使用一氧化钛(TIO)基材料的电磁干扰(EMI)屏蔽产品的制作方法

本公开整体涉及包括制品、模制主体和可印刷墨的组合物，当被施加至工件诸如电路或电子电路、电路元件或包含此类电路或电路元件的盒时，该组合物可被用于降低电磁干扰(emi)。本公开也涉及相关联的制品、系统和方法。

背景技术：

电子设备诸如可见于计算机、微处理器、计算器、手表、收音机、电视机、移动电话、车辆点火系统、文字处理器等等常常对电磁干扰(emi)敏感。emi可源于多种来源，在许多情况下包括电源和电子设备自身。收音机、电视机和其它通信系统也为可破坏电子设备的功能的emi源，从而导致性能减弱或甚至设备失效。

为确保电子设备的正常操作，期望并且有时必需阻挡(即大幅减少)不期望的emi。阻挡可以是为了减少从给定电路或电路元件向外辐射的emi的量、减少从其它来源朝电路或电路元件向内辐射的emi的量或两者。阻挡，也被称作屏蔽，可通过emi的反射、emi的吸收或两者的组合来实现。在一个通用方法中，具有高电导率(也被称作em屏蔽罩)的金属板或金属箔被用于反射不期望的emi。然而，在一些情况下反射emi可能是不够的并且可引起另外的问题。而且，在非常高的频率诸如千兆赫(ghz)频率下涡电流可降低作为屏蔽材料的金属的效果。在另一个方法中，可使用材料或结构，其主要吸收而不是反射不想要的emi。

技术实现要素：

在射频或微波范围内，陶瓷通常不与高介电损耗相关联。相反它们一般被视为良好的电绝缘材料。然而，我们发现甚至在千兆赫(ghz)频率下某些陶瓷材料特别是一氧化钛(tio)单独或与一种或多种附加组分结合可提供惊人高的介电损耗、磁损耗或两者。出于减轻emi的目的，tio单独或与一种或多种附加组分结合可作为微粒被分散在基质材料中，以生产复合材料，该复合材料可被成型、涂覆、印刷、模制或以其他方式用于各种产品构造中。

组合物以及产品诸如柔性膜、模制主体和可印刷墨可掺入陶瓷粒子，该陶瓷粒子包含一氧化钛(tio)和使用时的一种或多种附加组分，以在兆赫至千兆赫频率下减轻基本的电磁干扰(emi)。膜和主体以及在去除溶剂之后的印刷墨包含复合材料，该复合材料包含分散在基质材料诸如聚合物内的陶瓷tio粒子和使用时的一种或多种附加组分。在1ghz到5ghz的频率范围内复合材料可具有至少0.03、或至少0.1、或至少0.3、或至少0.4的损耗角正切，诸如介电损耗角正切、磁损耗角正切或两者。在此类频率范围内由于陶瓷粒子的损耗角正切的分量可为至少0.01、或至少0.05、或至少0.1。介电损耗角正切为对材料吸收或耗散了多少电磁辐射的量度，并且在下文另外讨论。

在本文我们尤其描述了包含用于减轻emi的复合材料的组合物、制品和墨。复合材料包含基质材料和分散在基质材料内的陶瓷粒子，并且陶瓷粒子为或包含一氧化钛(tio)。

陶瓷粒子可构成复合材料的一部分，该部分为至少10体积％、或至少15体积％但不超过60体积％、或至少25体积％但不超过50体积％。在1ghz到5ghz的范围内复合材料可具有至少0.03、或至少0.1、或至少0.3、或至少0.4的介电耗角正切。

复合材料的介电损耗角正切可具有由于陶瓷粒子的第一损耗角正切分量和由于基质材料的第二损耗角正切分量，并且在1ghz到5ghz的范围内第一损耗角正切分量可为至少0.1、或至少0.2、或至少0.3。在1ghz到5ghz的范围内第二损耗角正切分量可为至少0.01、或至少0.05。

基质材料可为或包括聚合物基质材料，并且聚合物基质材料可为或包括碳氟化合物基聚合物、含氯聚合物、(甲基)丙烯酸酯聚合物、硅氧烷、环氧树脂基聚合物、聚醚聚合物、它们的共聚物或它们的组合。聚合物基质材料可为或包括碳氟化合物基聚合物或共聚物，并且碳氟化合物基聚合物或共聚物可为或包括聚偏二氟乙烯(pvdf)聚合物或共聚物。碳氟化合物基聚合物或共聚物可为或包括四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的三元共聚物。

制品可为或包括具有一根或多根导线的线缆，其中的一个或多个可至少部分地被emi屏蔽层围绕，emi屏蔽层包含复合材料。制品可为或包括包含复合材料的柔性emi屏蔽层，并且此类制品还可包括承载emi屏蔽层的膜。制品也可为或包括具有轮廓形状的刚性/模制主体。

我们也描述适用于印刷在工件上以减轻电磁干扰(emi)的墨，墨包含基质溶液和分散在基质溶液内的陶瓷粒子，其中陶瓷粒子为或包含一氧化钛(tio)。基质溶液可为或包括溶解在溶剂中的聚合物，并且聚合物可为或包括碳氟化合物基聚合物或共聚物。碳氟化合物基聚合物或共聚物继而可为或包括偏聚二氟乙烯(pvdf)聚合物或共聚物。

墨可被构造成用于在溶剂被去除之后生产固体和/或固化的复合材料，该固体和/或固化的复合材料具有作为基质材料的聚合物和分散在基质材料中的陶瓷粒子，并且在1ghz到5ghz的范围内具有至少0.03、或至少0.1、或至少0.3、或至少0.4的介电耗角正切。陶瓷粒子可组成固体和/或固化的复合材料的一部分，该部分为至少10体积％、或至少15体积％但不超过60体积％、或至少25体积％但不超过50体积％。

也讨论了相关的方法、系统和制品。

从下面的详细描述，本申请的这些和其它方面将显而易见。然而，在任何情况下都不应将以上发明内容理解为是对要求保护的主题的限制，该主题仅由如在审查期间可以进行修改的所附权利要求书定义。

