專利名稱：電磁屏蔽的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于電磁干擾屏蔽的磁性顆粒和含有該磁性顆粒的組合物。本發明進一步涉及制備磁性顆粒的方法。發明背景隨著電信的發展，如個人移動數字設備(電話、尋呼機等)的發展，關于屏蔽導致的電磁干擾(EMI)提出了新的技術問題。特別地，已發現從電子和電信設備的EMI可引起明顯的故障，例如醫院的醫療設備和用戶電子設備。另外，對于暴露于EMI下的個體，同時提出了健康問題。由于這些問題，在美國(FCC規定)、歐洲(1996年規則)、日本(VCCI準則)對電子和電信設備制造商制定了規定，以保證EMI屏蔽在某一水平。特別需要在無線電和微波頻率范圍的電磁屏蔽。發明綜述納米級的磁性顆粒可用于制備屏蔽EMI輻射的電子元件的材料。優選該納米級顆粒基本上是結晶體。微小的粒子可以導致磁滲透性的提高。通常顆粒形成加載顆粒膜，其中顆粒混合于粘合劑中，或作為材料的表層(如聚合物的表層)。含有這些納米級顆粒的組合屏蔽材料優選具有高的磁滲透性、導電性和介電常數。
在一方面，本發明特征在于一種用于電子設備的屏蔽材料，包括EMI屏蔽組合物，EMI屏蔽組合物包括磁性顆粒和粘合劑，磁性顆粒基本上為結晶體，平均直徑小于大約1000nm。顆粒的直徑分布可認為至少大約95％的顆粒的直徑大于平均直徑的大約60％，小于平均直徑的大約140％。顆粒可以包含選自Fe2O3、Fe3O4、Fe3C和Fe7C3的化合物。磁性顆粒的平均直徑可以為大約5nm-50nm，優選大約5nm-20nm。
在選擇的實施方案中，粘合劑包括電導體。電導體可以為金屬或導電的有機聚合物如摻雜的聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚苯乙烯。屏蔽組合物可以形成一層。屏蔽材料還可以進一步包括接近屏蔽組合物形成層的導電層。導電層可以包括電傳導的有機聚合物。可以選擇地，屏蔽組合物可以形成組合顆粒。
另一方面，本發明特征在于一種屏蔽電磁干擾的方法，包括將磁性顆粒插入被屏蔽的電子元件和潛在的電磁干擾源之間的步驟，磁性顆粒基本上為結晶體，平均直徑小于大約1000nm。這些顆粒可具有大約5nm至大約50nm的平均直徑。此外，這些顆粒的粒徑分布可以為至少大約95％的顆粒的直徑大于平均直徑的大約60％，小于平均直徑的大約140％。顆粒可以包含選自Fe2O3、Fe3O4、Fe3C和Fe7C3的化合物。在一些實施方案中，顆粒混合在粘合劑中。
另一方面，本發明特征在于一種制備氧化鐵顆粒的方法，包括分子流(包括鐵前體、氧化劑和反應室中的輻射吸收氣體)熱解步驟，其中激光是由從激光束吸收的熱量驅動的。激光束優選由CO2激光產生。氧化氣體可以選自O2、O3、CO、CO2和它們的混合物。分子流優選由在一維延長的噴管產生。
從下面的發明詳述和權利要求中，可以明顯發現本發明其它的特征和優越性。附圖簡要說明

圖1為一個實施方案的激光熱解裝置的截面示意圖，該截面穿過激光輻射的中央。上部的插圖為注射噴管的底視圖，下部插圖為收集噴管的頂視圖。
圖2為一個選擇實施例的激光熱解裝置的反應室的透視示意圖，其中室的材料被描繪為透明的，以顯示裝置的內部結構。
圖3為圖2的反應室沿線3-3的截面圖。
圖4為加熱氧化釩顆粒的烤箱的截面示意圖，其中截面通過石英管的中心。
圖5為屏蔽材料的片斷透視圖。
圖6為雙層屏蔽材料的片斷透視圖。
