一种软磁材料和金属复合叠层的宽频高效率电磁屏蔽材料的制作方法

本发明涉及电磁屏蔽领域应用的电磁屏蔽材料，尤其涉及一种软磁材料和金属复合叠层的宽频高效率电磁屏蔽材料。

背景技术：

随着现代电子工业的高速发展，电磁辐射引起的电磁干扰和电磁兼容问题日益严重。对电子产品设备的正常运转会造成误动失效甚至破坏，而且电子产品本身也会向外发射电磁波，由此产生的电磁噪声和对环境的电磁污染对电磁信号探测和对人体健康造成不利影响。为提高电子产品及设备在复杂的电磁环境下运行的有效性和可靠性，研制开发具有性能优异的电磁屏蔽的技术和材料已成为行业的热门课题之一。

电磁屏蔽是指采用屏蔽材料对电磁辐射进行有效阻隔或衰减被屏蔽区域与外界的电磁波能量传输。通常对屏蔽效果的好坏评价是采用屏蔽效能来表示。当电磁波穿过屏蔽体从一侧空间进入到另一侧空间时，会历经反射、引导和吸收过程。电磁屏蔽材料的屏蔽机理主要分为：

(1)屏蔽体外部空气与屏蔽体界面的电磁波反射损耗。

(2)屏蔽体内部电磁波能量被屏蔽体材料所吸收造成的吸收损耗。

(3)屏蔽体内部在屏蔽体与空气界面多次反射所造成的反射衰减损耗。

目前，电子产品及设备由于功能需求各异，高频震荡所产生的电磁波含有各种复杂高低频频段共存，传统电磁屏蔽材料难以解决此类复杂电磁兼容问题，因此需要开发一种新型性能更为优秀的电磁屏蔽材料。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统电磁屏蔽材料的性能不够理想的问题，提供一种软磁材料和金属复合叠层的宽频高效率电磁屏蔽材料。

一种软磁材料和金属复合叠层的宽频高效率电磁屏蔽材料，所述电磁屏蔽材料为叠层结构，所述叠层结构包括：

金属单元以及n层软磁材料层，所述金属单元为高电导率金属单元，所述软磁材料层为高磁导率和高磁损的软磁材料层，

当n＝1时，所述软磁材料层的至少一个表面连接有所述金属单元，

当n≥2时，所述n层软磁材料层形成软磁材料叠层，且相邻两层软磁材料层之间设置有胶层，所述软磁材料叠层沿层叠方向具有两个端面，至少在一个端面上连接有所述金属单元。

本发明中，软磁材料提供磁力线通道，引导磁力线进入其内部，从而减少附近外部空间分布的磁通密度，达到屏蔽磁场的目的；金属材料兼顾高频电磁场的屏蔽效果。因而本发明的电磁屏蔽材料具有优异的低频磁场和高频电磁场的屏蔽性能。另外，本发明的电磁屏蔽材料还具有非常好的柔韧性，可加工成各种复杂结构应用于不同的电磁屏蔽领域。

