CN114804641B - 一种电磁屏蔽玻纤和刚性线路板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电磁屏蔽玻纤，包括以下原料：二氧化硅30～45wt％；三氧化二铝25～30wt％；氧化硼1～5wt％；氧化钙5～10wt％；氧化镁7～10wt％；氧化钠0～3wt％；氧化钾2～5wt％；氧化锂0～2wt％；铁基软磁合金0.5～1wt％；铁氧体2～5wt％。本申请提供的电磁屏蔽玻纤中通过引入铁基软磁合金和铁氧体，并调整两者的范围，使得到的电磁屏蔽玻纤根据性能需求具有电磁屏蔽范围广或电阻率高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及电子器件技术领域，尤其涉及一种电磁屏蔽玻纤和刚性线路板。
背景技术
目前刚性线路板(PCB)使用的玻纤是电子级玻璃纤维绝缘布，它是由二氧化硅、三氧化二铝、三氧化硼、氧化钙、氧化镁、氧化纳、氧化钾以及氧化锂按照不同比例混合后熔融，并造丝，织布，最终形成玻璃纤维布。PCB应用的玻纤成份大致为二氧化硅：50～55％、三氧化二铝：20～25％、氧化硼：0～5％、氧化钙：10～15％、氧化镁：10～15％、氧化纳：0～3％、氧化钾：0～5％、氧化锂：0～2％。这种玻纤布DK值大致在4.8～5.5之间，DF大致在0.001～0.004之间。这种玻纤的机械性能和电性能都能满足目前PCB要求，但是这种玻纤会被电磁信号穿过。
PCB由玻纤、树脂和铜箔构成；其中玻纤起着支撑和强化功能，树脂起着粘结并提供一定的DK、DF功能，铜箔承担电流或者信号的通道。PCB承担着电子设备中器件间的信号互联和承载所有器件的功能。随着5G的商用和6G预研逐步完善，芯片间传输的信号频率由8G增加到16G甚至32G以上。这些高频信号均需要从PCB内部的线路通过，PCB内部除了这些高速信号外，还有电源存在；这就造成了电源杂波对高频信号存在干扰。同时不同的线路传输不同的高频信号对附近其它的线路也存在干扰。
为了解决这些干扰问题，PCB在设计时需要增加大量的地层以隔离电源杂波，同时不同高速线路之间也要拉开一定的间距以避免信号干扰。由于这些改进的存在，导致PCB的层数变得很高，而且PCB的布线密度大幅度下降。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种电磁屏蔽玻纤，其具有屏蔽电磁范围广和电阻率高的特点。
有鉴于此，本申请提供了一种电磁屏蔽玻纤，包括以下原料：
优选的，所述铁基软磁合金选自FeSiAl、FeSi、FeNi和FeCo中的一种或多种。
优选的，所述铁氧体选自Mn-Zn铁氧体和Ni-Zn铁氧体中的一种或两种。
优选的，所述铁基软磁合金的含量为0.6～0.9wt％。
优选的，所述铁氧体的含量为2.5～4.0wt％。
优选的，所述二氧化硅的含量为32～40wt％，所述三氧化二铝的含量为26～28wt％。
优选的，所述氧化硼的含量为2～4wt％，所述氧化钙的含量为6～9wt％。
优选的，所述氧化镁的含量为7.5～8.5wt％，所述氧化钠的含量为0.5～2.5wt％。
优选的，所述的电磁屏蔽玻纤，所述氧化钾的含量为2.5～4.5wt％，所述氧化锂的含量为0.5～1.5wt％。
本申请还提供了一种刚性线路板，由电磁屏蔽玻纤、树脂和铜箔制备得到，所述电磁屏蔽玻纤为所述的电磁屏蔽玻纤。
本申请提供了一种电磁屏蔽玻纤，其包括二氧化硅、三氧化二铝、氧化硼、氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾、氧化锂、铁基软磁合金和铁氧体。本申请在电磁屏蔽玻纤中引入铁基软磁合金，其是磁损耗吸波材料，具有屏蔽电磁范围广的优势；而铁氧体具有较高的电阻率，加入至玻纤之后仍可保持良好的绝缘性能；因此，本申请电磁屏蔽玻纤中通过引入铁基软磁合金和铁氧体，并调整两者的范围，使得到的电磁屏蔽玻纤根据产品的使用性能具有电磁屏蔽范围广或电阻率高的特点，而对应的电阻率或电磁屏蔽范围也不会受影响。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