圖7為包括磁顆粒和粘合劑的組合顆粒的橫截面圖。優選實施方案的詳細描述本發明包括制備有效防止電磁干擾的屏蔽材料的微小磁性顆粒。進一步，顆粒通常具有高水平的結晶度。磁性顆粒可以為鐵磁性的或亞鐵磁性的。由于磁性顆粒的微小、磁性和結晶度，它們特別適合制備屏蔽材料。這些顆粒可以結合成組合材料，這樣可以制成具有實用性能的屏蔽材料。
優選依賴于吸收輻射的屏蔽而不是依賴于反射輻射的屏蔽，是因為反射輻射可以干擾附近其它的電子設備。屏蔽材料優選具有高的導電性、磁滲透性和介電常數。這些性能結合對EMI輻射產生高的吸收。通常單一材料不會提供所有這些性質，所以形成不同的組合物是有價值的。
優選的磁性顆粒結合成的組合物具有高的磁滲透性。導電性可以由磁性顆粒提供，但是如下所描述，通常任何導電性通常由組合材料或屏蔽材料的另一成分所提供。對于特別的屏蔽應用，組合材料通常可以制成適當的形狀。屏蔽材料的其它成分如將磁性顆粒粘合在一起的粘合劑，可以具有高的導電性以提高材料的EMI屏蔽性能。
如下所描述，由于顆粒的微小和結晶度，使其具有相對高的磁滲透性。磁性顆粒優選從已知的磁性材料制成，包括例如Fe2O3、Fe3O4、Fe3C和Fe7C3。
激光熱解是有效制備適合的、具有平均直徑分布窄性質的磁性顆粒的非常好的方法。如下所討論，用于制備適當直徑的顆粒的激光熱解應用的一個基本特征是制備分子流，該分子流含有金屬化合物前體、輻射吸收劑和作為氧或碳源的反應物。分子流被強烈的激光束所熱解。
來自激光輻射吸收的強熱誘發金屬前體化合物在選擇的氧或碳環境下反應。激光熱解用于形成金屬化合物相，其在熱力學平衡條件下難于形成。當分子流脫離激光束時，顆粒很快淬火冷卻。A.顆粒制備發現激光熱解是制備感興趣的微小金屬氧化物和碳化物有價值的工具。另外，激光熱解制備的顆粒是進一步拓寬制備所需要的金屬化合物顆粒方法途徑的方便材料。因此單獨或和其它方法結合使用激光熱解，可以制備許多種金屬氧化物和金屬碳化物顆粒。在一些情況，其它的制備途徑可以制備相當的顆粒。
反應條件決定通過激光熱解制備的顆粒性能。可以相對準確控制激光熱解的反應條件，以制備所需要性能的顆粒。制備某一類型的顆粒的適當反應條件依賴于特定裝置的設計。無論如何，已發現一些反應條件和最終顆粒之間關系的一般性規律。
增加激光能量可導致增加反應區的反應溫度以及更快的淬火速率。快的淬火速率傾向有利于制備高能量結構。同樣提高室壓也傾向有利于制備高能量結構，如Fe3C。同樣增加反應物流中作為氧或碳源的反應物濃度，有利于制備在顆粒組合物中氧或碳量增加(相對于金屬)的金屬氧化物或碳化物。
反應物氣流中的反應物氣體流動率和速率和顆粒大小成反比，這樣提高反應物氣體流動率或速率傾向于得到平均粒徑更小的顆粒。同樣顆粒的成長動力學對最終顆粒的大小有明顯的影響。換句話說，在相似的條件下，一種產物化合物的不同結晶形式傾向于形成與其它結晶形式不同大小的顆粒。激光能量也會影響顆粒大小，隨著激光能量的增加，對低熔點的材料有利于形成更大的顆粒，而高熔點的材料有利于形成更小的顆粒。
合適的金屬前體化合物通常包括具有所需要蒸氣壓的金屬化合物，即蒸氣壓足以得到反應物流中所需量的前體蒸氣。如果需要，可以加熱裝有前體化合物的容器，以提高金屬前體化合物的蒸氣壓。優選的鐵前體包括，例如，Fe(CO)5。
優選的氧源包括如O2、O3、CO、CO2和它們的混合物。優選的碳源包括如C2H4。氧或碳源化合物在進入反應區前不應和金屬前體明顯反應，因為這樣通常會導致形成大顆粒。
激光熱解可以在許多光學激光頻率下進行操作。激光優選在電磁光譜的紅外區進行。激光源特別優選CO2激光。包括在分子流中的紅外吸收劑包括如C2H4、NH3、SF6、SiH4和O3。O3可以同時作為紅外吸收劑和氧源。同樣C2H4也可以同時作為紅外吸收劑和氧源。輻射吸收劑如紅外吸收劑，從輻射吸收能量，并將能量分配給其它反應物，以使熱解進行。
