專利名稱：一種復合板、超材料及制備方法
一種復合板、超材料及制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及人工電磁材料領域，尤其涉及一種復合板、復合板的制備方法、超材料的制備方法及超材料。
背景技術：
超材料是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復合結構或復合材料。通過在材料的關鍵物理尺度上的結構的有序設計，可以突破某些表面自然規(guī)律的限制，從而獲得超出自然界固有的普通性質(zhì)的超常材料功能。超材料的性質(zhì)和功能由制作超材料的基體材料和人工設計的金屬微結構一起實現(xiàn)。
目前的超材料主要是通過在熱固性玻璃纖維增強高分子樹脂基覆銅板上制作金屬線實現(xiàn)。主要介質(zhì)基板材料為線路板行業(yè)所使用的絕緣材料FR4、PTFE、聚酰亞胺等。使用FR4、聚酰亞胺為基材，其介電損耗較大，影響超材料性能。而使用PTFE基板，其成本非常高，導致超材料總成本大幅上升，限制了超材料的規(guī)?；瘧?。聚烯烴一類的熱塑性高分子樹脂材料介電損耗低，接近PTFE。但由于大部分的聚烯烴材料極性較小，表面粘結性較差。目前使用電鍍的方式對聚烯烴類基材進行覆銅，但電鍍方式的成本高，廢水廢液多，具有較高的污染，而且其與銅的結合力較差，無法滿足加工要求。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有的電鍍覆銅成本高、污染嚴重的問題，提供一種使用熱輥壓機對聚苯乙烯基板表面覆金屬箔的制備方法，獲得所需的復合板。本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是提供一種復合板的制備方法，包括以下步驟SI、在聚苯乙烯基板上和/或下表面依次覆上熱熔膠、金屬箔形成預壓復合板；S2、將預壓復合板放入熱輥壓機中，熱壓形成復合板，其中，熱壓溫度為121 280。。。進一步地，步驟S2中的熱壓溫度為14(T220°C。進一步地，步驟S2中的熱壓溫度為18(T200°C。進一步地，步驟S2中的輥壓壓力為2 40kg/cm2。進一步地，步驟S2中的輥壓壓力為5 30kg/cm2。進一步地，步驟S2中的輥壓壓力為l(T20kg/cm2。進一步地，步驟S2中的輥壓速度為I. f 30m/min。進一步地，步驟S2中的輥壓速度為5 25m/min。進一步地，步驟S2中的輥壓速度為12 20m/min。進一步地，所述熱熔膠為TPU熱熔膠、PU熱熔膠、PO熱熔膠或EVA熱熔膠。進一步地，所述金屬箔為銅箔、銀箔或鋁箔。進一步地，所述金屬箔的厚度為O. 005、. 15毫米。
本發(fā)明的上述制備方法具有以下有益效果聚苯乙烯的介電損耗小且成本低，有利于獲得損耗小及成本低的超材料；采用熱輥壓機熱壓的方式在聚苯乙烯基板上覆金屬箔(例如銅箔)的制備方法簡化了生產(chǎn)工藝、降低了成本，并且無污染，而且貼覆的金屬箔的剝離強度滿足了超材料的加工要求，因此由該方法制備的復合板可以廣泛應用在超材料加工領域。當然，由該制備方法得到的復合板還可以應用到其它領域，例如傳統(tǒng)的覆銅板領域。另外，由于該制備方法的熱壓溫度較高，通過熱輥和金屬箔之間的巨大溫差可以使熱熔月父的融化速度加快，棍壓速度大幅提聞，生廣效率提聞。另外本發(fā)明還提供了一種復合板，所述復合板由上述的制備方法所制備。另外本發(fā)明還提供了一種超材料的制備方法，包括以下步驟SI、根據(jù)上述的制備方法制備復合板； S2、在復合板的金屬箔上加工出預定幾何圖案的人造微結構。進一步地，所述人造微結構的加工方式為蝕刻、電鍍、光刻、鉆刻或離子刻。本發(fā)明還提供了一種超材料，所述超材料由上述的制備方法所制備。本發(fā)明的超材料具備如下有益效果聚苯乙烯的介電損耗小且成本低，有利于獲得損耗小及成本低的超材料；貼覆的金屬箔剝離強度滿足了超材料的加工要求，因此超材料可以在通信領域廣泛應用。

圖I本發(fā)明的復合板的加工流程圖；圖2是依據(jù)本發(fā)明一實施例的能夠?qū)崿F(xiàn)透波功能超材料的結構示意圖；圖3是依據(jù)本發(fā)明一實施例的能夠?qū)崿F(xiàn)吸波功能的超材料的人造微結構圖案排布；圖4是依據(jù)本發(fā)明一實施例的能夠?qū)崿F(xiàn)極化轉(zhuǎn)換的超材料的人造微結構圖案排布；圖5是依據(jù)本發(fā)明一實施例的能夠?qū)崿F(xiàn)波束調(diào)制的超材料的人造微結構圖案排布。
