專利名稱：一種超材料封裝方法
一種超材料封裝方法
技術領域：
本發(fā)明涉及超材料領域，具體地涉及超材料的封裝技術。
背景技術：
所謂超材料，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(jié)構或復合材料。通過在材料的關鍵物理尺度上的結(jié)構有序設計，可突破某些表觀自然規(guī)律的限制，從而獲得超出自然界固有的普通的超常材料功能。如，超材料有多層超材料功能板層疊或陣列而成，超材料功能板由介質(zhì)基板和設置在介質(zhì)基板上的多個金屬微結(jié)構組成，超材料可以提供各種普通材料具有和不具有的材料特性。單個金屬微結(jié)構大小一般小于1/10個波長，其對外加電場或磁場具有電響應或磁響應，從而具有表現(xiàn)出等效介電常數(shù)或等效磁導率，或者波阻抗。金屬微結(jié)構的等效介電常數(shù)和等效磁導率(或波阻抗)由單元幾何尺寸參數(shù)決定，可人為設計和控制。并且，金屬微結(jié)構可以具有人為設計的電磁參數(shù)，從而產(chǎn)生許多新奇的現(xiàn)象。
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現(xiàn)有的超材料封裝結(jié)構中，超材料功能板通過隔板或粘結(jié)劑相互層疊或陣列，超材料功能板之間為空氣間隙或其他填料，對于整個超材料而言，超材料的功能特性僅僅由各個超材料功能板來決定，而超材料之間的空氣間隙或其他填料不具有電磁功能特性，而超材料功能板受介質(zhì)基板材料選擇的局限性，在電磁功能設計上也受到限制。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種超材料封裝方法，使超材料功能板之間形成具有電磁特性的功能層。本發(fā)明實現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術方案是，一種超材料封裝方法，包括以下步驟a.在介質(zhì)基板上陣列多個人造微結(jié)構,形成超材料功能板；b.配制有機樹脂膠液，所述有機樹脂膠液含有有機樹脂、溶劑以及固化劑；c.將有機樹脂膠液加入到封裝模具內(nèi)，通過具有幾何形狀的填充模具使所述有機樹脂膠液的局部區(qū)域內(nèi)分布有介電材料；d.將超材料功能板層疊在所述有機樹脂膠液之上，直至所述有機樹脂膠液固化完全；e.重復步驟C、d，使所述封裝模具內(nèi)的有機樹脂膠液和超材料功能板交替層疊，脫模后得到超材料。更好地，所述c步驟中所述填充模具的幾何形狀為回字形或圓環(huán)形，通過所述填充模具使所述有機樹脂膠液的回字形或圓環(huán)形局部區(qū)域內(nèi)分布有介電材料。更好地，各個所述有機樹脂膠液的回字形或圓環(huán)形局部區(qū)域具有不同的大小。更好地，各個所述有機樹脂膠液的回字形或圓環(huán)形局部區(qū)域內(nèi)的介電材料不同。更好地，所述c步驟中所述填充模具的幾何形狀為圓形或方形，通過所述填充模具使所述有機樹脂膠液的圓形或方形局部區(qū)域內(nèi)分布有介電材料。
更好地，所述各個所述有機樹脂膠液的圓形或方形局部區(qū)域具有不同的大小。更好地，各個所述有機樹脂膠液的圓形或方形區(qū)域內(nèi)的介電材料相同。優(yōu)選地，所述介電材料為陶瓷粉末。優(yōu)選地，所述介電材料為具有高介電常數(shù)的鈦酸鍶鋇、鈦酸銅鈣。優(yōu)選地，所述有機樹脂為環(huán)氧樹脂、溴化環(huán)氧樹脂或環(huán)氧酚醛樹脂。本發(fā)明的超材料封裝方法，一方面，通過在超材料功能板之間形成有機樹脂膠液，通過有機樹脂膠液的固化將超材料功能板相互固定層疊進行封裝，另一方面，通過在有機
