和接收模組在其中爲整體時，光學傳輸單元和光學接收單元之間的雜訊發射和干擾會引發內部雜訊干擾問題。爲防止雜訊干擾，慣用光學傳輸-接收模組使用金屬遮蔽板介於光學傳輸單元和光學接收單元之間，或者將模組封於金屬包裝中，以使一者位於傳輸模組中，另一者位於接收模組中。這些構造會以大且昂貴（因使用昂貴的金屬包裝之故）的方式連接至大和質重模組。根據本發明之構造不僅防止模組内的雜訊干擾，同時也使其微小化和降低成本。根據本發明，可提供可用於高速電信網絡的設備，如 :光學傳輸模組、光學接收模組或由光學傳輸單元和光學接收單元構成的光學傳輸-接收模組；由於吸收材料的能力，使得它們得以抑制內部雜訊干擾和發射至外部的雜訊，以獲致小尺寸和降低重量並以高速傳輸及具有高敏感度 (實施例7) 圖12是截面圖，所示者是配備電子通行收集系統（ETC) 的關卡基本構造，運輸工具通過該關卡’此ETC交換路側本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） ----------裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂線經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -20- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 566077 A7 B7 五、發明説明（1令聯絡設備和運輸工具上的設備之間的資訊。如圖12所示者，通行收集所須資訊於入口天線21、出口天線22和運輸工具上的設備於5.8GHz頻率交換。出口天線22發射的無線電波（直波27)因爲道路表面24和關卡屋頂25 的天花板或承載圓柱造成的多路徑反射現象而寬化。此造成一連串運輸工具的流向鑑別問題，其中，雖然出口天線 22發射的無線電波（直波27)被運輸工具A29載有之運輸工具上的設備所接收，但道路表面24反射的反射波28被之後的運輸工具B30上的設備所接收。故障可歸因於無線電干擾，如：可能是鄰近交通線上的運輸工具干擾。這些問題可藉由在結構組件（如：能夠反射電磁波的關卡屋頂25和能夠反射電磁波而使得反射波被吸收的承載圓柱體）表面施用電磁波吸收材料而解決。此應用中，該電磁波吸收材料的製備和施用方式爲：例如，使用溶劑使含有該經硏磨天然次石墨礦石粉末（相當於樹脂的50至85重量％)的樹脂混合物呈液態或片，之後將此液態材料施用於所欲結構組件上，及將成片的材料膠合於所欲結構組件上。用於慣用技術中之ETC的無線電波吸收材料被製成數十公分厚的整體板形式。此特徵引發裝設問題，如：難施用於複雜形狀上，此處須要塗漆型或軟性片狀的電磁波吸收材料層類型。本發明的電磁波吸收材料1由樹脂混合物組成，其含有經硏磨天然次石墨礦石粉末，視此處所選的樹脂而定。其得以以塗漆或軟性片形式施用。由樹脂混合物（含有經硏磨天然次石墨礦石粉末）的無線本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）裝訂線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -21 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 566077 A7 B7 五、發明説明（電波吸收器3 1可製成如圖1 3所示的單層或多層結構。製得的層使得對於入射波3 2的特徵阻抗自無線電波的入射平面朝金屬板3 3 (—種完美的反射器）逐漸降低時，此多層結構有效地改善吸收入射波的效能。爲實現此變化，複合相對介電常數自無線電波入射平面朝金屬板33逐漸提高程度須足夠；此可藉由改變經硏磨天然次石墨礦石粉末與樹脂的塡充比例而達成。施用的標的物是金屬時，不須金屬板。圖 1 3所不無線電波吸收器3 1爲三層。各層中，多層中空碳球粒與樹脂的充塡比是5重量％或以下，複合相對介電常數過低，無法得到可被接受的電磁波吸收效能。因此，就確保樹脂混合物流動性的觀點，各層的此比例以至多50重量％或以下爲佳。 (實施例8) 圖14是毫米波傳輸-接收設備的截面圖，其爲高頻傳輸設備的一個實施例。半導體裝置34的平整面（如··用於傳輸-接收的MMIC)和扁平電路板35(連接此半導體裝置）位於以金屬基板36上，其爲框架底部，形成傳輸-接收電路；輸入-輸出訊號經由同軸線37連接至天線（未示）。金屬蓋（以框架的側壁與基板36分離）形成框架頂。框架的側壁材料可爲金屬、玻璃、氧化鋁和其他非金屬中之任何者。此基板36製自非金屬（如：塑膠或氧化鋁），但其有MMIC和扁平電路板位於其上的表面的一部分可以藉電鍍或澱積法形成的金屬覆蓋。面對框架內部之蓋38的頂板施以含有經硏磨本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） II —. 批衣 I1T— ! I— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} -22- 566077 A7 B7 五、發明説明（2() 天然次石墨礦石粉末的樹脂混合物，此樹脂混合被製成塗漆調合物或片。塗漆調合物中的樹脂混合物施於該頂部，片則是膠合於其上。藉此，避免來自框架內之傳輸-接收電路之傳輸側的所不欲發射侵入接收側，減少傳輸側和接收側之間的相互干擾。 —裝 II 訂線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ‘紙 ) A4 規格（21(^29ϋ -23-

