專利名稱：一種復(fù)合板、超材料及制備方法
一種復(fù)合板、超材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人工電磁材料領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合板、復(fù)合板的制備方法、超材料的制備方法及超材料。
背景技術(shù)：
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(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料。通過在材料的關(guān)鍵物理尺度上的結(jié)構(gòu)的有序設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)的金屬微結(jié)構(gòu)一起實(shí)現(xiàn)。
目前的超材料主要是通過在熱固性玻璃纖維增強(qiáng)高分子樹脂基覆銅板上制作金屬線實(shí)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(dǎo)致超材料總成本大幅上升，限制了超材料的規(guī)?；瘧?yīng)用。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(jié)性較差。目前使用電鍍的方式對(duì)聚烯烴類基材進(jìn)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(jié)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(shù)問題是，克服現(xiàn)有的電鍍覆銅成本高、污染嚴(yán)重的問題，提供一種兩步使用熱輥壓機(jī)對(duì)聚苯乙烯基板表面覆金屬箔的加工方法，防止因降溫過快導(dǎo)致金屬箔起皺的缺陷，獲得表面平整的超材料復(fù)合板。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種復(fù)合板的制備方法，包括以下步驟SI、在聚苯乙烯基板上和/或下表面覆上熱熔膠放入熱輥壓機(jī)中熱壓形成預(yù)壓基板；S2、在預(yù)壓基板上和/或下表面覆上金屬箔形成預(yù)壓復(fù)合板；S3、將預(yù)壓復(fù)合板放入熱輥壓機(jī)中，熱壓形成復(fù)合板，其中，熱壓溫度為121 280。。。進(jìn)一步地，步驟S3中的熱壓溫度為14(T200°C。進(jìn)一步地，步驟S3中的輥壓壓力為2 30kg/cm2。進(jìn)一步地，步驟S3中的輥壓壓力為l(T20kg/cm2。進(jìn)一步地,步驟S3中的棍壓速度為I. l 30m/min。進(jìn)一步地，步驟S3中的輥壓速度為5 20m/min。進(jìn)一步地，步驟SI中的熱壓溫度為8(T280°C。進(jìn)一步地，步驟SI中的熱壓溫度為10(T20(TC。進(jìn)一步地，步驟SI中的輥壓壓力為2 30kg/cm2。
進(jìn)一步地，步驟SI中的輥壓壓力為l(T20kg/cm2。進(jìn)一步地,步驟SI中的棍壓速度為I. l 30m/min。
進(jìn)一步地,步驟SI中的棍壓速度為5 20m/min。進(jìn)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(jìn)一步地，所述金屬箔為銅箔、銀箔或鋁箔。進(jìn)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復(fù)合板及超材料；兩步使用熱輥壓機(jī)熱壓的方式在聚苯乙烯基板上覆金屬箔(例如銅箔)的加工方法，不會(huì)因?yàn)榻禍剡^快而導(dǎo)致金屬箔起皺，獲得表面平整的超材料復(fù)合板，并且該加工方法簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝、降低了成本、無污染，貼覆的金屬箔剝離強(qiáng)度滿足了超材料的加工要求，因此該超材料復(fù)合板可以廣泛應(yīng)用在超材料加工領(lǐng)域。當(dāng)然，由該制備方法得到的復(fù)合板還可以應(yīng)用到其它領(lǐng)域，例如傳統(tǒng)的覆銅板領(lǐng)域。另夕卜，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，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(fù)合板，所述復(fù)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(fù)合板；S2、在復(fù)合板的金屬箔上加工出預(yù)定幾何圖案的人造微結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，所述人造微結(jié)構(gòu)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(qiáng)度滿足了超材料的加工要求，因此超材料可以在通信領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