附图说明

图1为具有分散在基质材料中的陶瓷tio粒子的复合材料的示意图；

图2为用于高速数据传输应用的高密度连接器线缆的一部分的示意透视图，其中信号导体中的每个被emi屏蔽层围绕；

图3a为包括复合材料层的柔性emi屏蔽层的示意透视图(带有放大插图)；

图3b为已经被施用到emi屏蔽膜诸如图3a中的屏蔽膜的盒(例如微电子板部分)的示意性侧视图或剖面图；

图4为具有轮廓形状以允许将其覆盖并且部分围绕电子元件的刚性/模制emi屏蔽主体的示意透视图；

图5a为其中聚合物粒子没有完全溶解在液体溶剂中的可印刷墨的容器的示意性侧视图或剖面图，墨还包括减轻emi的陶瓷填料粒子，并且图5b为示出在聚合物粒子已经溶解在溶剂中从而得到聚合物溶液之后所得的可印刷墨的相同容器的示意性侧视图或剖面图，墨仍包括陶瓷填料粒子；

图6a为印刷工位的示意性侧视图或剖面图，在该工位处，喷嘴将可印刷墨的涂层递送到所关注的工件诸如电子元件中，并且图6b为在允许经涂覆的墨层已经凝固和/或固化之后工件的类似视图。

图7a为示出用于主体的所测量的介电常数与频率的关系曲线图，该主题由具有作为基质材料的蜡和以20体积％分散在其中的tio陶瓷粒子的复合材料制成；

图7b为示出用于与图7a中主体相同的主体的所测量的介电损耗角正切与频率的关系曲线图；

图7c为示出用于与图7a和图7b中主体相同的主体的所测量的行波损耗与频率的关系曲线图；

图8a为示出用于主体的所测量的介电常数与频率的关系曲线图，该主体由具有作为基质材料的pvdf(聚偏二氟乙烯)和以30体积％分散在其中的tio陶瓷粒子的复合材料制成；

图8b为示出用于与图8a中主体相同的主体的所测量的介电损耗角正切与频率的关系曲线图；

图9为示出用于下述主体的所测量的介电常数与频率的关系曲线图，该主体由具有带有分散在其中的tio和纳米二氧化硅的环氧树脂基质的复合材料制成、以及由环氧树脂单独制成；

图10为示出了用于下述主体的所测量的介电常数与频率的关系曲线图，该主体由具有带有分散在其中的tio和羰基铁粉末的环氧树脂基质的复合材料制成、以及由环氧树脂单独制成；

图11为示出用于下述主体的所测量的介电常数与频率的关系曲线图，该主体由具有带有分散在其中的tio和纳米二氧化硅的环氧树脂基质的复合材料制成、由具有带有分散在其中的tio和y3fe5o12粉末的环氧树脂基质的复合材料制成、由具有带有分散在其中的tio和羰基铁粉末的环氧树脂基质的复合材料制成、由具有带有分散在其中的tio和ba3co2fe24o41粉末的环氧树脂基质的复合材料制成、以及由环氧树脂单独制成；

图12为示出用于与图11中主体相同的主体的所测量的介电损耗角正切与频率的关系曲线图；

图13为示出用于下述主体的磁导率的实部与频率的关系曲线图，该主体由具有带有分散在其中的tio和纳米二氧化硅的环氧树脂基质的复合材料制成、由具有带有分散在其中的tio和y3fe5o12粉末的环氧树脂基质的复合材料制成、由具有带有分散在其中的tio和羰基铁粉末的环氧树脂基质的复合材料制成、以及由具有带有分散在其中的tio和ba3co2fe24o41粉末的环氧树脂基质的复合材料制成；

图14为示出了用于与图13中主体相同的主体的所测量的磁导率的虚部与频率的关系曲线图。

在图中，类似的附图标号命名类似的元件。

具体实施方式

如本文所用，术语“tio”是指化学品一氧化钛，而不是二氧化钛(titania)、tio2、或二氧化钛的子单元。因此，含有二氧化钛的组合物不一定含有tio，并且通常不应当含有tio，除非tio作为与二氧化钛分开的材料被添加到组合物。

至少在一千兆赫到若干千兆赫的频率下，以及在较低频率(例如10mhz到950mhz或到1ghz)和较高频率(例如高达60ghz，例如，在1ghz到60ghz的范围内)下，复合材料可被用于制造emi屏蔽膜、条带、模制主体、墨和可用的其它产品。由于我们已经测量的材料的基本介电损耗角正切，因此在此类频率下复合材料可提供不想要的电磁辐射或emi的显著衰减。复合材料包含分散在基质材料中的粒子，并且通常引起复合材料的总体介电损耗的大多数的粒子可由无机陶瓷材料制成，最通常由一氧化钛(tio)制成。

tio可单独使用或与一种或多种附加组分一起使用。附加组分可为使emi衰减、增强tio的emi衰减效果或两者的物质。示例性附加组分包括纳米二氧化硅诸如疏水纳米二氧化硅(即带有疏水表面调节剂的纳米二氧化硅)、ba3co3fe24o41和y3fe5o12。

代表性的emi衰减材料在图1中示意性地示出为复合材料120。复合材料120可由或可基本上由分散在基质材料121中的陶瓷粒子122组成、或可只包含(连同一种或多种其它构成元素)分散在基质材料121中的陶瓷粒子122。通常在以粉末形式的颗粒中也可包括一种或多种附加组分(未示出)。

为了获得最佳效果，粒子122可全部由纯tio组成，记住，在此类粒子中也可存在其它元素或化合物作为杂质。在其它情况下，粒子122可不为纯tio(如就掺杂的tio或还原的tio而言)。当使用掺杂的tio时，掺杂物可为任何合适的掺杂物，诸如cu、co、ni、cr、mn、mo、nb、vfe、ru、auag、pt、n、s、c、b、p、i和f中的一种或多种。当掺杂tio时，掺杂级可以广泛变化，诸如20ppm或50ppm到5重量％的tio或5重量％的tio。当tio被还原时，所得的材料将为非化学计量的、具有小于1的ti:o比。