從輻射吸收的能量優選以極大的速率提高溫度，該速率甚至是通常在控制條件下強放熱反應產生能量的速率的許多倍。雖然該方法通常包括非平衡條件，可以大致認為溫度依賴于吸收區的能量。激光熱解方法在性質上不同于燃燒反應(其能量源起始反應)，該反應是通過放熱反應放出的能量驅動進行的。
惰性屏蔽氣體可以用于減少反應物和產物分子接觸反應室組件的量。適當的屏蔽氣體包括如Ar、He和N2。
通過激光熱解生產鐵碳化物已在Bi等的“通過CO2激光熱解制備的微晶態的α-Fe、Fe3C和Fe7C3”J.Mater.Res.81666-1674(1993)中描述，在這里引用作為參考。
適當的激光熱解裝置通常包括和外界環境隔絕的反應室。連接到反應物供應系統的反應物入口產生分子流通過反應室。激光束在反應區與分子流相交。在分子流繼續流過反應區后到達出口，在這里分子流從反應室中出來進入到收集系統中。通常激光位于反應室的外部，激光束通過一適當的窗口進入反應室。
參照圖1，一個特別的熱解裝置100的實施方案包括反應物供應系統102、反應室104、收集系統106和激光108。反應物供應系統102包括前體化合物源120。對于液體前體，從載氣源122的載氣可以引入含有液體前體的前體源120，以利于投送前體。來自自載氣源122的載氣優選為紅外吸收劑或惰性氣體，并優選通過液體前體化合物。反應區前體蒸氣的量大致和載氣的流速成正比。
可以選擇地，在適當的情況下載氣可以直接由紅外吸收劑源124或惰性氣體126提供。提供氧或碳的反應物由源128提供，其可以為氣瓶或其它合適的容器。來自前體源120的氣體和來自反應源128的氣體、紅外吸收劑源124和惰性氣體源126的氣體在單一部位管130混合。氣體在離反應室104足夠遠的部位混合，這樣氣體在進入反應室104前可以很好混合。管130中的混合氣體通過管132進入長方形通道134，其形成噴嘴的一部分引導反應物進入反應室。
來自源122、124、126和128的流體優選分別由質量流量控制器136控制。質量流量控制器136優選分別為每個源提供控制的流速。適合的質量流量控制器包括Edwards質量流量控制器，825型系列，由Edwards High Vacuum International，Wilmington，MA提供。惰性氣體源138連接到惰性氣體管140，其流入環形通道142。一個質量流量控制器144調節惰性氣體進入惰性氣體管140的流量。如果需要，惰性氣體源126也可以作為管140惰性氣體源。
反應室104包括一個主室200。反應物提供系統102通過噴射嘴202連接到主室200。在噴射嘴202的末端有一環形開口204，用于通過惰性屏蔽氣體，和一個矩形裂縫206，用以通過反應氣體，在反應室內形成分子流。環形開口204具有，例如，大約1.5英寸的直徑，沿其半徑方向的寬度約為1/16英寸。通過環形開口204的屏蔽氣體流可以幫助防止反應物氣體和產物顆粒在反應室104中擴散。
管狀部位208、210位于噴射嘴202的兩側。管狀部位208、210分別包括ZnSe窗212、214。窗212、214的直徑為大約1英寸。窗212、214優選平面聚焦透鏡，其焦距等于室中心到透鏡表面的距離，將光束聚于噴嘴口中心的正下方。窗212、214優選具有抗反射涂層。合適的ZnSe透鏡可以由Janos Technology，Townshend，Vermont提供。管狀部位208、210用于將窗212、214從主室200移開，這樣可使窗212、214不易被反應物或產物污染。窗212、214從主室200邊緣被移開，例如，約3cm。