圖I本發(fā)明的復(fù)合板的加工流程圖；圖2是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的能夠?qū)崿F(xiàn)透波功能超材料的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的能夠?qū)崿F(xiàn)吸波功能的超材料的人造微結(jié)構(gòu)圖案排布；圖4是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的能夠?qū)崿F(xiàn)極化轉(zhuǎn)換的超材料的人造微結(jié)構(gòu)圖案排布；圖5是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的能夠?qū)崿F(xiàn)波束調(diào)制的超材料的人造微結(jié)構(gòu)圖案排布。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)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(fù)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/或下表面覆上熱熔膠放入熱輥壓機(jī)中熱壓形成預(yù)壓基板；熱熔膠優(yōu)選為TPU熱熔膠、PU熱熔膠、PO熱熔膠或EVA熱熔膠。優(yōu)選地，步驟SI中的熱壓溫度為8(T280°C。優(yōu)選地，步驟SI中的輥壓壓力為2 30kg/cm2。優(yōu)選地，步驟SI中的棍壓速度為2 30min/m。S2、在預(yù)壓基板上和/或下表面覆上金屬箔形成預(yù)壓復(fù)合板；所述金屬箔為銅箔、銀箔或鋁箔，當(dāng)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。S3、將預(yù)壓復(fù)合板放入熱輥壓機(jī)中，熱壓形成復(fù)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S3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(fù)合板及超材料；上述加工方法制備的超材料復(fù)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(jié)聚苯乙烯基板和金屬箔的熱熔膠層。聚苯乙烯基板、熱熔膠、金屬箔(如銅箔)三者的熱膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)致收縮不同，從而產(chǎn)生銅箔起皺問題；兩步都使用熱輥壓機(jī)熱壓的方式在聚苯乙烯基板上覆金屬箔(例如銅箔)的加工方法，不會(huì)因?yàn)榻禍剡^快而導(dǎo)致金屬箔起皺，獲得表面平整的超材料復(fù)合板，并且該加工方法簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝、降低了成本、無污染，貼覆的金屬箔的剝離強(qiáng)度滿足了超材料的加工要求，因此該超材料復(fù)合板可以廣泛應(yīng)用在超材料加工領(lǐng)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(gè)實(shí)施例來描述本發(fā)明的復(fù)合板的制備方法。實(shí)施例一SI、在聚苯乙烯基板上和/或下表面覆上EVA熱熔膠放入熱輥壓機(jī)中熱壓形成預(yù)壓基板；其熱壓溫度為121°C、棍壓壓力為20kg/cm2、棍壓速度為I. lm/min ；S2、在預(yù)壓基板的上和/或下表面覆上厚度為O. 02毫米的銅箔形成預(yù)壓復(fù)合板；S3、將預(yù)壓復(fù)合板放入熱輥壓機(jī)中熱壓形成超材料復(fù)合板，其熱壓溫度為121°C、棍壓壓力為20kg/cm2、棍壓速度為I. lm/min。采用剝離強(qiáng)度測(cè)試儀(IPC-TM-650)測(cè)試實(shí)施例一得到的復(fù)合板，剝離強(qiáng)度為I. 8Kgf/cm。實(shí)施例二SI、在聚苯乙烯基板上和/或下表面覆上EVA熱熔膠放入熱輥壓機(jī)中熱壓形成預(yù)壓基板；其熱壓溫度為100°c、棍壓壓力為15kg/cm2、棍壓速度為2m/min ；S2、在預(yù)壓基板的上和/或下表面覆上厚度為O. 02毫米的銅箔形成預(yù)壓復(fù)合板；S3、將預(yù)壓復(fù)合板放入熱輥壓機(jī)中熱壓形成超材料復(fù)合板，其熱壓溫度為140°C、棍壓壓力為20kg/cm2、棍壓速度為3m/min。采用剝離強(qiáng)度測(cè)試儀(IPC-TM-650)測(cè)試實(shí)施例二得到的復(fù)合板，剝離強(qiáng)度為I. 7Kgf/cm。實(shí)施例三SI、在聚苯乙烯基板上和/或下表面覆上EVA熱熔膠放入熱輥壓機(jī)中熱壓形成預(yù)壓基板；其熱壓溫度為140°C、棍壓壓力為2kg/cm2、棍壓速度為20m/min ；