粒子122不必具有任何特定的形状、尺寸或尺寸分布，但是可具有多种形状和尺寸。在一些情况下，粒子122可以是至少近似球形。粒子122可具有的粒度或平均粒度为不小于20nm、不小于30nm、不小于40nm、不小于50nm、不小于75nm、不小于100nm、不小于250nm、不小于375nm、或不小于0.5微米，并且不大于100微米、不大于75微米、不大于60微米、不大于50微米或不大于40微米。通常，粒度或平均粒度在50nm到50微米、更典型地0.5微米到10微米的范围内。重要地，也可使用不是球体的形状以及不是提到的那些的尺寸。为了在高频率下提供显著量的介电损耗，粒子122以仅仅多于痕量的量存在于复合材料120中。例如，粒子122可包含或组成复合材料120的一部分，并且该部分通常为复合材料的至少10体积％、15体积％、20体积％、25体积％、30体积％或35体积％，但也通常不超过复合材料的60体积％、55体积％、50体积％、45体积％或40体积％。因此，粒子122可例如组成复合材料120的至少15体积％但不超过60体积％、或至少25体积％但不超过50体积％。

基质材料121可为其中可分散粒子122的任何合适的材料。基质材料通常为固体，但在一些情况下可使用液体基质材料。聚合物材料由于其成本、可用性和对于许多应用期望的材料特性而常常特别合适。如果基质材料121为聚合物，在示例性实施方案中，它可为或包括碳氟化合物基聚合物、含氯聚合物、(甲基)丙烯酸酯聚合物、硅氧烷、环氧树脂基聚合物、聚醚聚合物、它们的共聚物或它们的组合。在其中聚合物基质材料包含碳氟化合物基聚合物或共聚物的情况下，碳氟化合物基聚合物或共聚物可为或包括聚偏二氟乙烯(pvdf)聚合物或共聚物和/或四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的三元共聚物。虽然常常期望聚合物材料121用作基质材料，但它们不是在所有情况下都需要的，并且根据最终用途应用另外可使用非聚合物材料。

根据复合材料120采取的确切形式，它可表现出吸收emi、反射emi或两者。这样，可便利地以其介电损耗并且特别地如以其介电损耗角正切表达的介电损耗来表征材料120。介电损耗角正切为对材料将电磁能耗散为热的能力的量度。如果以其实数部分ε'和其虚数部分ε”来表达材料的介电常数，其中ε＝ε'-iε”，那么给定介电损耗角正切“tanδ”(在本文也指作“tand”)为：

tanδ＝ε”/ε'。

类似地，对于磁性材料，材料的磁导率可以磁导率的实数部分(μ')和磁导率的虚数部分(μ”)来进行定义。因此，表示磁损耗的磁损耗角正切(tanδm)为磁性材料将进入的电磁能耗散成热的能力的量度。磁损耗角正切可被定义为：

tanδm＝μ”/μ'。

大多数材料的损耗介电角正切和磁角正切一般随着增加的电磁频率而降低，这是为什么发现在千兆赫频率下带有基本损耗角正切的材料可具有挑战性。

所公开的复合材料能够在高频率下例如在千兆赫频率下表现出基本的损耗角正切，诸如介电损耗角正切、磁损耗角正切或介电损耗角正切和磁损耗角正切两者。因此，在1ghz到60ghz、1ghz到40ghz、1ghz到20ghz、1ghz到15ghz、1ghz到10ghz或1ghz到5ghz的频率范围内，复合材料120的损耗角正切例如可为至少0.03、或至少0.1、或至少0.3、或至少0.4。陶瓷粒子通常引起复合材料的总介电损耗和磁损耗的大多数，因此，可通过适当地选择基质材料121中陶瓷粒子122的浓度来定制材料120的损耗角正切。

复合材料120的介电损耗角正切可被视为由至少两部分组成：由于陶瓷粒子122的第一损耗角正切分量，以及由于基质材料121的第二损耗角正切分量。当材料120包括其它有介电损耗的组分诸如附加的陶瓷材料时，复合材料120的损耗角正切等于(陶瓷粒子122的)第一损耗角正切加上(基质材料121的)第二损耗角正切，加上附加陶瓷材料的损耗角正切(未示出)。在一些情况下，基质材料121可不显著地有助于复合材料120的总介电损耗，然而在其它情况下，诸如在有介电损耗的聚合物或另一种有介电损耗的材料被用作基质材料121的情况下，它可显著地有助于复合材料120的总介电损耗。例如，碳氟化合物基聚合物(诸如pvdf)或其它有介电损耗的聚合物或其它用作基质材料121的材料在1ghz到5ghz的范围内可具有至少0.01、或至少0.05的损耗角正切(第二损耗角正切分量)。另选地，在此类频率下基质材料121可具有忽略不计的介电损耗。相比之下，在1ghz到30ghz、1ghz到25ghz、1ghz到20ghz、1ghz到15ghz、1ghz到10ghz或1ghz到5ghz频率范围的任何频率范围内，陶瓷粒子122可提供至少0.1、或至少0.2、或至少0.3的损耗角正切(第一损耗角正切分量)。

带有添加的陶瓷诸如tio并且在一些情况下带有一种或多种附加组分的复合材料在宽频率范围内诸如大于0ghz到80hgz、1ghz到40hgz、1ghz到25hgz、1ghz到20hgz、1ghz到15hgz、1ghz到10hgz或1ghz到5hgz可使电磁辐射或能量衰减。可受到影响的另外的频率为亚千兆赫频率，其包括用于射频识别(rfid)产品和系统的13.56mhz、用于fm无线电广播的88mhz到108mhz频带以及由一些手机使用的850mhz到900mhz频带。5ghz之上的频率包括用于收费的5.8ghz、用于标准40ghz比特率数据传输的20ghz、用于未许可的近程数据链路的57ghz到63ghz(60ghz±3ghz)频带以及用于一些汽车防撞雷达系统的24ghz到77ghz频带。

对于一些应用，期望可在ghz频带中的窄频率范围内使进入的电磁能量衰减的设备。具有这个特性的设备有时为通常所说的陷波滤波器、带阻滤波器或带拒波滤波器，并且可被用于在高于或低于预先确定的频带的频率下允许进入的em波时在预先确定的频带内阻挡进入的em能量的通道。此类陷波滤波器可利用一种或多种介电损耗机制中的共振现象，例如，电介质对微波频率的外部电场的响应。

由于陶瓷一般被视为良好的绝缘材料，因此tio以及tio和附加陶瓷材料的组合在使emi衰减上的效果是惊人的。不受理论的束缚，据信tio用于所公开的emi屏蔽应用的适用性至少部分由于其在钛和氧子晶格两者中均高的结构空位和缺陷，这有助于相对高的介电损耗以及相对高的电导率。甚至更惊人的是，已经在高频率下展示了的显著的介电损耗。据信由于对于大多数材料而言介电损耗先前随着增加的频率而降低，因此发现陶瓷粒子在ghz范围内的频率下可使emi衰减是特别惊人和出人意料的。