Claims

566077 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍1 1. 一種電磁波吸收材料，其包含多層中空碳球粒。 --^-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 層中空碳球粒的電磁波吸收材料，其中該球粒含有於其中形成的碳毫微管、金屬構份和自由水中之至少一'者。 3 · —種電磁波吸收材料，其包含次石墨碳。 4·—@包含次石墨碳的電磁波吸收材料，其中該次石墨碳合有於其中形成的碳毫微管、金屬構份和自由水中之至少一者。 5·如申請專利範圍第4項之電磁波吸收材料，其中該金屬構份由選自金屬、金屬矽酸鹽、金屬硫化物和金屬氧化物中之一或多種材料構成。 6·如申請專利範圍第4項之電磁波吸收材料，其中該金屬構份由選自Cu、Ni、V、Cr、Co、Μη和Ti中之一或多種材料構成。 7. —種電磁波吸收材料，其包含次石墨礦石。線 8·如申請專利範圍第1至7項中任一項之電磁波吸收材料 ’其中s亥電5&波吸收材料尙包含電阻値比該多層中空球粒經濟部智慧財產局員工消費合作社印製或該次石墨碳來得高的物質，該電磁波吸收材料是該物質之複合物。 9·一種電磁波吸收材料，其包含電磁波吸收物質細粒和電阻値比該電磁波吸收物質細粒來得高的物質，其中該電磁波吸收材料的無線電波回行損失不低於-3<5dB/ lGHz。 10.—種其電磁波吸收材料包含電磁波吸收物質細粒和電阻値比該電磁波吸收物質細粒來得高的物質，其中該電 -24 - 本紙張尺度適用中國國家襟準（CNS ) A4規格（210X297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 566077 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 磁波吸收材料的無線電波於6GHz頻率的回行損失不低於-20dB ° 11. 如申請專利範圍第8項之電磁波吸收材料，其中該高電阻物質含有橡膠、絕緣聚合型材料和無機絕緣材料中之至少一者。 12. 如申請專利範圍第9或10項之電磁波吸收材料，其中該高電阻値物質含有橡膠、絕緣聚合型材料和無機絕緣材料中之至少一者。 13. 如申請專利範圍第8項之電磁波吸收材料，其中該多層中空球粒、該次石墨碳和含括於該次石墨礦石中的次石墨碳含量是以該電磁波吸收材料總重計之5至50重量％。 14. 如申請專利範圍第9或10項之電磁波吸收材料，其中，該電磁波吸收物質細粒含量是以該電磁波吸收材料總重計之5至50重量％。 15. 如申請專利範圍第8項之電磁波吸收材料，其中該多層中空球粒和該次石墨碳含量分成數個等級，使得特徵阻抗由電磁波入射面朝內部降低。 16. 如申請專利範圍第9或10項之電磁波吸收材料，其中該電磁波吸收物質細粒含量分成數個等級，使得特徵阻抗由電磁波入射面朝內部降低。 17. 如申請專利範圍第8項之電磁波吸收材料，其中該吸收材料尙包括下列任何一者：磁性金屬，主要構份是Fe 、Co和Ni中之至少一者；選自氧化物、氮化物和碳化物中的一種化合物，其中，它們的主要構份是Fe、Co、Ni、A1 ---------^------、玎------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -25- 566077 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍3 、Sl、Ti ' Ba、Μη、Zn和Mg中之至少一者；或以碳爲基礎的物質’其含有碳黑、石墨、炭和碳微捲物中之至少一者。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 18·如申請專利範圍第9或1〇項之電磁波吸收材料，其中 S亥吸收材料尙包括下列任何一者：磁性金屬，主要構份是 Fe、Co和Ni中之至少一者；選自氧化物、氮化物和碳化物中的一種化合物，其中，它們的主要構份是Fe、Co、Ni、 A1、Si、Ti ' Ba ' Μη、Zn和Mg中至少一者；或以碳爲基礎的物質’其含有碳黑、石墨、炭和碳微捲物中之至少一者。 19·一種印刷電路板，其包含有電路線佈於其上的絕緣板目< 電路佈線至少一部分被絕緣層所覆蓋，其中該絕緣板的至少一個表面，其上具該佈線電路的一個表面和其背面具有電磁波吸收材料構成的層，此電磁波吸收材料是如申請專利範圍第1至1 8項中任何一項所述的電磁波吸收材料〇經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20.