S2、在預(yù)壓基板的上和/或下表面覆上厚度為O. 02毫米的銅箔形成預(yù)壓復(fù)合板；S3、將預(yù)壓復(fù)合板放入熱輥壓機(jī)中熱壓形成超材料復(fù)合板，其熱壓溫度為180°C、棍壓壓力為2kg/cm2、棍壓速度為20m/min。采用剝離強(qiáng)度測(cè)試儀(IPC-TM-650)測(cè)試實(shí)施例三得到的復(fù)合板，剝離強(qiáng)度為I. 5Kgf/cm。實(shí)施例四SI、在聚苯乙烯基板上和/或下表面覆上熱熔膠放入熱輥壓機(jī)中熱壓形成預(yù)壓 基板；其熱壓溫度為180°C、棍壓壓力為10kg/cm2、棍壓速度為30m/min ；S2、在預(yù)壓基板的上和/或下表面覆上厚度為O. 02毫米的銅箔形成預(yù)壓復(fù)合板；S3、將預(yù)壓復(fù)合板放入熱輥壓機(jī)中熱壓形成超材料復(fù)合板，其熱壓溫度為200°C、棍壓壓力為10kg/cm2、棍壓速度為30m/min。采用剝離強(qiáng)度測(cè)試儀(IPC-TM-650)測(cè)試實(shí)施例四得到的復(fù)合板，剝離強(qiáng)度為I. 5Kgf/cm。實(shí)施例五SI、在聚碳酸酯(聚酯的一種)基板上和/或下表面覆上PO熱熔膠放入熱輥壓機(jī)中熱壓形成預(yù)壓基板；其熱壓溫度為180°C、棍壓壓力為10kg/cm2、棍壓速度為5m/min ；S2、在預(yù)壓基板的上和/或下表面覆上厚度為O. 02毫米的銅箔形成預(yù)壓復(fù)合板；S3、將預(yù)壓復(fù)合板放入熱輥壓機(jī)中熱壓形成超材料復(fù)合板，其熱壓溫度為220°C、棍壓壓力為10kg/cm2、棍壓速度為5m/min。采用剝離強(qiáng)度測(cè)試儀(IPC-TM-650)測(cè)試實(shí)施例五得到的復(fù)合板，剝離強(qiáng)度為IKgf/cm。實(shí)施例六SI、在聚碳酸酯(聚酯的一種)基板上和/或下表面覆上PO熱熔膠放入熱輥壓機(jī)中熱壓形成預(yù)壓基板；其熱壓溫度為200°C、棍壓壓力為5kg/cm2、棍壓速度為12m/min ；S2、在預(yù)壓基板的上和/或下表面覆上厚度為O. 02毫米的銅箔形成預(yù)壓復(fù)合板；S3、將預(yù)壓復(fù)合板放入熱輥壓機(jī)中熱壓形成超材料復(fù)合板，其熱壓溫度為280°C、棍壓壓力為5kg/cm2、棍壓速度為12m/min。采用剝離強(qiáng)度測(cè)試儀(IPC-TM-650)測(cè)試實(shí)施例六得到的復(fù)合板，剝離強(qiáng)度為I.lKgf/cm。從以上多個(gè)實(shí)施例中，可以看出，利用上述制備方法得到的復(fù)合板的剝離強(qiáng)度達(dá)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(fù)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(fù)合板；S2、在復(fù)合板的金屬箔上加工出預(yù)定幾何圖案的人造微結(jié)構(gòu)。人造微結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波進(jìn)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(shè)計(jì)人造微結(jié)構(gòu)的排布和圖案來實(shí)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(jié)構(gòu)圖。圖中的方塊狀黑色圖案是蝕刻之后的人造微結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)圖案排布，人造微結(jié)構(gòu)圖案大致是周期排布，每一人造微結(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同，均包括五個(gè)具有一定線寬的圓圈，其中四個(gè)圓圈對(duì)角排布，另一個(gè)置于四個(gè)圓圈的對(duì)角線的中心，具有該人造微結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)圖案排布，通常為了實(shí)現(xiàn)更好的極化角度的改變，采用多層超材料疊加來達(dá)到。圖4中多個(gè)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(jié)構(gòu)是周期排布，并不代表一實(shí)體。圖4所示的人造微結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)圖案排布能夠?qū)崿F(xiàn)電磁波的匯聚，類似于雪花狀，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同，但尺寸有所變化，越靠近中部的位置，尺寸越大，對(duì)應(yīng)的折射率也就越大，那么就可實(shí)現(xiàn)電磁波向超材料的中間靠攏。圖5所示的人造微結(jié)構(gòu)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(diǎn)位于金屬線的端點(diǎn)上。這樣的超材料可以應(yīng)用在衛(wèi)星天線、微波天線以及遠(yuǎn)距離傳輸系統(tǒng)等上面?？梢?