除基质材料121和陶瓷粒子122之外，出于功能目的或美观目的，复合材料120还可包括其它的构成组分。示例性组分包括本文所讨论的一种或多种附加陶瓷粒子。而且，复合材料120可包括导电粒子诸如金属粒子、金属合金粒子、碳纤维、碳泡和碳泡沫、碳纳米管、金属纳米粒子、金属纳米线、石墨、石墨烯基材料(包括剥离型石墨纳米片、掺杂或未掺杂的石墨烯、石墨烯纳米片、还原的氧化石墨烯、官能化的石墨烯片材以及它们的组合)，以及带有导电涂层的绝缘粒子诸如涂覆金属的玻璃泡。当使用时，此类组分以重量或体积计通常以不小于tio的5％、10％、15％、20％、30％或40％并且以重量或体积计不超过tio的约70％、80％、95％、100％、125％、150％、175％、200％、225％或250％存在。然而，根据应用和期望的特性也可使用其它的量。

复合材料120也可包括附加组分。附加组分的一种类型可为陶瓷诸如cuo、sic、tin等等，其可增加复合物的总介电损耗角正切。

可包括在复合材料120中的附加组分的另一种类型为带有铁磁特性、亚铁磁特性或铁磁特性和亚铁磁特性两者的磁性材料。此类附加组分可包括铝硅铁粉(含有约85％的铁、9.5％的硅和5.5％的铝的合金)、羰基铁(fe(co)5)、镍铁导磁合金(带有约20％的铁和80％的镍的合金)、铁氧体例如mn-zn铁氧体、ni-zn铁氧体、mn-mg-zn铁氧体、mn-cu-zn铁氧体、ba-铁氧体和sr-铁氧体以及石榴石例如yig(钇铁石榴石)、gdig(钆铁石榴石)中的一种或多种。

当使用时，此类附加组分以重量或体积计通常以不小于tio的5％、10％、15％、20％、30％或40％并且以重量或体积计不超过tio的约70％、80％、95％、100％、125％、150％、175％、200％、225％或250％存在。然而，根据应用和期望的特性也可使用其它的量。

这些附加组分可增加复合物120的介电损耗和磁损耗角正切两者。这可有利于某些应用，特别是高频率emi应用，对于近场emi应用和远场emi应用两者，高频率emi应用可得益于有具有高介电损耗角正切和磁损耗角正切两者用于增强的emi性能的复合物。

此外，材料120可包括一种或多种染料以及一种或多种颜料中的至少一种，从而得到期望的着色外观。材料120也可包括用于将tio和(在使用的情况下)一种或多种附加组分最佳分散在基质中的合适的分散剂和表面活性剂。

复合材料120可被成型、涂覆、印刷、模制或以其它方式广泛用于多种产品构造中，所有的多种产品构造都可对减轻emi有用。结合图2至图6b示出并描述了一些代表性产品。读者将理解的是，结合复合材料120讨论的特征、特征结构和选项中的任一个或全部都可用于这些各种产品实施方案中的任一个。

高密度连接器线缆210在图2中示出。可例如用作用于高速数据传输应用的连接器线缆的线缆210包括跨越线缆210的长度的多个金属信号导体212，导体212嵌入柔性绝缘体214诸如低介电损耗聚合物并且通过该绝缘体固定在适当的位置。导体212可被构造为差分对或以任何其它期望的方式用于数据传输。虽然示出了十二个导体212并且将其布置成两行，每行六个，但可使用少于或多于十二个导体，并且可将其布置成不同的行数和列数。在一个此类另选的实施方案中，线缆可具有仅一个导体或仅两个导体。为了降低emi对发射的信号的影响，并且/或者为了降低由线缆210发出的emi的量，导体212中的每个都被emi屏蔽层220围绕，其中应当理解的是，屏蔽层220由复合材料120制成。屏蔽层220在线缆210的制造期间可例如通过模具被挤出。当从垂直于线缆210的长度的横截面观察时，屏蔽层220被示出为完全围绕它们相应的导体212，但在另选的实施方案中给定屏蔽层可围绕一组两个或更多个导体，并且在又一实施方案中屏蔽层可仅仅部分围绕导体中的一个、两个或更多个。部分围绕可例如通过以下emi屏蔽层来实现：在垂直的横截面中跨越给定行的两个或三个导体或更多，但在邻近的导体212之间以v形形状周期性地起伏，以便部分围绕每个导体。

柔性emi屏蔽膜310在图3a中示出。膜310包括emi屏蔽层320和任选的层324。emi屏蔽层320由可与复合材料120相同或类似的复合材料制成，并且因此被示出为具有分散在基质材料321中的陶瓷粒子322，假设陶瓷粒子322包含tio。膜310和层320具有允许它们弯曲的相应的厚度和材料组合物，因此，膜310为柔性的并且被示出为卷成膜卷。在一些实施方案中，任选的层324可被省略，使得膜310仅由emi屏蔽层320组成。在其它实施方案中，可包括任选的层324。任选的层324附接到屏蔽层320并且可例如为或包括承载emi屏蔽层320的载体膜、或粘合剂层、或剥离衬垫。任选的层324通常由另一种聚合物材料制成，但也可使用另选的材料。在又一实施方案中，膜310可包括聚合物或其它材料的附加层。

出于减轻emi的目的，柔性emi屏蔽膜310或其各种变型可被用作条带，一个或多个块可从该条带中切割，并且被附着到工件诸如电路、电路元件或包含此类电路或电路元件的盒。就这一点而言，图3b示出了已经被施用emi屏蔽膜诸如图3a中的屏蔽膜的微电子板的盒303的示意图。盒303容纳电路，该电路包括一些集成电路(ic)304、(ic)306和经由电路板彼此藕接的大规模集成电路(lsi)305。这些设备以及电路本身可包括其它电子电路元件诸如处理器、协处理器、存储设备、晶体管、电阻器、电容器、电感器、传输线和导体。线缆307将电路耦接到一个或多个其它设备。盒303可由任何合适的材料制成，例如通过反射屏蔽emi的厚金属。然而，盒具有孔303a，该孔可允许来自电路的emi向外辐射(见箭头301a)，并且还可允许源于外源的emi进入盒303并且破坏电路(见箭头301b)。为减轻与孔303a相关联的此类问题，可将第一emi屏蔽膜310a和/或第二emi屏蔽膜310b施用至盒303以覆盖孔303a。屏蔽膜310a、屏蔽膜310b可与上文所讨论的emi屏蔽膜310相同或类似。此外，如果使用屏蔽膜310a、屏蔽膜310b两者，那么此类膜可相同或不同。