在其中一个实施例中，所述金属单元与软磁材料层之间的连接方式为粘接。

在其中一个实施例中，所述金属单元通过电镀或化学镀方式与软磁材料层相连。

在其中一个实施例中，所述金属单元的外表面设置有微粘覆盖保护膜或单面胶pet保护膜。

在其中一个实施例中，当n＝1时，所述软磁材料层为铁基纳米晶软磁材料层或者非晶软磁材料层。

在其中一个实施例中，

当n≥2时,所述软磁材料叠层包括以下软磁材料层的一种或多种：铁基纳米晶软磁材料层、非晶软磁材料层。

在其中一个实施例中，所述的金属单元为单层金属层。

在其中一个实施例中，所述金属单元为多层金属层，且相邻两层金属层相连。

在其中一个实施例中，所述多层金属层包括至少2种具有高电导率的金属材料。

在其中一个实施例中，相邻两层金属层之间的连接方式为粘接，或者相邻两层金属层之间通过电镀或化学镀方式相连。

附图说明

图1为本发明的实施例中的电磁屏蔽材料包括一层软磁材料层和一层金属层的示意图。

图2为本发明的实施例中的电磁屏蔽材料包括一层软磁材料层以及两层金属层的示意图，其中，两层金属层分别设置在软磁材料层的两个表面。

图3为本发明的实施例中的有多层软磁材料形成的软磁材料叠层的示意图。

图4为本发明的实施例中的电磁屏蔽材料包括多层软磁材料层和一层金属层的示意图。

图5为本发明的实施例中的电磁屏蔽材料包括多层软磁材料层和两层金属层的示意图，其中，两层金属层分别设置在多层软磁材料层形成的叠层结构的两个端面。

图6为本发明的实施例中的金属单元由多层金属层组成的示意图。

图7为本发明的实施例中的电磁屏蔽材料包括一层软磁材料层和设置在软磁材料层的一个表面的金属单元，所述金属单元由两层金属层组成。

图8为本发明的实施例中的电磁屏蔽材料的示意图，其中，所述电磁屏蔽材料包括两层软磁材料层组成的软磁材料叠层，以及设置在软磁材料叠层的两个端面的金属单元，每个金属单元包括两层金属层。

其中，

100、软磁材料层

200、胶层

300、金属层

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1和图4所示，本发明的实施例提供了一种软磁材料和金属复合叠层的宽频高效率电磁屏蔽材料，所述电磁屏蔽材料为叠层结构，所述叠层结构包括：

金属单元以及n层软磁材料层100，所述金属单元为高电导率金属单元，所述软磁材料层100为高磁导率(磁导率范围1000-200000)和高磁损(磁损范围50-200000)的软磁材料层。

当n＝1时，所述软磁材料层100的至少一个表面连接有所述金属单元。

当n≥2时，所述n层软磁材料层100形成软磁材料叠层，且相邻两层软磁材料层100之间设置有胶层200，所述软磁材料叠层沿层叠方向具有两个端面，至少在一个端面上连接有所述金属单元。

具体的，如图1和图2所示，可在单层软磁材料层100的一个表面设置金属单元。也可以在单层软磁材料层100的两个表面分别设置金属单元。上述金属单元为一层金属层300。可以理解，上述金属单元也可以由多层金属层组成。所述多层金属层包括至少2种具有高电导率的金属材料。其中，上述单层金属层可由铜、银、铝、镍等具有高电导率的金属组成。例如，金属单元由一层铜层组成，或者金属单元由一层铜层和一层铝层组成等等。这里只是举例，可根据实情需求进行选择和组合。

需要说明的是，上述多层金属层之间可通过胶层相互连接，例如可通过丙烯酸树脂双面胶相互贴合。也可以通过电镀或化学镀方式相连。

具体的，如图3所示，可将多层软磁材料层100通过胶层200依次相连，形成软磁材料叠层。

进一步的是，如图4和图5所示，可在软磁材料叠层的其中一个端面上设置金属单元，或在软磁材料叠层的两个端面上分别设置金属单元。上述金属单元可以是一层金属层，也可以由多层金属层组成。所述多层金属层包括至少2种具有高电导率的金属材料。其中，上述单层金属层可由铜、银、铝、镍等具有高电导率的金属组成。例如，金属单元由一层铜层组成，或者金属单元由一层铜层和一层铝层组成等等。这里只是举例，可根据实情需求进行选择和组合。

本发明中，软磁材料提供磁力线通道，引导磁力线进入其内部，从而减少附近外部空间分布的磁通密度，达到屏蔽磁场的目的；金属材料兼顾高频电磁场的屏蔽效果。因而本发明的电磁屏蔽材料具有优异的低频磁场和高频电磁场的屏蔽性能。另外，本发明的电磁屏蔽材料还具有非常好的柔韧性，可加工成各种复杂结构应用于不同的电磁屏蔽领域。