，本發(fā)明提供的復(fù)合板、超材料及其加工方法，可以在通信領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)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(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)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/或下表面覆上熱熔膠放入熱輥壓機(jī)中熱壓形成預(yù)壓基板； 52、在預(yù)壓基板上和/或下表面覆上金屬箔形成預(yù)壓復(fù)合板； 53、將預(yù)壓復(fù)合板放入熱輥壓機(jī)中，熱壓形成復(fù)合板，其中，熱壓溫度為12f280°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟S3中的熱壓溫度為14(T20(TC。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟S3中的輥壓壓力為疒30kg/cm2。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟S3中的輥壓壓力為l(T20kg/ 2cm ο
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟S3中的輥壓速度為I.Γ30πι/min0
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟S3中的輥壓速度為5 20m/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟SI中的熱壓溫度為8(T280°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟SI中的熱壓溫度為10(T20(TC。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟SI中的輥壓壓力為疒30kg/cm2。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟SI中的輥壓壓力為l(T20kg/ 2cm ο
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟sI中的輥壓速度為I. f 30m/min0
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟SI中的輥壓速度為5 20m/min0
13.根據(jù)權(quán)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。
14.根據(jù)權(quán)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。
15.根據(jù)權(quán)利要求I或14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。
16.一種復(fù)合板，其特征在于，所述復(fù)合板由權(quán)利要求I至15任意一項(xiàng)所述的制備方法所制備。
17.一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(quán)利要求I至15任意一項(xiàng)所述的制備方法制備復(fù)合板； 52、在復(fù)合板的金屬箔上加工出預(yù)定幾何圖案的人造微結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的制備方法，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)的加工方式為蝕亥1J、電鍍、光刻、鉆刻或離子刻。
19.一種超材料，其特征在于，所述超材料由權(quán)利要求17或18所述的制備方法所制備。
全文摘要
本發(fā)明提供一種復(fù)合板的制備方法，包括以下步驟S 1、在聚苯乙烯基板上和/或下表面覆上熱熔膠放入熱輥壓機(jī)中熱壓形成預(yù)壓基板；S2、在預(yù)壓基板上和/或下表面覆上金屬箔形成預(yù)壓復(fù)合板；S3、將預(yù)壓復(fù)合板放入熱輥壓機(jī)中，熱壓形成復(fù)合板，其中，熱壓溫度為121~280℃。兩步使用熱輥壓機(jī)熱壓的方式在聚苯乙烯基板上覆金屬箔(例如銅箔)的加工方法，不會(huì)因?yàn)榻禍剡^快而導(dǎo)致金屬箔起皺，獲得表面平整的超材料復(fù)合板，并且該加工方法簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝、降低了成本、無污染，覆金屬箔結(jié)合力滿足了超材料的加工要求，因此該超材料復(fù)合板可以廣泛應(yīng)用在超材料加工領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B44C5/04GK102963070SQ20121047563
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者劉若鵬, 季春霖, 黃新政 申請(qǐng)人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司