窗212、214用橡皮圓圈密封管狀部位208、210，以防止外界空氣流入反應室104。管狀入口216、218允許屏蔽氣體流入管狀部位208、210，以減少窗212、214的污染。管狀入口216、218連接惰性氣體源138或連接另一個惰性氣體源。在這兩種情況，入口216、218的流量都優選由質量流量控制器220控制。
調整激光108產生激光束222，由窗212進入，由窗214出來。窗212、214限定通過主室200的激光路徑，使其在反應區224與反應物流相交。激光束222從窗214出來后，射到功率表226上，其也作為光束吸收器。合適的功率表可以從Coherent Inc.，Santa Clara，CA獲得。激光108可以用傳統的強光如弧光燈代替。激光108優選紅外激光，特別是CW CO2激光，如從PRC Corp.，landing，NJ得到的最大輸出功率1800瓦的激光，或最大輸出功率375瓦的Coherent 525型(Coherent Inc.，Santa Clara，CA)。
通過噴射嘴202的裂縫206的反應物，開始形成分子流。分子流通過反應區224，其中發生涉及前體化合物的反應。反應區224氣體的加熱速度特別快，根據特定條件大約為105℃/秒。離開反應區224后，反應迅速淬火冷卻，在分子流中形成納米級顆粒228。過程的非平衡性質可以制備出大小分布高度均一和結構相同的納米級顆粒。
分子流的通路繼續到達收集嘴230。收集嘴230距離噴射嘴202大約2cm。噴射嘴202和收集嘴230之間距離短可以減少反應物和產物對反應室的污染。收集嘴230具有圓形開口232。從圓形開口232流入收集系統106。
室壓由連接到主室的壓力表監控。室壓范圍通常是大約5-1000托。制備所需要的氧化物和碳化物的優選室壓范圍大約在80-500托。
反應室104還有另外兩個管狀部分圖中未顯示。一個管狀部分凹入圖1截面的平面內，另一個管狀部分凸出圖1截面的平面外。從上面看，四個管狀部分大致對稱性地分布在室中心的四周。這些另外的管狀部分具有窗口，用于觀察室內部。在這個裝置結構中，這另外的兩個管狀部分并不促進納米級顆粒的制備。
收集系統106可以包括通向收集噴嘴230的彎曲通道250。因為顆粒的粒經小，產物顆粒隨氣體在彎曲通道流動。收集系統106包括過濾器252，氣體從中流過以收集產物顆粒。許多材料如聚四氟乙烯、玻璃纖維等可以用作過濾器材料，只要材料是惰性的，并有足夠細微的網孔以收集顆粒。優選的過濾器材料包括如由ACE Glass Inc.，VinelandNJ提供的玻璃纖維過濾器。
泵254用于維持收集系統106的減壓狀態。可以使用許多不同的泵。合適的泵254包括如由Busch，Inc.，Virginia Beach，VA提供的泵流量大約25立方英尺/分(cfm)的busch B0024型泵，和由Leybold VacuumProducts，Export，PA提供的泵流量大約195cfm的Leybold SV300型泵。泵的排氣通過一個洗滌裝置256以在排入大氣前除去任何殘余的反應性化學物，就更令人滿意。整個裝置100放置于通風櫥中，為了通風的目的和安全考慮。因為激光體積大，通常將其放置于通風櫥的外部。