—種電子裝置，包含電子元件位於印刷電路板上， s亥電子元件被金屬罩所覆蓋，其中該金屬罩的至少一部分內表面被施以電磁波吸收材料，此電磁波吸收材料是如申請專利範圍第1至1 8項中任何一項所述的電磁波吸收材料。 21·—種電子裝置，包含印刷電路板、位於該印刷電路板上的電子裝置’該印刷電路板和該電子裝置被金屬罩所覆盡’其中該金屬罩的至少一部分內表面被施以電磁波吸收材料，此電磁波吸收材料是如申請專利範圍第1至丨8項中 -26- 本紙張从適用中關家標準（CNS )八4祕（210X297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 566077 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 4 任何一項所述的電磁波吸收材料。 22.—種具開口的金屬罩，其中該金屬罩的至少一部分內表面施有如申請專利範圍第1至1 8項中任何一項所述的電磁波吸收材料。 2 3 · —種光學傳輸或光學接收模組，包含至少發光元件或接收光的元件，及至少有傳輸電路或接收電路位於其上，其中至少一部分該電路板、該元件和該電路被如申請專利範圍第1至1 8項中任何一項所述的電磁波吸收材料所覆蓋〇 2 4. —種光學傳輸或光學接收模組，包含至少發光元件或接收光的元件，及至少有傳輸電路或接收電路位於其上，其中至少一部分該電路板、該元件和該電路被金屬罩所覆蓋’該金屬罩的至少一部分內表面由具有如申請專利範圍第1至1 8項中任何一項所述的電磁波吸收材料之元件形成〇 25·—種光學傳輸或光學接收模組，包含至少發光元件或接收光的元件，及至少有傳輸電路或接收電路位於其上，其中至少一部分該電路板、該元件和該電路被具有如申請專利範圍第丨至丨8項中任何一項所述的電磁波吸收材料之元件所覆蓋，該元件的外表面被金屬罩所覆蓋。 26·—種如申請專利範圍第23至25項中任何一項之光學傳輸或光學接收模組，其中至少一部分該電路板、該元件和該電路被絕緣樹脂所覆蓋，該絕緣樹脂表面施有該電磁波吸收材料。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -27- ---------^------1T-------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 566077 ABCD 夂、申請專利範圍 5 27. —種自動化關卡，包含位於屋頂的通行關卡、λ 口天線（位於該通行關卡入口並面對接近該關卡的通行運輪1工具）和出口天線（位於該關卡出口並面對離開該關卡的通行運輸工具）和自動化的通行收集系統（路側聯絡設備和該通行運輸工具承載之運輸工具上的設備之間資訊的交換），其中該通行關卡之結構元件表面和附近區域會反射電磁波、該通行關卡之面對運輸工具側的表面及至少一部分用於該入口天線和該出口天線之承載圓柱體的表面施有如申請專利範圍第1至1 8項中任何一項所述的電磁波吸收材料。 28·—種高頻聯絡裝置，包含高頻電路元件位於和調整於框架內部，其中至少該框架內壁和至少一部分該內壁施有如申請專利範圍第1至1 8項中任何一項所述的電磁波吸收材料。 f.-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T 線經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 566077第91121158號專利申請案、中文說明書修正頁 A7 民國92年1〇月3日修正1 B7 五、發明説明（6) I I 裝 —訂— I I I線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 具）和自動化的通行收集系統（改變路側聯絡設備和該通行運輸工具承載之運輸工具上的設備之間的資訊），其中該通行關卡之結構元件表面和附近區域（反射電磁波）、該通行關卡之面對運輸工具側的表面及至少一部分用於該入口天線和該出口天線之承載圓柱體的屋頂表面施有本發明所述的電磁波吸收材料。 (6)—種高頻通訊裝置，包含放置的高頻電路元件和天線皆位於框架內部，其中，至少該框架內壁和至少一部分該內壁備有本發明描述的電磁波吸收材料。根據本發明，提出一種經濟的電磁波吸收材料，其吸收效能比以前技術之由以碳爲基礎的材料構成的介電損耗型電磁波吸收材料更佳。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製此外，根據本發明，電子裝置中的電磁波干擾因使用吸收性可用於半毫米波範圍至毫米波範圍的電磁波吸收材料而充份抑制。因此，提供可用於高速電信網絡的裝置，如：半導體裝置、光學傳輸模組、光學接收模組或光學傳輸-接收模組和高頻電信設備；此源自於抑制內部雜訊干擾和雜訊傳輸至外部、小尺寸和重量減輕、於高速傳輸下工作及感度高的吸收材料所提供的能力。此外，根據本發明，能夠提供自動化的通行關卡，會§ 夠交換聯絡設備和運輸工具上的設備之間的資訊，而不會有電磁波干擾。圖式簡單說明本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）