樹脂膠液的局部區(qū)域內(nèi)分布介電材料，使有機樹脂膠液層具有非均勻的介電常數(shù)分布，通過控制局部區(qū)域的大小和形狀、以及選擇合適的介電材料，可以對整個超材料的介電常數(shù)分布進行設計，以達到拓展超材料的功能應用的目的。
具體實施方式實施例I一種超材料封裝方法，包括以下步驟a.在介質(zhì)基板上陣列多個人造微結(jié)構,形成超材料功能板；介質(zhì)基板主要的作用是在機械性能上適應應用環(huán)境的需要以固定人造微結(jié)構陣列，在選材上可選用陶瓷、高分子材料、聚四氟乙烯、鐵電材料、鐵氧材料、鐵磁材料等等，根據(jù)不同的應用領域可以按需要選擇。人造微結(jié)構可選擇各種金屬材料，通過設計各個人造微結(jié)構的具體結(jié)構，可以使人造微結(jié)構在整體上呈現(xiàn)出一定的排布規(guī)律，進而對電磁波形成某些特殊響應，以達到具體的功能應用。本實施例以環(huán)氧樹脂基板上陣列金屬微結(jié)構為例進行說明。b.配制環(huán)氧樹脂膠液；環(huán)氧樹脂膠液采用以下方法配制在反應器中將二甲基甲酰胺和乙二醇甲醚攪拌混合，配成混合溶劑，加入雙氰胺作為固化劑，攪拌溶解，加入環(huán)氧樹脂，攪拌混合得到環(huán)氧樹脂膠液；c.將環(huán)氧樹脂膠液加入到封裝模具內(nèi)，使封裝模具的底部形成一層環(huán)氧樹脂膠液，通過回字形的填充模具使環(huán)氧樹脂樹脂膠液的回字形局部區(qū)域內(nèi)分布有鈦酸鍶鋇粉末；d.將超材料功能板層疊于環(huán)氧樹脂膠液之上，通過加熱的方法使環(huán)氧樹脂膠液固化，在固化劑雙氰胺的作用下，通過控制加熱的溫度可以很方便地控制環(huán)氧樹脂膠液的固化時間，直至環(huán)氧樹脂膠液固化完全；e.重復步驟C、d，使封裝模具內(nèi)的環(huán)氧樹脂膠液和超材料功能板交替層疊，脫模后即可得到超材料。本實施例中，通過控制填充模具的大小，可以控制各個環(huán)氧樹脂膠液中回字形局部區(qū)域的大小，由于超材料是有多層環(huán)氧樹脂膠液和超材料功能板交替層疊而成，因此可以在整體上使超材料的各個局部區(qū)域內(nèi)具有非均勻的介電常數(shù)分布。實施例2一種超材料封裝方法，包括以下步驟a.在介質(zhì)基板上陣列多個人造微結(jié)構,形成超材料功能板；
介質(zhì)基板主要的作用是在機械性能上適應應用環(huán)境的需要以固定人造微結(jié)構陣列，在選材上可選用陶瓷、高分子材料、聚四氟乙烯、鐵電材料、鐵氧材料、鐵磁材料等等，根據(jù)不同的應用領域可以按需要選擇。人造微結(jié)構可選擇各種金屬材料，通過設計各個人造微結(jié)構的具體結(jié)構，可以使人造微結(jié)構在整體上呈現(xiàn)出一定的排布規(guī)律，進而對電磁波形成某些特殊響應，以達到具體的功能應用。本實施例以溴化環(huán)氧樹脂基板上陣列金屬微結(jié)構為例進行說明。
b.配制溴化環(huán)氧樹脂膠液；溴化環(huán)氧樹脂膠液采用以下方法配制在反應器中丙酮作為溶劑，加入二氨基二苯基甲烷作為固化劑，攪拌溶解，加入溴化環(huán)氧樹脂，攪拌混合即得到溴化環(huán)氧樹脂膠液。c.將溴化環(huán)氧樹脂膠液加入到封裝模具內(nèi)，使封裝模具的底部形成一層溴化環(huán)氧樹脂膠液，通過圓環(huán)形的填充模具使溴化環(huán)氧樹脂膠液的圓環(huán)形局部區(qū)域內(nèi)分布有鈦酸銅鈣粉末；d.將超材料功能板層疊于溴化環(huán)氧樹脂膠液之上，通過加熱的方法使溴化環(huán)氧樹脂膠液固化，在固化劑二氨基二苯基甲烷的作用下，通過控制加熱的溫度可以很方便地控制溴化環(huán)氧樹脂膠液的固化時間，直至溴化環(huán)氧樹脂膠液固化完全；e.