裝置通過計算機控制。通常計算機控制激光和監控反應室壓。計算機可以用于控制反應物和/或屏蔽氣體的流量。泵速率既可以由手動針形閥控制，也可以由泵254和插入過濾器252之間的自動節流閥控制。由于顆粒在過濾器252的堆積，室壓增加，可以調節手動針形閥或節流閥以維持泵速率和相應的室壓。
反應可以連續進行直到在過濾器252收集了足夠多的顆粒，直至泵不能對抗通過過濾器252的阻力，而不能維持反應室104滿意的壓力。當反應室104的壓力不能維持在滿意值時，停止反應，取出過濾器252。在這個實施方案中，在室壓不能維持前，每次可以收集大約3-75克的納米級顆粒。每次運轉可持續大約10分鐘至3小時，依賴于制備的顆粒類型和特殊的過濾器。因此，可直接制備出宏觀量，即可以用肉眼觀察到的量的顆粒。
反應條件可以相對準確控制。質量流量控制器相當準確。激光通常具有大約0.5％的能量穩定性。無論手動還是節流閥控制，室壓可以控制在大約1％。
反應物供應系統102和收集系統106的配置可以反轉。在這個可選擇的配置中，反應物從反應室的底部供應，產物顆粒從反應室的頂部收集。這個可選擇的結構可以收集稍微更多一些的產物，因為顆粒可漂浮在周圍氣體中。在這個可選擇的結構中，在收集系統中優選包括一個彎曲部分，這樣收集過濾器就不直接安裝到反應室的上部。
一個可選擇的激光熱解裝置的設計已有描述。見共同轉讓美國專利申請第08/808,850號，題目為“通過化學反應有效制備顆粒”，在這里引用作為參考。這個可選擇的設計，傾向于通過激光熱解便于制備商業量的顆粒。對用于向反應室注射反應原料的大量結構進行了描述。
這個可選擇的裝置包括一個反應室，其設計應減少顆粒對室壁的污染，提高產量和有效利用資源。為了達到這些目的，反應室通常與反應物入口拉長的形狀相適應，以減少分子流外部的死體積。氣體可在死體積中積累，通過不反應分子的擴散或吸收，增加浪費的輻射量。而且，由于在死體積中氣體流動的降低，顆粒在死體積處積累，從而造成室污染。
改進的反應室300的設計如圖2和3所示。反應氣體通道302位于塊狀物304內。塊狀物304的表面306形成管道308的一部分。管道308另一部分連接到主室312的內表面的邊緣310。管道308到屏蔽氣體入口308處終止。塊狀物304可以被重新定位或代替，以改變拉長反應物入口316和屏蔽氣體入口314的關系，這取決于反應和所需要的條件。來自屏蔽氣體入口314的屏蔽氣體在從反應物入口316出來的分子流的周圍形成表面層。
拉長反應物入口316的尺寸優選設計用于高效顆粒制備。當使用1800瓦CO2激光，用于制備相關的氧化物、硫化物和碳化物顆粒的反應物入口的合理尺寸大約為5mm-1m。
主室312通常和拉長反應物入口316的形狀相一致。主室312包括一沿著分子流的出口318，以除去顆粒產物、任何不反應的氣體和惰性氣體。管狀部位320、322從主室312伸出。管狀部位320、322固定窗口324、326，以限定通過反應室300的激光束路徑328。管狀部位320、322可以包括屏蔽氣體入口330、332，用于引進屏蔽氣體進入管狀部位320、322。
改進的裝置包括收集系統以從分子流除去顆粒。收集系統可以設計成收集大量顆粒而不中斷制備，或優選在收集系統中轉換不同的顆粒收集器以進行連續制備。收集系統可以包括在流動路徑內的彎曲部分，類似于圖1所示的收集系統彎曲部分。反應物噴射部位和收集系統的配置可以反轉，這樣顆粒就在裝置的頂部收集。
