吸波體結構的製作方法

2023-05-26 23:08:31 3

本發明涉及電磁波吸收材料，更具體地涉及吸波體結構。

背景技術：

電磁波吸收材料(即吸波材料)可以吸收入射的電磁波，從而減少電磁波的反射和輻射。吸波材料可以減少電子系統的電磁波洩露，從而可以用於減少電子系統之間的幹擾，改善電磁兼容性。

根據不同的用途，吸波材料不僅要求有良好的吸波性能，而且對重量、厚度和帶寬等其他性能也有要求。單一的吸波材料難以能夠滿足帶寬和機械強度方面的綜合要求。吸波體結構是獲得輕質寬頻帶吸波材料的重要手段。

然而，現有的吸波體結構工作帶寬窄，特別是低頻段的吸波效果差。在實際應用中仍然期望進一步改善吸波體結構的吸波性能。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種可以改善吸波性能的寬頻帶吸波體結構。

根據本發明，提供一種吸波體結構，所述吸波體結構包括：金屬底板；位於所述金屬底板上的磁損耗體；以及位於所述磁損耗體上的至少一個電損耗體。

優選地，所述磁損耗體為磁性吸波塗料層，所述磁性吸波塗料層的一表面與所述金屬底板的一表面緊密接觸。

優選地，所述至少一個電損耗體中的一個與所述磁性吸波塗料層的另一表面緊密接觸。

優選地，所述電損耗體包括：蜂窩層；以及電阻片層；其中，所述電阻片層疊加在所述蜂窩層上，且所述蜂窩層與所述磁性吸波塗料層的另一表面緊密接觸。

優選地，所述吸波體結構包括多個電損耗體，所述多個電損耗體相互依次緊密疊加而成。

優選地，所述多個電損耗體中的每一個電損耗體均包括蜂窩層、以及疊加在所述蜂窩層上的電阻片層。

優選地，在所述吸波體結構中，多個蜂窩層和多個電阻片層為相互交替堆疊形成。

優選地，電磁波的入射表面為在所述電損耗體上並遠離所述金屬底板的表面。

優選地，所述磁性吸波塗料層包括高分子樹脂和分布於所述高分子樹脂內的磁性填料。

優選地，所述磁性吸波塗料層位於所述金屬底板的與疊層相鄰的表面上。

優選地，所述磁性吸波塗料層的厚度小於15mm。

優選地，所述多個蜂窩層中的每一個蜂窩層均包括高分子樹脂片材和分布於所述高分子樹脂片材中的蜂窩結構。

優選地，所述每一個蜂窩層中的蜂窩結構均相同。

優選地，所述多個電阻片層中的每一個電阻片層均包括支撐表面以及位於所述支撐表面上的多個電阻塊。

優選地，所述支撐表面位於相應的電阻片層下方的蜂窩層的上表面。

優選地，所述多個電阻片層中的每一個電阻片層均還包括位於相應電阻片層下方的介質基板，以提供所述支撐表面。

優選地，所述多個電阻片層中的每一個電阻片層的所有電阻塊的電阻值總和均相同。

優選地，所述多個電阻片層中的每一個電阻片層的所有電阻塊的電阻值總和均不相同，且從電磁波的入射表面起至靠近所述金屬底板的方向上，電阻片層的所有電阻塊的電阻值總和逐漸減小。

優選地，在不同的電阻片層中，電阻塊的形狀、尺寸和分布至少之一不同。

優選地，所述多個電阻塊均呈規則多邊形或者橢圓形。

優選地，所述每一個電阻片層中的所述多個電阻塊呈陣列方式進行 周期排布。

優選地，所述多個電損耗體中的各個蜂窩層的厚度相等。

根據本發明的實施例的吸波體結構，採用電損耗體獲得電損耗，以及採用磁損耗體獲得磁損耗，通過結合電損耗和磁損耗的綜合設計，可以顯著改善吸波效果。

該吸波體結構為多層結構。在一個實例中，磁損耗體為磁性吸波塗料層，電損耗體包括蜂窩層、以及疊加在所述蜂窩層上的電阻片層。磁性吸波塗料層位於位於金屬底板的至少一個表面上，優選地位於金屬底板的與疊層相鄰的表面上。在該優選的結構設計中，多個電損耗層利用電阻的損耗和多層間的幹涉，達到吸波的目的。磁性吸波塗料層位於吸波體結構中磁場最大的位置，可以最大化磁性吸波塗料層的磁損耗效果。進一步地，利用磁性材料和電阻材料吸波性能最強的頻點的不同，進行帶寬拓展。