鉴于现有技术中PCB用玻纤不能同时兼顾电磁屏蔽和绝缘性的问题，本申请提供了一种电磁屏蔽玻纤，其通过引入铁基软磁合金和铁氧体，使其除了可以承担现有玻纤所有的功能外，还能提供电磁屏蔽的功能。具体的，本发明实施例公开了一种电磁屏蔽玻纤，包括以下原料：
在本申请提供的电磁屏蔽玻纤中，所述铁基软磁合金具体选自选自FeSiAl、FeSi、FeNi和FeCo中的一种或多种，上述铁基软磁合金源自市售产品。所述铁基软磁合金是一种磁损耗性吸波材料，电阻值在80兆欧以上，在2-28GHZ范围内，反射损耗可以达到-20DB；其具有屏蔽电磁范围广的特点，但是铁基软磁合金的电阻值偏低，添加量过大存在导致PCB绝缘性能降低的风险。所述铁基软磁合金的含量为0.5～2wt％，更具体的，所述软磁合金的含量为0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1.0wt％、1.2wt％、1.5wt％、1.8wt％、2.0wt、2.3wt％或2.5wt％。
所述铁氧体具体选自Mn-Zn铁氧体和Ni-Zn铁氧体中的一种或两种，其源自市售产品；所述铁氧体是一种使用多种氧化物烧结并制作成微粉末的添加物，颗粒度1～8微米，在本申请中其成份比例可具体为四氧化三铁80％、二氧化锰4％、氧化硼5％、氧化锌3％、氧化镁8％。所述铁氧体的电阻率达到100兆欧姆以上，完全可以保证添加后玻纤仍然具有足够良好的绝缘性能。这种铁氧体在面对高频辐射时可以获得较高的导磁率，电磁波易于进入并快速衰减，从而达电磁屏蔽的作用，但是铁氧体可以屏蔽的电磁波频繁范围较铁基软磁合金窄。所述铁氧体的含量为1.5wt％、1.6wt％、1.8wt％、2.0wt％、2.5wt％、2.8wt％、3.0wt％、3.2wt％、3.5wt％、3.7wt％、3.9wt％、4.1wt％、4.6wt％或4.9wt％。
在本申请中，所述铁基软磁合金的含量过高则使玻纤的绝缘性下降，易发生漏电的问题；所述铁氧体的含量过高则在一定频率下出现屏蔽效果差的问题，比如在10GHZ以上的高频下屏蔽性能很好，但是对于50HZ的电源噪声却效果非常差。
在本申请提供的电磁屏蔽玻纤中，所述二氧化硅、三氧化二铝、氧化硼、氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾和氧化锂作为助熔剂，所述二氧化硅的含量为30～45wt％，三氧化二铝的含量为25～30wt％，氧化硼的含量为1～5％，氧化钙的含量为5～10wt％，氧化镁的含量为7～10％，氧化钠的含量为0～3％，氧化钾的含量为2～5％，氧化锂的含量为0～2％；更具体的，所述二氧化硅的含量为32～40wt％，所述三氧化二铝的含量为26～28wt％，所述氧化硼的含量为2～4wt％，所述氧化钙的含量为6～9wt％，所述氧化镁的含量为7.5～8.5wt％，所述氧化钠的含量为0.5～2.5wt％，所述氧化钾的含量为2.5～4.5wt％，所述氧化锂的含量为0.5～1.5wt％。
本申请将上述原料混合后粉碎，粉碎后的颗粒在5mm以下，在经过本领域技术人员熟知的制备过程，即得到电磁屏蔽玻纤。
本申请还提供了一种刚性线路板，其由电磁屏蔽玻纤、树脂和铜箔制备得到，所述电磁屏蔽玻纤为上述方案所述的电磁屏蔽玻纤。
本申请提供了一种电磁屏蔽玻纤，其包括二氧化硅、三氧化二铝、氧化硼、氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾、氧化锂、铁基软磁合金和铁氧体。本申请在电磁屏蔽玻纤中引入铁基软磁合金，其是磁损耗吸波材料，具有屏蔽电磁范围广的优势；而铁氧体具有较高的电阻率，加入至玻纤之后仍可保持良好的绝缘性能；因此，本申请电磁屏蔽玻纤中通过引入铁基软磁合金和铁氧体，并调整两者的范围，使得到的电磁屏蔽玻纤根据产品的使用性能具有电磁屏蔽范围广或电阻率高的特点，而对应的电阻率或电磁屏蔽范围也不会受影响，依然能够满足产品的性能需求。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的电磁屏蔽玻纤进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