如上所述，金屬化合物的性質可以通過進一步處理而改變。例如金屬氧化物或金屬碳化物納米級顆粒可以在氧氣環境或惰性環境下在烘箱中加熱，改變顆粒的氧氣含量和/或結晶結構。另外熱處理可能可以用于除去顆粒上吸附的化合物，提高顆粒的質量。已發現在溫和條件下，即溫度遠低于納米級顆粒的熔點，可以導致顆粒的化學計量或結晶結構的改變，并且納米級顆粒不會明顯結塊成大顆粒。這種烘箱處理方法在共同轉讓和同時提交的美國專利申請第08/897,903號中進一步討論，題目為“釩氧化物顆粒加熱處理方法”，在這里引用作為參考。
進行這種處理的裝置400的一個例子如圖4所示。裝置400包括管402，顆粒放置于其中。管402和反應物氣體源404和惰性氣體源406相連接。產生所需氣氛的反應物氣體、惰性氣體或它們的組合被放置在管402中。
所需要的氣體優選流動通過管402。用于產生氧氣環境(反應氣體)的適合的活性氣體包括如O2、O3、CO、CO2和它們的組合。反應氣體可以被惰性氣體如Ar、He和N2稀釋。管402的氣體如果需要可以全部為惰性氣體。
管402位于烘箱或加熱爐408之內。烘箱408維持管相關部位恒定的溫度，盡管如果需要整個處理步驟的溫度可以系統地改變。烘箱408的溫度由熱電偶410測定。顆粒可以放置在管402的小瓶412內。小瓶412可以防止由于氣體流動造成的顆粒損失。小瓶412的定向通常為開口端指向氣體源的流動方向。
準確的條件包括反應氣體類型(如果有的話)、反應氣體濃度、壓力或氣體的流速、溫度和處理時間，可以對它們進行選擇，以制備所需類型的產品材料。溫度通常是溫和的，即明顯低于這些材料的熔點。使用溫和條件可以避免粒子間的熔結形成較大的顆粒。在烘箱408中、更高的溫度下，可以對金屬氧化物進行控制熔結，以制備平均粒徑稍大一些的顆粒。
溫度范圍優選在大約50℃-1000℃，更優選在大約50℃-400℃，更加優選在大約50℃-300℃。顆粒加熱優選大約在1-100小時。可能需要一些經驗性調整，以達到制備所需要物質的適合條件。B.顆粒性質優選的顆粒集合的平均直徑小于1微米，更優選大約5nm-500nm，更加優選大約5nm-100nm，最優選大約5nm-50nm。顆粒通常具有大致的球型外觀。更近一些觀察，對應于晶體點陣的下面，顆粒通常具有小平面。無論如何顆粒傾向于在三個物理方向表現出基本一致的增長性，以至于得到總體球形外觀。測量不對稱顆粒的直徑依據于測量顆粒沿主軸的平均長度。沿主軸的測量優選至少大約95％的納米級顆粒，更優選至少大約98％的納米級顆粒，小于大約1微米。
因為顆粒的粒徑小，由于van der Waals力和粒子間的磁性互相影響，它們傾向于形成松散的大團。無論如何納米級的顆粒(即主要的顆粒)，可以在電子透射顯微照片中明顯觀察到顆粒。對于結晶態顆粒，顆粒的大小通常和晶體的大小相一致。顆粒通常具有和顯微照片中觀察到的納米級顆粒相一致的表面面積。由于顆粒的微小粒徑和大的重量表面積比，它們表現出獨一無二的特性。
作為產品，顆粒的大小優選具有高度的一致性。正如電子透射顯微照片檢測的那樣，顆粒的粒徑分布通常為至少大約95％的顆粒直徑大于平均直徑的約40％，小于平均直徑的約160％。顆粒的粒徑分布優選至少大約95％的顆粒直徑大于平均直徑的約60％，小于平均直徑的約140％。窄的粒徑分布可以開發出如下所述的許多應用。對于一些應用，可能需要混合幾種粒徑分布窄的顆粒的集合，制得所需要的顆粒粒徑分布。
另外，納米級顆粒通常具有很高的純度水平。預期通過以上方法制備的金屬氧化物或金屬碳化物比反應氣體具有更高的純度，因為形成結晶過程中有從晶格排斥污染物的傾向。并且已發現通過激光熱解制備的金屬化合物顆粒具有高的結晶度。基本上為結晶態的顆粒可以在適當放大的電子顯微照片中清楚地觀察到晶格象。