在優選的實施例中，磁性吸波塗料層包括高分子樹脂和分布於其中的磁性填料，厚度例如小於15mm，使得吸波體結構可以保持較好的重量強度比。

附圖說明

通過以下參照附圖對本發明實施例的描述，本發明的上述以及其它目的、特徵和優點將更為清楚，在附圖中：

圖1為根據本發明的實施例的吸波體結構的結構示意圖。

圖2和3分別為本發明實施例的吸波體結構對TE波和TM波的反射率曲線圖。

具體實施方式

以下將參照附圖更詳細地描述本發明。在各個附圖中，相同的元件採用類似的附圖標記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪製。此外，可能未示出某些公知的部分。

應當理解，在描述某個結構時，當將一層、一個區域稱為位於另一層、另一個區域「上面」或「上方」時，可以指直接位於另一層、另一 個區域上面，或者在其與另一層、另一個區域之間還包含其它的層或區域。並且，如果將該結構翻轉，該一層、一個區域將位於另一層、另一個區域「下面」或「下方」。如果為了描述直接位於另一層、另一個區域上面的情形，本文將採用「A直接在B上面」或「A在B上面並與之鄰接」的表述方式。

本發明可以各種形式呈現，以下將描述其中一些示例。

圖1為根據本發明的實施例的吸波體結構100的結構示意圖。該吸波體結構100包括金屬底板110、位於金屬底板110的至少一個表面上的磁性吸波塗料層120、以及位於金屬底板110上方的由多個蜂窩層131至13m和多個電阻片層141至14m交替堆疊形成的疊層。在該實施例中，磁性吸波塗料層作為磁損耗體，每個蜂窩層及位於其表面的電阻片層一起作為電損耗體。

在圖1中採用箭頭示出了電磁波的入射方向和反射方向。如圖1中所示，電磁波的入射表面為吸波體結構100的上表面(即電阻片層14m的上表面)，與金屬底板110相對。

蜂窩層131和13m分別由高分子樹脂組成。例如，以環氧樹脂為原料，採用注塑成型的方法製備出片材，注塑成型溫度為150℃，時間為1分鐘。將製備出的片材放入滾壓機，滾壓機的滾壓齒為三角形，滾壓機轉動速度為5轉/分鐘，滾壓機溫度為130℃，形成包含V型結構的蜂窩層。在替代的實施例中，可以採用任意形狀的滾壓齒形成任意形狀的蜂窩結構。根據吸波性能的需求，蜂窩層131至13m的厚度可以相同或不同。

電阻片層141至14m分別包括多個電阻塊。電阻塊由任何合適的金屬材料組成，例如：金、銀、銅、鋁或其合金，或者由任何合適的非金屬導電材料組成，例如：摻雜多晶矽、石墨、碳納米管、氧化銦錫。

在蜂窩層131至13m的表面完整的情形下，可以直接在蜂窩層131和13m的表面上形成電阻片層141至14m。在蜂窩層131至13m的蜂窩結構在表面上暴露從而導致表面不完整的情形下，可以在蜂窩層131至13m上分別形成介質基板，以提供支撐表面，然後在介質基板上形成相應的電阻片層。介質基板可以由任何合適的介質材料組成，例如：玻 璃纖維、陶瓷、聚四氟乙烯、鐵電材料、鐵氧材料。介質基板是市場上購得的介質基板，例如型號為FR4、TP1的介質基板。