本发明的这种叠层结构可由具有高饱和磁感应强度、宽磁导率范围或者高磁导率等软磁性能的材料(铁基纳米晶或者非晶软磁材料)和具有高电导率的金属(包括铜、银、铝、镍等具有高电导率的金属材料)组成。

具体的，上述铁基合金软磁材料(纳米晶、非晶)的成分主要由fe、si、b、cu、nb。

具体的，上述软磁材料的性能如下：高饱和磁感应强度范围为1.2t-1.5t、高磁导率范围为1000-200000、高磁损范围为50-200000、高居里温度为400℃-600℃。这种材料是通过特定的热处理和后期工艺而形成。

具体的，本发明中，单层金属层的厚度可为1μm-50μm。软磁材料层100的单层厚度为5μm-40μm。

本实施例中，所述金属单元与软磁材料层100之间的连接方式为粘接。具体的，上述金属单元与软磁材料层100之间可通过丙烯酸树脂双面胶相互贴合，这样可形成叠层结构。

本实施例中，除上述粘接的连接方式外，所述金属单元还可通过电镀或化学镀方式与软磁材料层100相连。具体的，在软磁材料层100的表面通过电镀或化学镀方法直接覆盖金属单元。

本实施例中，所述金属单元的外表面设置有微粘保护覆盖膜或者单面胶pet保护膜。具体的，微粘覆盖保护膜或单面胶pet保护膜可与金属单元粘接或采取其它连接方式。其中，微粘覆盖保护膜在运输储存过程中起保护作用，具体应用时撕去。

本实施例中，当n＝1时，所述软磁材料层100为铁基纳米晶软磁材料层100或者非晶软磁材料层。上述软磁材料都是现有的软磁材料。

本实施例中，当n≥2时,所述软磁材料叠层包括以下软磁材料层100的一种或多种：铁基纳米晶软磁材料层100、非晶软磁材料层100。

具体的，如图4所示，软磁材料叠层可以是一种软磁材料组成，例如，由多层铁基纳米晶软磁材料层或者非晶软磁材料组成。也可以是，软磁材料叠层由不同种软磁材料不同叠构组成。例如，可由铁基纳米晶软磁材料层和非晶软磁材料层叠构组成。例如，所述软磁材料叠层包括一层铁基纳米晶软磁材料层以及一层非晶软磁材料层等。这里只是举例，可根据实际需求进行选择和组合。

以下介绍本发明的电磁屏蔽材料的制作方法。

实施例1：

s100、对铁基纳米晶或者非晶软磁材料，将原始软磁材料带材放置于真空退火炉内密封退火然后冷却，实现铁基纳米晶或者非晶软磁材料的高磁导率和高磁损。

s200、在专用的单层贴胶设备上将单层软磁材料的一面与丙烯酸树脂双面胶带的一面相互覆合并形成一层贴胶合金条带。

s300、按不同厚度要求，将单层软磁材料用双面胶贴合成多层软磁材料结构，也就是软磁材料叠层。这个软磁材料叠层组成可以是铁基纳米晶或者非晶软磁材料，也可以是不同软磁材料的组合(纳米晶+非晶)。

s400、将上述已层叠n层的软磁材料组合叠层与金属单元贴合在一起，当然，也可以仅仅将一层上述软磁材料层与金属单元贴合在一起。可以在一个表面贴合，也可以在两个表面都贴合。所述金属单元可由一层金属层组成，也可以由多层金属层组成。所述单层金属层可为铜、银、铝、镍等具有高电导率的金属。多层金属层可包括2种以上的高电导率的金属。金属单元的外表面可贴有覆盖膜或pet保护膜。最后根据屏蔽体结构尺寸的需求进行裁切，形成本发明的具有不同宽幅尺寸的电磁屏蔽材料。