在大多數反應條件下，顆粒通常具有單一的結晶相。至少大約90％(重量比)的顆粒具有單一的結晶相。優選至少大約95％(重量比)的顆粒，更優選至少大約99％(重量比)的顆粒，最優選至少大約99.9％(重量比)的顆粒，具有單一、一致的結晶相。
已知鐵存在幾種不同氧化狀態。例如，已知不同化學計量的鐵氧化物，如FeO(立方晶體)，Fe3O4(立方晶體，反尖晶石型結構)，Fe2O3(α-三方結晶，γ-立方晶體，尖晶石型結構)。同樣已觀察到不同化學計量的鐵碳化物，如Fe3C(正交晶的碳化鐵)，Fe7C3(六邊形、擬六邊形或正交的)，Fe5C2(Hagg單斜晶系碳化物)，Fe2C(正交晶的碳化鐵)，Fe20C9，Fe4C和ε-碳化物(FexC，2＜x＜3，六邊形)。激光熱解的使用條件可以改變，以適應形成這些不同的鐵化合物。Bi等，同上文獻，描述了用于在Fe3C和Fe7C3之間進行選擇制備的在特定裝置中的條件。C.電磁屏蔽屏蔽材料可以用于保護敏感電子設備不受電磁干擾。屏蔽材料通常可以有效屏蔽電磁輻射的頻率大于大約1千赫，優選頻率大于大約1兆赫。屏蔽材料可以和另一種材料結合，例如，成一層，形成具有足夠機械強度的外罩，如果屏蔽材料具有足夠的強度，屏蔽材料也可以為電子設備形成外罩。可以選擇地，屏蔽材料可以環繞電子設備，或只環繞電子設備的敏感部位，不包括電子設備任意其它的外殼結構。
屏蔽材料通常包括顆粒裝載層500。如圖5所示，顆粒裝載層500包括混入粘合劑504的磁性顆粒502。可以選擇地，顆粒作為一個層可以被安置在粘合劑的表面。粘合劑可以是導電性的或不導電性的。
顆粒裝載膜500形成屏蔽材料或屏蔽材料的組成部分。屏蔽材料應該阻止電磁譜中至少在所需頻率范圍內電磁干擾的傳播。優選屏蔽材料在頻率譜中選擇的部分對電磁輻射具有高度吸收性。
優選的磁性顆粒包括上面描述的納米級顆粒。可以對顆粒選擇，以吸收在所需頻率范圍內的電磁輻射，優選在相對高的電磁范圍內。如果與單一批次得到的相比需要更寬的吸收范圍，可以使用混合顆粒。通常可以調整材料中顆粒的裝載量，以對特殊應用提供足夠的屏蔽。
因為納米級顆粒的粒徑小，在微弱結合的聚集體被打散后，它們可以在膜中緊密壓縮。緊密壓縮可以產生好的屏蔽特性，因為射線在顆粒之間進行傳播的可能性很小。這種壓縮特征可以導致使用更少量的屏蔽材料即可提供足夠的屏蔽。而且，含有納米級顆粒的屏蔽罩可以更好地符合外罩的結構特征，如在拐角內也不會泄漏輻射。納米級顆粒有益于形成非常薄的平滑膜。
粘合劑504可以為聚合物，包括任意一種可充滿顆粒并形成膜的聚合物。適合的聚合物包括乙烯聚合物和非乙烯聚合物。適合的乙烯聚合物包括，例如聚烯烴如聚乙烯和聚丙烯，含氟聚合物如聚四氟乙烯(Teflon)和聚偏氟乙烯，和它們的共聚物和混合物。適合的非乙烯聚合物包括，例如聚酯如聚甲基丙烯酸甲酯，和聚氨基甲酸乙酯。有用的聚合物也包括導電的聚合物，如摻雜的聚乙炔，聚苯胺，聚吡咯，聚噻吩和聚苯乙烯。幾種導電的聚合物也具有高的介電常數。
聚合物可以包括多種性質改性劑以改進加工性或耐用性，如增塑劑和抗氧劑。如果需要可以添加少量其它顆粒用于增進機械性能和/或導電性。另外，聚合物膜可以包括導電顆粒，如碳纖維，碳黑，石墨或金屬顆粒。
可以選擇地，軟金屬如銦和金可以作為粘合劑。顆粒可以混合于軟金屬中。如果金屬的熔點低于磁性顆粒的熔點，磁性顆粒可以和熔化金屬混合形成所需要的形狀。