可以採用任何合適的工藝在支撐表面上形成電阻片層141至14m，包括但不限於絲網印刷、雷射雕刻和蝕刻，優選為蝕刻。該蝕刻可以採用幹法蝕刻，如離子銑蝕刻、等離子蝕刻、反應離子蝕刻、雷射燒蝕，或者通過使用蝕刻劑溶液的選擇性的溼法蝕刻。在蝕刻之前，採用光刻技術，在導電層的表面上形成包含特定圖案的光致抗蝕劑掩模。光致抗蝕劑掩模的圖案開口中暴露導電層的一部分表面。然後進行蝕刻，經由圖案開口去除導電層的暴露部分。在蝕刻之後通過在溶劑中溶解或灰化去除光致抗蝕劑掩模。在替代的實施例中，採用絲網印刷的方式將導電油墨印刷在支撐表面上，從而形成電阻片層141至14m。

根據吸波性能的需求，蜂窩層131至13m的厚度彼此可以相同或不同，電阻片層141至14m的厚度彼此可以相同或不同。在每個電阻片層中，電阻塊的形狀和/或尺寸可以相同或不同。電阻塊可以按照任意的周期形式分布，也可以隨機分布。在不同的電阻片層之間，電阻塊的方阻值可以相同或不同。電阻塊的形狀可以是選自多邊形、圓形或橢圓形中的一種，該多邊形例如是方形、矩形、三角形、四邊形等。在圖1所示的實例中，電阻塊為方形，並且按選行列排列成周期性陣列。在優選的實施例中，在吸波體結構100中，從電磁波的入射表面至金屬底板，電阻片層的阻值逐漸減小。通過沿著吸波體的厚度方向改變有效的阻抗以獲得最小的反射，使電磁波最大程度地進入吸波體。

與根據現有技術的吸波體結構相比，根據本發明的實施例的吸波體結構100包括金屬底板110的至少一個表面上的磁性吸波塗料層120。在圖1的實例中，將磁性吸波塗料層120示出為位於金屬底板110的上表面。磁性吸波塗料層120的上表面與蜂窩層131的下表面緊密接觸，磁性吸波塗料層120的下表面與金屬底板110的上表面緊密接觸。

在替代的實施例中，磁性吸波塗料層可以位於金屬底板110的金屬底板110的上表面和下表面的任一個或二者。磁性吸波塗料層120的厚度例如小於15mm，從而未導致吸波體結構100的重量明顯增加。因此，吸波體結構100仍然可以保持較好的重量強度比。

磁性吸波塗料層120例如由鐵磁性材料組成，例如由鐵氧體等磁性填料分散在高分子樹脂中形成的塗料。磁性吸波塗料層120可以獲得高磁損耗。磁性吸波塗料層120塗覆在磁場最大的位置，即金屬接地板110的表面附近。在根據本發明的實施例的吸波體結構100中，電阻片層141至14m和磁性吸波塗料層120的結合提供了既有電損耗又有磁損耗的吸波材料，因此可以顯著改善吸收電磁波的效果。

圖2和3分別為本發明實施例的吸波體結構對TE波和TM波的反射率曲線圖。圖2中吸波體結構對TE波的反射率曲線所示，在5-20GHz的頻段具有-15dB以下的反射係數，最小反射係數出現在9GHz附近，約為-29dB。圖3中吸波體結構對TM波的反射率曲線所示，在2.4-20GHz頻段具有-15dB以下的反射係數，最小反射係數出現在9.75GHz附近，約為-38dB，且在低頻段，例如在3GHz附近，反射率曲線出現另一個谷值，相應的反射係數約為-24dB。由圖2和圖3所示的曲線圖可知，根據本發明的實施例的吸波體結構100不僅顯著改善了吸收電磁波的效果，而且拓展了帶寬，改善了低頻段的吸波效果。

在以上的描述中，對公知的結構要素和步驟並沒有做出詳細的說明。但是本領域技術人員應當理解，可以通過各種技術手段，來實現相應的結構要素和步驟。另外，為了形成相同的結構要素，本領域技術人員還可以設計出與以上描述的方法並不完全相同的方法。另外，儘管在以上分別描述了各實施例，但是這並不意味著各個實施例中的措施不能有利地結合使用。

以上對本發明的實施例進行了描述。但是，這些實施例僅僅是為了說明的目的，而並非為了限制本發明的範圍。本發明的範圍由所附權利要求及其等價物限定。不脫離本發明的範圍，本領域技術人員可以做出多種替代和修改，這些替代和修改都應落在本發明的範圍之內。