二氧化硅：30-45％；三氧化二铝：25-30％；氧化硼：1-5％；氧化钙：5-10％；氧化镁：7-9％；氧化纳：0-3％；氧化钾：2-5％；氧化锂：0-2％；FeSiAl 0.8％；Ni-Zn铁氧体1.5％时，适用信号速率低，电源噪声大，绝缘性能要求高的环境下，比如医疗仪器用电子设备。
实施例2
二氧化硅：30-45％；三氧化二铝：25-30％；氧化硼：1-5％；氧化钙：5-10％；氧化镁：7-9％；氧化纳：0-3％；氧化钾：2-5％；氧化锂：0-2％；FeSiAl 2％；Ni-Zn铁氧体2.5％时，适用于计算机。
实施例3
现有一个8层信号层设计、2层电源层的PCB，为了解决信号干扰问题，一般要设计成一个20层以上的PCB，以便保证没一层信号层之间或者信号层和电源之间都有地层作为屏蔽信号干扰；使用了电磁屏蔽玻纤之后，由于玻纤本身就具有屏蔽功能，只需要8层信号+2层电源+2层地＝12层即可。本初对于效果收益是做的一个简单的计算方式。在实际设计时，由于玻纤本身就有屏蔽功能，还会大幅度的降低PCB厚度，大幅度降低高速信号线的布线难度。
上述实施例3所述的使用举例，如果这个PCB是信号速率低，电源噪声大，绝缘性能要求高的产品，比如医疗仪器，则电磁屏蔽玻纤的成份配比适用如下：二氧化硅：43.2％；三氧化二铝：30％；氧化硼：3％；氧化钙：9％；氧化镁：7％；氧化纳：0.5％；氧化钾：4％；氧化锂：1％；FeSiAl 0.8％；Ni-Zn铁氧体1.5％时，适用信号速率低，电源噪声大，绝缘性能要求高的环境下，比如医疗仪器用电子设备。
上述实施例3所述的使用举例，如果这个PCB是信号速率高的产品，比如计算机、交换机，则电磁屏蔽玻纤的成份配比适用如下：二氧化硅：42％；三氧化二铝：28％；氧化硼：4％；氧化钙：7.5％；氧化镁：8％；氧化纳：1.7％；氧化钾：4.3％；氧化锂：0％；FeSiAl 2％；Ni-Zn铁氧体2.5％。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种电磁屏蔽玻纤，包括以下原料：
2.根据权利要求1所述的电磁屏蔽玻纤，其特征在于，所述铁基软磁合金选自FeSiAl、FeSi、FeNi和FeCo中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的电磁屏蔽玻纤，其特征在于，所述铁氧体选自Mn-Zn铁氧体和Ni-Zn铁氧体中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的电磁屏蔽玻纤，其特征在于，所述铁基软磁合金的含量为0.6～0.9wt％。
5.根据权利要求1所述的电磁屏蔽玻纤，其特征在于，所述铁氧体的含量为2.5～4.0wt％。
6.根据权利要求1所述的电磁屏蔽玻纤，其特征在于，所述二氧化硅的含量为32～40wt％，所述三氧化二铝的含量为26～28wt％。
7.根据权利要求1所述的电磁屏蔽玻纤，其特征在于，所述氧化硼的含量为2～4wt％，所述氧化钙的含量为6～9wt％。
8.根据权利要求1所述的电磁屏蔽玻纤，其特征在于，所述氧化镁的含量为7.5～8.5wt％，所述氧化钠的含量为0.5～2.5wt％。
9.根据权利要求1所述的电磁屏蔽玻纤，其特征在于，所述氧化钾的含量为2.5～4.5wt％，所述氧化锂的含量为0.5～1.5wt％。
10.一种刚性线路板，由电磁屏蔽玻纤、树脂和铜箔制备得到，其特征在于，所述电磁屏蔽玻纤为权利要求1～9任一项所述的电磁屏蔽玻纤。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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