出于减轻emi的目的，本文所公开的复合材料也可被模制成各种尺寸、形状和构型的刚性或柔性主体。模制主体常常具有轮廓形状以使得其可部分地包封或以其他方式覆盖电路、电路元件或其它设备。此类主体在图4中示出。在那个图中，系统410包括emi屏蔽主体420和电子电路元件412。元件412可通过任何已知的手段例如通过表面安装技术附接到电路板或其它基板。主体420的尺寸和形状被设定为适配在元件412上。就这一点而言，主体420具有成轮廓以形成浅腔420b的下表面420a，当主体420被放置在元件412的顶上时，浅腔420b与电路元件412配合或以其他方式接收电路元件412，如图所指出的那样。在一些情况下，可通过模制过程将主体420在元件412上原位形成。主体420由与复合材料120相同或类似的复合材料制成，并且包括tio陶瓷粒子。由于复合材料的基本介电损耗，主体420有效地吸收或以其他方式阻挡可妨碍电路元件412的操作的来自外源的emi以及可由元件412发出的emi。

所公开的复合材料可采取的又一形式为墨，如图5a和图5b示意性地示出。在图5中，产品510包括盛装可印刷墨520的容器502。墨520包括溶剂521，在溶剂521内为分散的陶瓷粒子522和聚合物粒子523。陶瓷粒子522由tio制成或包括tio，并且可与上文所讨论的陶瓷粒子122相同或类似。聚合物粒子523由聚合物材料块制成或包括聚合物材料块。聚合物材料可与上文结合基质材料所讨论的聚合物材料中的任一种相同或类似。因此，聚合物粒子523的聚合物材料可为或包括例如碳氟化合物基聚合物、含氯聚合物、(甲基)丙烯酸酯聚合物、硅氧烷、环氧树脂基聚合物、聚醚聚合物、它们的共聚物或它们的组合。在其中聚合物材料包含碳氟化合物基聚合物或共聚物的情况下，碳氟化合物基聚合物或共聚物可为或包括聚偏二氟乙烯(pvdf)聚合物或共聚物和/或四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的三元共聚物。溶剂521可为任何合适的溶剂，并且在示例性实施方案中其为聚合物粒子523可溶解在其中的液体。典型的溶剂包括二甲基甲酰胺(dmf)、n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)、异丙醇(ipa)、四氢呋喃(thf)、苯和丙酮，但这些不应被视为限制性的。墨520也可包括其它构成组分，诸如赋予墨期望的颜色的一种或多种染料和/或颜料。墨520也可包括纯导电粒子，诸如上文结合复合材料120所述的那些中的任一种。此外，墨可包括用于将填料最佳分散在聚合物溶液中的合适的分散剂和表面活性剂。

在其中聚合物粒子523允许溶解在溶剂521中的情况下，墨520可为在聚合物粒子已经溶解后变成成品墨的前体或中间产物。此类成品墨520'被示为在图5b中的成品510'。与图5a类似，墨520'驻留在相同的容器502中并且包含与前体墨520相同的陶瓷粒子522。取代图5a中的溶剂521和聚合物粒子523，墨520'包含“浆”或聚合物溶液521'，其可为溶剂521和源于(现已溶解)聚合物粒子523的聚合物链的液体混合物。

图5a和图5b中的墨可印刷、涂覆、喷涂或以其他方式施用至所关注的诸如电路、电路元件、容器、膜、基板或其它所关注的工件的表面，并且随后干燥以生产成品(固体)复合材料。可定制在初始墨中陶瓷粒子522的浓度，使得固化的(干燥或固体)复合材料在1ghz到5ghz的范围内具有至少0.15、或至少0.2、或至少0.3、或至少0.4的介电损耗角正切。为实现这些结果，陶瓷粒子可组成干燥复合材料的一部分，该部分为至少10体积％、或至少15体积％但不超过60体积％、或至少25体积％但不超过50体积％。

图6a和图6b示出墨如何被施用至电子电路元件然后干燥。在图6a中，安装到电路板或其它基板606的电路元件604接近喷嘴601定位在印刷工位610处。喷嘴601连接到以液体形式的墨诸如墨520或墨520'的供应源，并且分配来自喷嘴601的出口601a的墨，墨如箭头620所指出的那样流经喷嘴并且离开出口。被分配的墨因此形成在元件604上的液体涂层、膜或层。如果需要，当(不论连续地还是间歇地)分配墨时可提供在工件(例如，基板606或元件604)和喷嘴之间的相对运动，以便形成被分配的墨的多个不同的涂层和/或延伸的涂层。在图6b中，在工位611处被分配的墨在元件604的顶上形成了涂层620'，工位611可与涂覆工位610相同或为独立的干燥工位。在图中的涂层620'表示在干燥后并且在去除溶剂后的涂覆墨，但其可另选地表示在去除溶剂前墨仍然润湿时的涂覆墨。在任一种情况下，涂层620'在高频率下都为电路元件604或为其施用到的任何其它工件大大减轻了emi。

也可提供各种制品、墨和方法。例如，以下所枚举的项目举例说明了特定的、非限制性的实施方案以有助于理解本公开。

项目1为包含用于减轻电磁干扰(emi)的复合材料的组合物，复合材料包含基质材料；以及分散在基质材料内的陶瓷粒子；其中陶瓷粒子包含一氧化钛(tio)。

项目2为根据项目1所述的组合物，其中复合材料包含10体积％到60体积％的陶瓷粒子。

项目3为根据前述项目中任一项所述的组合物，其中复合材料包含15体积％到60体积％的陶瓷粒子。

项目4为根据前述项目中任一项所述的组合物，其中复合材料包含15体积％到50体积％的陶瓷粒子。

项目5为根据前述项目中任一项所述的组合物，其中复合材料具有至少0.15的介电损耗角正切。

项目6为根据前述项目中任一项所述的组合物，其中复合材料具有至少0.2的介电损耗角正切。

项目7为根据前述项目中任一项所述的组合物，其中复合材料具有至少0.3的介电损耗角正切。

项目8为根据前述项目中任一项所述的组合物，其中复合材料具有至少0.4的介电损耗角正切。

项目9为根据项目4至7中任一项所述的组合物，其中介电损耗角正切具有由于陶瓷粒子的第一损耗角正切分量和由于基质材料的第二损耗角正切分量，并且其中第一损耗角正切分量为至少0.1。