在可選擇的實施方案550中，如圖6所示，屏蔽材料包括兩層。屏蔽組合物的第一層包括混合在聚合物基質556中的磁性顆粒554。第一層552類似于圖5所示的顆粒層500。第一層552可任選包括導電成分。第二、導電層558包括導電性成分。第二層558可以由導電金屬形成。例如第二層558可以是和第一、磁性顆粒層相鄰的金屬層。可以選擇地，第二層558可以是聚合物膜。層558的聚合物膜可以包括導電聚合物。不論層558是否包括導電聚合物，導電層558可以包括導電磁性顆粒，如碳纖維，碳黑，金屬顆粒和石墨。
磁性顆粒可以形成更大的組合顆粒，以形成屏蔽材料。參照圖7，組合顆粒包括含有磁性顆粒604的導電粘合劑602。導電粘合劑602可以為導電聚合物或金屬。組合顆粒通常仍舊較小，直徑為毫米級或更小。組合顆粒600可以和粘合劑混合成一層。這層類似于圖5所示的顆粒裝載層，只是組合顆粒代替了磁性顆粒。可以選擇地，組合顆粒600可以和液體混合形成溶液噴灑或旋轉包衣于表面，形成屏蔽材料。
上面描述的實施方案是代表性的說明，而不是限制。本發明另外的實施方案范圍在權利要求內。本領域熟練技術人員可以理解，有實際經驗的人可以對上面描述的方法和裝置作出很多改變，而不偏離本發明的精神和范圍，這些在后附的權利要求中進行限定。
權利要求
1.一種用于電子設備的屏蔽材料，包括EMI屏蔽組合物，其中EMI屏蔽組合物包括磁性顆粒和粘合劑，磁性顆粒基本上是結晶體，其平均直徑小于大約1000nm。
2.如權利要求1的屏蔽材料，其中顆粒的粒徑分布為至少大約95％的顆粒直徑大于平均直徑的大約60％，小于平均直徑的大約140％。
3.如權利要求1的屏蔽材料，其中顆粒包含選自Fe2O3、Fe3O4、Fe3C和Fe7C3的化合物。
4.如權利要求1的屏蔽材料，其中粘合劑包括導電體。
5.如權利要求1的屏蔽材料，其中粘合劑包括導電的有機聚合物。
6.如權利要求1的屏蔽材料，其中導電的有機聚合物選自摻雜的聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩和聚苯乙烯。
7.如權利要求1的屏蔽材料，其中粘合劑包括金屬。
8.如權利要求1的屏蔽材料，其中屏蔽組合物形成一層。
9.如權利要求8的屏蔽材料，還包括和屏蔽組合物形成的層相鄰的導電層。
10.如權利要求9的屏蔽材料，其中導電層包括導電有機聚合物。
11.如權利要求1的屏蔽材料，其中屏蔽組合物形成組合顆粒。
12.如權利要求1的屏蔽材料，其中顆粒的平均直徑大約為5-50nm。
13.如權利要求1的屏蔽材料，其中顆粒的平均直徑大約為5-20nm。
14.一種屏蔽電磁干擾的方法，包括將磁性顆粒插入被屏蔽的電子元件和潛在的電磁干擾源之間的步驟，磁性顆粒基本上為結晶體，平均直徑小于大約1000nm。
15.如權利要求14的方法，其中顆粒的平均直徑大約為5-50nm。
16.如權利要求14的方法，其中顆粒的粒徑分布為至少大約95％的顆粒直徑大于平均直徑的大約60％，小于平均直徑的大約140％。
17.如權利要求14的方法，其中顆粒存在于粘合劑中。
18.一種制備氧化鐵顆粒的方法，包括在反應室中的分子流熱解步驟，其中分子流含有鐵前體、氧化劑和輻射吸收氣體，其中從激光束吸收的熱量進行熱解。
19.如權利要求18的方法，其中激光束由CO2激光器產生。
20.如權利要求18的方法，其中分子流由一維上拉長的噴管產生。
全文摘要
電磁屏蔽材料由磁性顆粒和粘合劑組成的屏蔽組合物制成,其中磁性顆粒平均直徑小于大約1000nm,基本上是結晶體。磁性顆粒可以從Fe
文檔編號H01F1/37GK1277798SQ98810604
公開日2000年12月20日 申請日期1998年10月29日 優先權日1997年10月31日
發明者神部信幸, 畢向欣 申請人:美商納克公司