实施例2：

s100、对铁基纳米晶或者非晶软磁材料，将原始软磁材料带材放置于真空退火炉内密封退火然后冷却，实现铁基纳米晶或者非晶软磁材料的高磁导率和高磁损。

s200、在专用的单层贴胶设备上将单层软磁材料的一面与丙烯酸树脂双面胶带的一面相互覆合并形成一层贴胶合金条带。

s300、按不同厚度要求，将单层软磁材料用双面胶贴合成多层软磁材料结构，也就是软磁材料叠层。这个软磁材料叠层组成可以是铁基纳米晶或者非晶软磁材料，也可以是不同软磁材料的组合(纳米晶+非晶)。

s400、上述已层叠n层的软磁材料组合叠层与金属单元通过电镀或化学镀的方式连接在一起，当然，也可以仅仅将一层上述软磁材料层与金属单元通过电镀或化学镀的方式连接在一起。其中，可以在一个表面设置金属单元，也可以在两个表面都设置金属单元。所述金属单元可由一层金属层组成，也可以由多层金属层组成。所述单层金属层可为铜、银、铝、镍等具有高电导率的金属。多层金属层可包括2种以上的高电导率的金属。金属单元的外表面可贴有覆盖膜或pet保护膜。最后根据屏蔽体结构尺寸的需求进行裁切，形成本发明的具有不同宽幅尺寸的电磁屏蔽材料。

实施例3：

s100、在软磁材料原始带材通过电镀或化学镀方式设置金属单元。所述金属单元可由一层金属层组成，也可以由多层金属层组成。所述单层金属层可为铜、银、铝、镍等具有高电导率的金属。多层金属层可包括2种以上的高电导率的金属。所述软磁材料为铁基纳米晶或者非晶软磁材料。

s200、将步骤s100处理过的带材放置于真空退火炉内密封退火然后冷却，实现铁基纳米晶或者非晶软磁材料的高磁导率和高磁损。将没有设置金属单元的软磁材料原始带材放置于真空退火炉内密封退火然后冷却，实现铁基纳米晶或者非晶软磁材料的高磁导率和高磁损。

s300、经过步骤s200后，在设置有金属单元的带材上逐层粘贴没有设置金属单元的软磁材料带材，直至整体厚度满足需求。粘贴时，相邻软磁材料带材之间通过胶层相连。上述多层软磁材料带材形成的叠层组成可以是铁基纳米晶或者非晶软磁材料，也可以是不同软磁材料的组合。最后根据屏蔽体结构尺寸的需求进行裁切，形成本发明的具有不同宽幅尺寸的电磁屏蔽材料。

本发明中的软磁材料和金属复合叠层的宽频电磁屏蔽材料将分别综合软磁材料和金属的宽磁导率范围及高磁导率和高电导率的性能优点，在低频和高频电磁场中将具有高屏蔽效率，其在现代电力电子产品及设备的应用中将解决当前电子技术的困扰。因此，本发明的软磁材料和金属薄层复合叠层的宽频高效率电磁屏蔽材料具有非常重要的意义。

通过以上分析可知，本发明的电磁屏蔽材料具有以下有益效果：

1、本发明中的软磁材料和金属复合叠层结构的电磁屏蔽磁材料是由宽磁导率范围或高磁导率性能的铁基软磁纳米晶或者非晶或者纳米晶和非晶组合材料通过双面胶复合叠层而成，可引导磁场进入软磁材料内部，将磁场导向其他方向，减少磁场穿透屏蔽体进入被保护的区域。

2、本发明中的软磁材料和金属复合叠层结构的电磁屏蔽磁材料是由高磁损性能的铁基纳米晶或者非晶或者纳米晶和非晶组合软磁材料通过双面胶复合叠层而成，可有效将进入软磁材料内部的磁场通过发热消耗掉，减少磁场穿透屏蔽体进入被保护的区域。