具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。一種復合板的制備方法，包括以下步驟，如圖I所示。SI、在聚苯乙烯基板上和/或下表面依次覆上熱熔膠、金屬箔形成預壓復合板；熱熔膠優(yōu)選為TPU熱熔膠、I3U熱熔膠、PO熱熔膠或EVA熱熔膠。所述金屬箔為銅箔、銀箔或鋁箔，當然也可是其它可用的金屬箔。優(yōu)選地，所述金屬箔的厚度為O. 005、. 15毫米。S2、將預壓復合板放入熱輥壓機中，熱壓形成復合板，其中，熱壓溫度為121 280°C。熱壓溫度優(yōu)選為14(T200°C。另外，步驟S2中的輥壓壓力可為2 30kg/cm2。步驟S2中的輥壓速度可為2 30m/min。聚苯乙烯的介電損耗小且成本低，有利于獲得損耗小及成本低的復合板及超材料；上述制備方法制備的復合板包括聚苯乙烯基板、貼覆在聚苯乙烯基板表面的金屬箔及粘結聚苯乙烯基板和金屬箔的熱熔膠層。該制備方法簡化了生產(chǎn)工藝、降低了成本，并且無污染，而且貼覆的金屬箔的剝離強度滿足了超材料的加工要求，因此該復合板可以廣泛應用在超材料加工領域。另外，由于該制備方法的熱壓溫度較高，通過熱輥和金屬箔之間的巨大溫差可以使熱熔膠的融化速度加快，輥壓速度大幅提高，生產(chǎn)效率提高。以下通過多個實施例來描述本發(fā)明的復合板的制備方法。實施例一SI、在聚苯乙烯基板上和/或下表面依次覆上EVA熱熔膠、厚度為O. 01毫米的銅箔形成預壓復合板；S2、將預壓復合板放入熱輥壓機中熱壓形成復合板，其輥壓溫度為121°C、輥壓壓力為40kg/cm2、棍壓速度為I. lm/min,冷卻后獲得所需的超材料復合板。 采用剝離強度測試儀(IPC-TM-650)測試實施例一得到的復合板，剝離強度為I. 8Kgf/cm。實施例二SI、在聚苯乙烯基板上和/或下表面依次覆上EVA熱熔膠、厚度為O. 01毫米的銅箔形成預壓復合板；S2、將預壓復合板放入熱輥壓機中熱壓形成復合板，其輥壓溫度為140°C、輥壓壓力為20kg/cm2、棍壓速度為3m/min,冷卻后獲得所需的復合板。采用剝離強度測試儀(IPC-TM-650)測試實施例二得到的復合板，剝離強度為2Kgf/cm。實施例三SI、在聚苯乙烯基板上和/或下表面依次覆上EVA熱熔膠、厚度為O. 01毫米的銅箔形成預壓復合板；S2、將預壓復合板放入熱輥壓機中熱壓形成復合板，其輥壓溫度為180°C、輥壓壓力為2kg/cm2、棍壓速度為20m/min,冷卻后獲得所需的復合板。采用剝離強度測試儀(IPC-TM-650)測試實施例三得到的復合板，剝離強度為I. 5Kgf/cm。實施例四SI、在聚苯乙烯基板上和/或下表面依次覆上PU熱熔膠、厚度為O. 01毫米的銅箔形成預壓復合板；S2、將預壓復合板放入熱輥壓機中熱壓形成復合板，其輥壓溫度為200°C、輥壓壓力為10kg/cm2、棍壓速度為30m/min,冷卻后獲得所需的復合板。采用剝離強度測試儀(IPC-TM-650)測試實施例四得到的復合板，剝離強度為I. 5Kgf/cm。實施例五SI、在聚碳酸酯(聚酯的一種)基板上和/或下表面依次覆上PO熱熔膠、厚度為
O.01毫米的銅箔形成預壓復合板；S2、將預壓復合板放入熱輥壓機中熱壓形成復合板，其輥壓溫度為220°C、輥壓壓力為10kg/cm2、棍壓速度為5m/min,冷卻后獲得所需的復合板。
采用剝離強度測試儀(IPC-TM-650)測試實施例五得到的復合板，剝離強度為IKgf/cm。實施例六SI、在聚碳酸酯(聚酯的一種)基板上和/或下表面依次覆上PO熱熔膠、厚度為
O.01毫米的銅箔形成預壓復合板；S2、將預壓復合板放入熱輥壓機中熱壓形成復合板，其輥壓溫度為280°C、輥壓壓力為5kg/cm2、棍壓速度為12m/min,冷卻后獲得所需的復合板。采用剝離強度測試儀(IPC-TM-650)測試實施例六得到的復合板，剝離強度為I.lKgf/cm。從以上多個實施例中，可以看出，利用上述制備方法得到的復合板的剝離強度達 到了超材料使用要求，金屬箔也不易剝離。本發(fā)明還提供了一種由上述方法制備的復合板。本發(fā)明還提供了一種超材料的制備方法，包括以下步驟SI、根據(jù)上述的制備方法制備復合板；S2、在復合板的金屬箔上加工出預定幾何圖案的人造微結構。人造微結構的加工方式為蝕刻、電鍍、光刻、鉆刻或離子刻。優(yōu)選采用蝕刻。本發(fā)明還提供一種超材料，由上述的超材料制備方法制得。制成的超材料可以用于實現(xiàn)對電磁波進行透波、吸波、波束調(diào)制及極化轉(zhuǎn)化等調(diào)制作用。超材料的具體功能可通過設計人造微結構的排布和圖案來實現(xiàn)。圖2示出了一種能夠?qū)崿F(xiàn)透波功能的超材料的立體結構圖。圖中的方塊狀黑色圖案是蝕刻之后的人造微結構圖案。圖3示出了一種能夠?qū)崿F(xiàn)吸波功能的超材料的人造微結構圖案排布，人造微結構圖案大致是周期排布，每一人造微結構拓撲結構相同，均包括五個具有一定線寬的圓圈，其中四個圓圈對角排布，另一個置于四個圓圈的對角線的中心，具有該人造微結構圖案的超材料具有較好的吸波特性。圖4是能夠?qū)崿F(xiàn)極化轉(zhuǎn)換的超材料的人造微結構圖案排布，通常為了實現(xiàn)更好的極化角度的改變，采用多層超材料疊加來達到。圖4中多個矩形金屬片周期排布，圖3和圖4中的虛線僅為了表明每一人造微結構是周期排布，并不代表一實體。圖4所示的人造微結構圖案可以改變?nèi)肷潆姶挪ǖ臉O化特性。圖5是能夠?qū)崿F(xiàn)波束調(diào)制的超材料的人造微結構圖案排布。