项目10为根据项目4至8中任一项所述的组合物，其中介电损耗角正切具有由于陶瓷粒子的第一损耗角正切分量和由于基质材料的第二损耗角正切分量，并且其中第一损耗角正切分量为至少0.2。

项目11为根据项目4至9中任一项所述的组合物，其中介电损耗角正切具有由于陶瓷粒子的第一损耗角正切分量和由于基质材料的第二损耗角正切分量，并且其中第一损耗角正切分量为至少0.3。

项目12为根据项目4至10中任一项所述的组合物，其中第二损耗角正切分量为至少0.01。

项目13为根据项目4至11中任一项所述的组合物，其中第二损耗角正切分量为至少0.05。

项目14为根据项目4至12中任一项所述的组合物，其中介电损耗角正切具有由于陶瓷粒子的第一损耗角正切分量和由于基质材料的第二损耗角正切分量，并且其中第二损耗角正切分量为至少

项目15为根据项目4至14中任一项所述的组合物，其中介电损耗角正切在1ghz到60ghz的范围内。

项目16为根据项目4至15中任一项所述的组合物，其中介电损耗角正切在1ghz到25ghz的范围内。

项目17为根据项目4至16中任一项所述的组合物，其中介电损耗角正切在1ghz到15ghz的范围内。

项目18为根据项目4至16中任一项所述的组合物，其中介电损耗角正切在1ghz到10ghz的范围内。

项目19为根据项目4至16中任一项所述的组合物，其中介电损耗角正切在1ghz到5ghz的范围内。

项目20为根据前述项目中任一项所述的组合物，还包含一种或多种附加组分。

项目21为根据前述项目中任一项所述的组合物，其中一种或多种附加组分包括磁性材料和导电材料中的至少一种。

项目22为根据项目20至21中任一项所述的组合物，其中一种或多种附加组分包括纳米二氧化硅、羰基铁、ba3co3fe24o41、y3fe5o12和胶态二氧化硅中的至少一种。

项目23为根据项目22所述的组合物，其中纳米二氧化硅为疏水纳米二氧化硅。

项目24为根据项目22所述的组合物，其中一种或多种附加组分包括羰基铁。

项目25为根据项目22所述的组合物，其中一种或多种附加组分包括ba3co3fe24o41。

项目26为根据项目22所述的组合物，其中一种或多种附加组分包括y3fe5o12。

项目27为根据项目22所述的组合物，其中一种或多种附加组分包括胶态二氧化硅。

项目28为根据前述项目中任一项所述的组合物，其中基质材料包括聚合物基质材料。

项目29为根据项目28所述的组合物，其中聚合物基质材料可为或包括碳氟化合物基聚合物、含氯聚合物、(甲基)丙烯酸酯聚合物、硅氧烷、环氧树脂基聚合物、聚醚聚合物、它们的共聚物或它们的组合。

项目30为根据项目28所述的组合物，其中聚合物基质材料包括碳氟化合物基聚合物或共聚物。

项目31为根据项目30所述的组合物，其中碳氟化合物基聚合物或共聚物包括偏聚二氟乙烯聚合物或共聚物。

项目32为根据项目30所述的组合物，其中碳氟化合物基聚合物或共聚物包括四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的三元共聚物。

项目33为根据前述项目中任一项所述的组合物，其中组合物作为至少部分地围绕线缆的一根或多根导线的emi屏蔽层存在，该线缆包括一根或多根导线。

项目33为根据前述项目中任一项所述的组合物，其中组合物作为柔性emi屏蔽层的组分存在。

项目35为根据项目33所述的组合物，还包括用于承载emi屏蔽层的膜。

项目36为根据前述项目中任一项所述的组合物，其中组合物为呈具有轮廓形状的刚性主体的形式。

项目37为根据前述项目中任一项所述的组合物，呈适于印刷在工件上用于减轻电磁干扰的墨的形式。

项目38为根据项目33所述的组合物，其中基质材料包含聚合物并且其中基质材料存在于溶剂中。

项目39为根据项目38所述的组合物，其中聚合物包括碳氟化合物基聚合物或共聚物。

项目40为根据项目39所述的组合物，其中碳氟化合物基聚合物或共聚物包括偏聚二氟乙烯聚合物或共聚物。

项目41为根据项目38至40中任一项所述的组合物，其中墨被构造成用于在去除溶剂后生产固体或固化的复合材料，固体或固化的复合材料具有作为基质材料的聚合物和分散在基质材料中的陶瓷粒子，固化的复合材料或固化的固体复合材料在1ghz到25ghz的范围内具有至少0.15的介电损耗角正切。