3、本发明中的软磁材料和金属复合叠层结构的电磁屏蔽磁材料是由高居里温度性能的铁基纳米晶或者非晶或者纳米晶和非晶的组合的软磁材料通过双面胶复合叠层而成，在高温(温度>100℃)环境下还有很高的磁性能，从而可满足高温环境下的电磁屏蔽使用。

4、本发明中的软磁材料(铁基纳米晶或者非晶或者纳米晶和非晶的组合)和金属复合叠层结构的电磁屏蔽磁材料是由高饱和磁感应强度的软磁材料(铁基纳米晶或者非晶或者纳米晶和非晶的组合)通过双面胶复合叠层而成，在较小尺寸体积的前提下可吸收并引导更多的磁力线，减少磁场穿透屏蔽体进入被保护的区域。

5、本发明中的软磁材料(铁基纳米晶或者非晶或者纳米晶和非晶的组合)和金属复合叠层结构的电磁屏蔽磁材料是由n层铁基软磁材料(铁基纳米晶或者非晶或者纳米晶和非晶的组合)通过双面胶复合叠层而成，由于软磁材料(铁基纳米晶或者非晶或者纳米晶和非晶的组合)与双面胶的阻抗不同，在软磁材料(铁基纳米晶或者非晶或者纳米晶和非晶的组合)同双面胶的界面上存在阻抗突变。由于存在多个软磁材料(铁基纳米晶或者非晶或者纳米晶和非晶的组合)和双面胶界面，可有效反射入射的电磁波，减少电磁波穿透屏蔽体进入被保护的区域。

6、本发明中的软磁材料(铁基纳米晶或者非晶或者纳米晶和非晶的组合)和金属复合叠层结构的电磁屏蔽磁材料是软磁材料(铁基纳米晶或者非晶或者纳米晶和非晶的组合)上方(或者上下两方)贴有一层或多层很薄的金属箔(或者电镀或化学镀金属膜)，其高电导率可有效吸收并引导电场和屏蔽高频电磁波，减少电磁波穿透屏蔽体进入被保护的区域。

7、本发明中的软磁材料和金属复合叠层结构的电磁屏蔽磁材料是由具有高导磁性的软磁材料(铁基纳米晶或者非晶或者纳米晶和非晶的组合)和高导电性的金属组成，可同时具有电场和高频和低频磁场的屏蔽功能，即是一种具有宽频电磁屏蔽的材料。

8、本发明中软磁材料(铁基纳米晶或者非晶或者纳米晶和非晶的组合)和金属复合叠层结构的电磁屏蔽磁材料为柔性磁材片，可弯曲不容易碎裂，电磁性能比较优异，可直接贴合在各种异常外形结构的产品和设备表面，减少电磁波穿透屏蔽体进入被保护的产品或设备中。

本发明的电磁屏蔽材料的应用前景如下。

在现代电力电子产品及设备的电磁屏蔽中，传统材料很难做到在高频段和低频段同时具有良好的电磁屏蔽性能，通常在高频段具有较好的屏蔽效果，但对低频、弱磁场的屏蔽难度非常较大。本发明中软磁材料和金属复合叠层结构的电磁屏蔽材料是由具有高导磁性能的铁基软磁材料和具有高电导率的金属组成，其具有高磁导率、高饱和磁感应强度、高居里温度、高导电性等优异性能。其高磁导率特性可对低频弱磁场具有较好的屏蔽效果，高导电性对电场和高频磁场有很好的屏蔽效果。因此，本发明所涵盖的软磁材料和金属复合叠层结构有效发挥了其在高低频电磁场的电磁屏蔽的综合优势，拓宽了其在电磁屏蔽的频谱带宽，可满足各种复杂频段的电磁波的屏蔽性能。因此，本发明中所涵盖的软磁材料和金属复合叠层宽频电磁屏蔽材料可在各种电力电子产品及设备(如智能手机、手表等数码产品，影像显示设备、电动汽车、测量仪器、医疗及军工精密设备等)的电磁屏蔽中有广阔的应用前景。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。