波束調(diào)制可以是電磁波的匯聚、發(fā)散、偏折等，圖5給出的人造微結構圖案排布能夠?qū)崿F(xiàn)電磁波的匯聚，類似于雪花狀，拓撲結構相同，但尺寸有所變化，越靠近中部的位置，尺寸越大，對應的折射率也就越大，那么就可實現(xiàn)電磁波向超材料的中間靠攏。圖5所示的人造微結構包括兩條垂直平分的金屬線，在每一金屬線的兩端連接有金屬分支，金屬分支的中點位于金屬線的端點上。這樣的超材料可以應用在衛(wèi)星天線、微波天線以及遠距離傳輸系統(tǒng)等上面?？梢?，本發(fā)明提供的復合板、超材料及其加工方法，可以在通信領域得到廣泛的應用。上面結合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式

，上述的具體實施方式

僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。
權利要求
1.一種復合板的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 51、在聚苯乙烯基板上和/或下表面依次覆上熱熔膠、金屬箔形成預壓復合板； 52、將預壓復合板放入熱輥壓機中，熱壓形成復合板，其中，熱壓溫度為12f280°C。
2.根據(jù)權利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中的熱壓溫度為14(T220°C。
3.根據(jù)權利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中的熱壓溫度為18(T20(TC。
4.根據(jù)權利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中的輥壓壓力為2 40kg/cm2。
5.根據(jù)權利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中的輥壓壓力為5 30kg/cm2。
6.根據(jù)權利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中的輥壓壓力為l(T20kg/2cm ο
7.根據(jù)權利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中的輥壓速度為I.Γ30πι/min0
8.根據(jù)權利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中的輥壓速度為5 25m/min。
9.根據(jù)權利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中的輥壓速度為12 20m/min0
10.根據(jù)權利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述熱熔膠為TPU熱熔膠、PU熱熔膠、PO熱熔膠或EVA熱熔膠。
11.根據(jù)權利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述金屬箔為銅箔、銀箔或鋁箔。
12.根據(jù)權利要求I或11所述的制備方法，其特征在于，所述金屬箔的厚度為O. 005 O. 15 毫米。
13.一種復合板，其特征在于，所述復合板由權利要求I至12任意一項所述的制備方法所制備。
14.一種超材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 51、根據(jù)權利要求I至12任意一項所述的制備方法制備復合板； 52、在復合板的金屬箔上加工出預定幾何圖案的人造微結構。
15.根據(jù)權利要求14所述的制備方法，其特征在于，所述人造微結構的加工方式為蝕亥1J、電鍍、光刻、鉆刻或離子刻。
16.一種超材料，其特征在于，所述超材料由權利要求14或15所述的制備方法所制備。
全文摘要
本發(fā)明提供一種復合板的制備方法，包括以下步驟S1.在聚苯乙烯基板上和/或下表面依次覆上熱熔膠、金屬箔形成預壓復合板；S2.將預壓復合板放入熱輥壓機中，熱壓形成復合板，其中，熱壓溫度為121～280℃。本發(fā)明還涉及該方法制備的復合板、超材料制備方法及超材料。聚苯乙烯的介電損耗小且成本低，有利于獲得損耗小及成本低的復合板及超材料；采用熱輥壓機熱壓的方式在聚苯乙烯基板上覆金屬箔簡化了生產(chǎn)工藝、降低了成本，且金屬箔的剝離強度較高，因此該復合板可以廣泛應用在超材料加工領域。
文檔編號B32B37/10GK102963071SQ201210475
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權日2012年11月21日
發(fā)明者劉若鵬, 季春霖, 黃新政 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司