项目42为根据项目41所述的组合物，其中固体或固化的复合材料包含至少10体积％陶瓷粒子。

项目43为根据前述项目中任一项所述的组合物，其中复合材料具有至少0.01的磁损耗角正切。

项目44为根据前述项目中任一项所述的组合物，其中复合材料具有至少0.03的磁损耗角正切。

项目45为根据前述项目中任一项所述的组合物，其中复合材料具有至少0.05的磁损耗角正切。

项目46为根据前述项目中任一项所述的组合物，其中复合材料具有至少0.01的组合介电损耗角正切和磁损耗角正切。

项目47为根据前述项目中任一项所述的组合物，其中复合材料具有至少0.03的组合介电损耗角正切和磁损耗角正切。

项目48为根据前述项目中任一项所述的组合物，其中复合材料具有至少0.05的组合介电损耗角正切和磁损耗角正切。

项目49为根据前述项目中任一项所述的组合物，其中组合物为用于抑制emi的陷波滤波器的元件。

项目50为屏蔽电子设备免受电磁干扰的方法，包括：提供电子设备；并且将根据前述权利要求中任一项所述的制品组合物靠近电子设备放置。

项目50a为根据项目50所述的方法，其中放置包括靠近电子设备原位来形成emi屏蔽制品。

项目51为根据项目50所述的方法，其中放置包括提供墨并且靠近电子设备施用墨。

项目52为根据项目51所述的方法，其中施用墨包括用墨涂覆电子设备。

项目53为根据项目51所述的方法，其中放置包括提供emi屏蔽条带并且从emi屏蔽条带中取一片作为emi屏蔽制品供使用。

项目54为根据项目49所述的方法，其中放置包括将emi屏蔽制品粘附到电子设备。

项目55为根据项目49所述的方法，其中放置包括用emi屏蔽制品覆盖电子设备。

项目56为根据项目49所述的方法，其中放置包括在至少一个横截面平面上用emi屏蔽制品至少部分地围绕电子设备。

项目57为根据项目56所述的方法，其中放置包括在至少一个横截面平面上用emi屏蔽制品完全围绕电子设备。

项目58为根据项目49所述的方法，其中复合材料还包含一种或多种染料和一种或多种颜料中的至少一种。

项目59为根据项目49至58中任一项所述的方法，其中复合材料还包含至少一种导电粒子。

项目60为根据项目59所述的方法，其中导电粒子包括金属粒子、金属合金粒子、碳纤维、碳泡和碳泡沫、碳纳米管、金属纳米粒子、金属纳米线、石墨、石墨烯基材料(包括剥离型石墨纳米片、掺杂或未掺杂的石墨烯、石墨烯纳米片、还原的石墨烯氧化物、官能化的石墨烯片材以及它们的组合)以及带有导电涂层的绝缘粒子中的一种或多种。

项目61为根据项目49至60中任一项所述的方法，其中电子设备包括一种或多种电子电路和/或一种或多种电子电路元件。

项目62为根据项目61所述的方法，其中电子设备包括电子电路元件，并且电子电路元件包括一种或多种集成电路(ic)、大规模集成电路(lsi)、处理器、协处理器、存储设备、晶体管、电阻器、电容器、电感器、传输线和/或导体。

项目563为根据通过项目49至62中任一项所述的方法制备的制品或系统。

实施例

上述原理被用于制造由复合材料制成的若干制品，该复合材料包含tio填料粒子以在高频率下提供基本的介电损耗角正切。所使用的材料如下：

实施例1：带有蜡基质材料和有介电损耗的tio填料的复合物。

在研钵中手动地研磨可直接使用的tio粉末并且捣碎以消除任何较大附聚物。在高速混合器(speedmixer)(型号dac150.1fvz，购自南卡罗来纳州兰德勒姆的法莱克泰克有限公司(flactekinc.,landrum,sc))中将化学计算量的tio粉末与石蜡混合物(calwax8345与石蜡分别为4:1重量比的共混物)干混。将所得的混合物放入预设定为150℃的烘箱中10分钟。一旦蜡熔融，就随后将混合料倾注到铝称重盘中。一旦模具冷却并且硬化成固体，就将所得的复合材料的小球取出。在复合物中的tio的量为约57.8重量％，其对应于约20体积％的负载。复合物小球随后被切割成用于介电同轴测量的环形体。环形体具有2.54cm的外径、1.10cm的内径和3mm到4mm的厚度(或高度或长度)。使用耦接到damaskos型号100t的空气同轴测试固定装置(damaskosmodel100taircoaxialtestfixture)(购自宾夕法尼亚州康科德维尔的达马斯科斯有限公司(damaskosinc.,concordville,pa))的安捷伦e8363c网络分析仪(agilente8363cnetworkanalyzer)(购自加利福尼亚州圣克拉拉的安捷伦科技(agilenttechnologies,santaclara,ca))在ghz频率范围内计算络合物介电特性。

tio/蜡复合物的介电常数(dk)在低千兆赫频率(例如1ghz至2ghz)下的约20至21到在较高千兆赫频率(例如5ghz)下的约15的范围内，如图7a所示。不带有tio填料的石蜡单独在相同的千兆赫频率范围内的介电常数(dk)为约2.2。

实施例1样品表现出在1ghz下为约0.3并且在5ghz下为约0.5的介电损耗角正切(tand)，如图7b所示。此类介电损耗角正切足够高以可用于与emi有关的屏蔽材料和吸收材料。不带有tio填料的石蜡单独在相同的千兆赫频率范围内的介电损耗角正切为约0.002至0.005。因此，tio填料几乎仅引起复合材料的高介电损耗角正切，如图7b所示。

使用早前所述的相同的介电测量技术对相同的实施例1样品进行行波损耗对频率的测量，并且结果示于图7c。结果展示在所示频率下这个实施例中的复合材料可降低emi干涉波。

实施例2：带有pvdf基质材料和有介电损耗的tio填料的复合物。

在热板上使已测量的量的高纯度tio和pvdf聚合物粉末在玻璃烧杯中在t＝250℃下熔融共混10分钟。将一滴含氟表面活性剂fc-4430添加到混合物中。所得的混合物被倾注到由间隔物分开的铝板(1mm至2mm厚并且尺寸为10cm×10cm)上并且在卡弗实验室用压机(carverlaboratorypress)(型号2699，购自印第安纳州沃巴什的卡弗有限公司(modelno.2699,obtainedfromcarverinc.,wabash,in))中在58.84的载荷下在t＝200℃下热压制15分钟。

热压制复合物随后被允许冷却至室温，其中其硬化成固体，并且随后被切割成具有2.54cm的外径、1.10cm的内径和2mm至3mm的厚度(或高度或长度)的环形体。在复合物中tio的量为约54.09重量％，其对应于约30体积％的负载。使用耦接到damaskos型号100t的空气同轴测试固定装置(damaskosmodel100taircoaxialtestfixture)的安捷伦e8363c网络分析仪(agilente8363cnetworkanalyzer)在ghz频率范围内计算络合物介电特性。

图8a和图8b示出了1ghz到5.5ghz实施例2的tio/pvdf复合材料的所测量的介电响应。不带有tio填料的基体聚合物pvdf单独在所测量的频率范围(从1ghz到5.5ghz)内具有约3.0的介电常数(dk)并且在相同的千兆赫频率范围内具有约0.1至0.8的介电损耗角正切(tand)。

比较例：环氧树脂对照样品

环氧树脂购自马萨诸塞州丹佛斯的itw得复康(itwdevcon,danvers,ma)。将10g的这种双组份环氧树脂(重量比1:1)放在小塑料广口瓶中并且放在高速混合器(西门子(siemens)，dac150fvz，以rpm＝20000旋转2分钟)中。将混合物放入预设定在80℃的烘箱中4小时。

一旦环氧树脂样品(100重量％环氧树脂)完全固化，就从塑料广口瓶(用作模具)中取出样品。随后将复合物样品加工成环形样品或圆环形样品(外径＝0.70cm(0.275英寸)并且内径＝0.30cm(0.120英寸)，厚度＝3mm至6mm)样品用于电磁同轴测量。

在室温下使用圆环形样品使用耦接到damaskos型号m07t的空气同轴测试固定装置(damaskosmodelm07taircoaxialtestfixture)的安捷伦e8363c网络分析仪(agilente8363cnetworkanalyzer)根据s参数在0.1ghz至18ghz频率范围内计算络合物介电特性和磁特性。

实施例3：带有环氧树脂基质材料和有介电损耗的tio填料的复合物。

使用高速干混技术将1重量％的疏水纳米二氧化硅添加到高纯度tio粉末(7.8g)中。将所得的混合物添加到在小塑料广口瓶中的环氧树脂(2.2g)中并且放在高速混合器(西门子(siemens)，dac150fvz，以rpm＝20000旋转2分钟)中以制制备合物。将混合料放入预设定在80℃的烘箱中4小时。一旦环氧树脂复合物完全固化，就从塑料广口瓶(其用作模具)中取出复合物混合料。随后将复合物样品加工成环(即圆环)形样品(外径＝0.70cm(0.275英寸)并且内径＝0.30cm(0.120英寸)，厚度＝3mm至6mm)样品用于电磁同轴测量。

在室温下使用圆环形样品使用耦接到damaskos型号m07t的空气同轴测试固定装置(damaskosmodelm07taircoaxialtestfixture)的安捷伦e8363c网络分析仪(agilente8363cnetworkanalyzer)根据s参数在0.1ghz至18ghz频率范围内计算络合物介电特性和磁特性。

图9示出了2ghz到16ghz实施例3和比较例a复合材料的所测量的介电响应正切。在图11至图14中将实施例3的介电常数、正切、磁导率和tan(磁)与其它实施例的介电常数、正切、磁导率和tan(磁)进行比较。

实施例4：带有环氧树脂基质材料和tio-yig填料的复合物。

使用作为介质的乙醇在玻璃烧杯中使用modelikaultra-turraxt-25匀化器(购自北卡罗来纳州威明顿的ika工程有限公司(ikaworks,inc.,wilmington,nc))将化学计算量的tio粉末(20g)与yig粉末(20g)混合(匀化30分钟)。tio与yig的比保持在1:1(重量比)。一旦完全混合，就干燥混合物(tio-yig)。使用高速干混技术将1重量％的疏水纳米二氧化硅添加到该混合物中。将所得的混合物添加到在小塑料广口瓶中的环氧树脂(2.2g)中并且放在高速混合器中以制备复合物。将混合料放入预设定在80℃的烘箱中4小时。一旦环氧树脂复合物完全固化，就从塑料广口瓶(用作模具)中取出复合物混合料。随后将复合物样品加工成环形样品或圆环形样品(外径＝0.70cm(0.275英寸)并且内径＝0.30cm(0.120英寸)，厚度＝3mm至6mm)样品用于电磁同轴测量。

在室温下使用圆环形样品使用耦接到damaskos型号m07t的空气同轴测试固定装置(damaskosmodelm07taircoaxialtestfixture)的安捷伦e8363c网络分析仪(agilente8363cnetworkanalyzer)根据s参数在0.1ghz至18ghz频率范围内计算络合物介电特性和磁特性。

在图11至图14中将实施例4的介电常数、正切、磁导率和tan(磁)与其它实施例的介电常数、正切、磁导率和tan(磁)进行比较。

实施例5：带有环氧树脂基质材料和tio-cip填料的复合物。

以与实施例4样品相同的方式制备实施例5样品，不同的是，使用20g的cip粉末替代20g的yig粉末以制备填料材料。

在室温下使用圆环形样品使用耦接到damaskos型号m07t的空气同轴测试固定装置(damaskosmodelm07taircoaxialtestfixture)的安捷伦e8363c网络分析仪(agilente8363cnetworkanalyzer)根据s参数在0.1ghz至18ghz频率范围内计算络合物介电特性和磁特性。

图10示出了2ghz到18ghz实施例5和比较例a复合材料的所测量的介电响应正切。在图11至图14中将实施例5的介电常数、正切、磁导率和tan(磁)与其它实施例的介电常数、正切、磁导率和tan(磁)进行比较。

实施例6：带有环氧树脂基质材料和tio-co2z铁氧体填料的复合物。

以与实施例4样品相同的方式制备实施例6样品，不同的是，使用20g的co2z铁氧体粉末替代20g的yig粉末制备填料材料。

在室温下使用圆环形样品使用耦接到damaskos型号m07t的空气同轴测试固定装置(damaskosmodelm07taircoaxialtestfixture)的安捷伦e8363c网络分析仪(agilente8363cnetworkanalyzer)根据s参数在0.1ghz至18ghz频率范围内计算络合物介电特性和磁特性。

在图11至图14中将实施例3的介电常数、正切、磁导率和tan(磁)与其它实施例的介电常数、正切、磁导率和tan(磁)进行比较。

在不脱离本发明的实质和保护范围的前提下，对本发明进行的各种修改和更改对于本领域内的技术人员来说将显而易见，并且应当理解，本发明不应当限制于本文示出的示例性实施方案。除非另外指明，否则读者应该假设一个所公开的实施方案的特征结构也可应用到所有其它所公开的实施方案。而且，虽然本公开为了便利常常使用单数形式诸如“一个”和“该”，但应当理解的是，单数旨在包括复数，除非明确指定单独的单数或从上下文清楚看出要求单独的单数。另外，本文所参考的所有美国专利、专利申请出版物、期刊文章、参考文献和其它专利或非专利文档全文以引用方式并入并且用于所有目的。