重復步驟C、d，使溴化環(huán)氧樹脂膠液中圓環(huán)形局部區(qū)域分布另一種介電材料鈦酸鍶鋇粉末，從而使該溴化環(huán)氧樹脂膠液中圓環(huán)形局部區(qū)域中具有另一介電常數(shù)，然后再將封裝模具內(nèi)的溴化環(huán)氧樹脂膠液和超材料功能板交替層疊，脫模后即可得到超材料。本實施例中，一方面，通過控制填充模具的大小，可以控制各個溴化環(huán)氧樹脂膠液中圓環(huán)形局部區(qū)域的大小，進而使超材料的各個不同大小的局部區(qū)域內(nèi)具有非均勻的介電常數(shù)分布；另一方面，通過選擇不同介電材料，可以使超材料的各個局部區(qū)域內(nèi)具有大小不一的介電常數(shù)分布。實施例3一種超材料封裝方法，包括以下步驟a.在介質(zhì)基板上陣列多個人造微結(jié)構,形成超材料功能板；介質(zhì)基板主要的作用是在機械性能上適應應用環(huán)境的需要以固定人造微結(jié)構陣列，在選材上可選用陶瓷、高分子材料、聚四氟乙烯、鐵電材料、鐵氧材料、鐵磁材料等等，根據(jù)不同的應用領域可以按需要選擇。人造微結(jié)構可選擇各種金屬材料，通過設計各個人造微結(jié)構的具體結(jié)構，可以使人造微結(jié)構在整體上呈現(xiàn)出一定的排布規(guī)律，進而對電磁波形成某些特殊響應，以達到具體的功能應用。本實施例以環(huán)氧酚醛樹脂基板上陣列金屬微結(jié)構為例進行說明。b.配制環(huán)氧酚醛樹脂膠液；環(huán)氧酚醛樹脂膠液采用以下方法配制在反應器中丙酮作為溶劑，加入二氨基二苯基甲烷作為固化劑，攪拌溶解，加入溴化環(huán)氧樹脂，攪拌混合即得到溴化環(huán)氧樹脂膠液。c.將環(huán)氧酚醛樹脂膠液加入到封裝模具內(nèi)，使封裝模具的底部形成一層環(huán)氧酚醛樹脂膠液，通過圓形的填充模具使環(huán)氧酚醛樹脂膠液的圓形局部區(qū)域內(nèi)分布有鈦酸鍶鋇粉末；d.將超材料功能板層疊于環(huán)氧酚醛樹脂膠液之上，通過加熱的方法使環(huán)氧酚醛樹脂膠液固化，在固化劑二氨基二苯基甲烷的作用下，通過控制加熱的溫度可以很方便地控制環(huán)氧酚醛樹脂膠液的固化時間，直至環(huán)氧酚醛樹脂膠液固化完全；e.重復步驟C、d，使封裝模具內(nèi)的環(huán)氧酚醛樹脂膠液和超材料功能板交替層疊，脫模后即可得到超材料。本實施例中，通過控制填充模具的大小，可以控制各個環(huán)氧酚醛樹脂膠液中圓形局部區(qū)域的大小，由于超材料是有多層環(huán)氧酚醛樹脂膠液和超材料功能板交替層疊而成，所以，多層環(huán)氧酚醛樹脂膠液中圓形局部區(qū)域的重疊層數(shù)可以進行任意 設計，即圓形局部區(qū)域重疊層數(shù)越多的區(qū)域，對于整個超材料而言，該區(qū)域具有高介電常數(shù)的鈦酸鍶鋇的比例越高，該區(qū)域的整體介電常數(shù)也將越高，反之，圓形局部區(qū)域重疊層數(shù)越少的區(qū)域，超材料在該區(qū)域的整體介電常數(shù)將越低。在上述實施例中，僅對本發(fā)明進行了示范性描述，但是本領域技術人員在閱讀本專利申請后可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對本發(fā)明進行各種修改。
權利要求
1.一種超材料封裝方法，其特征在于包括以下步驟 a.在介質(zhì)基板上陣列多個人造微結(jié)構，形成超材料功能板； b.配制有機樹脂膠液，所述有機樹脂膠液含有有機樹脂、溶劑以及固化劑； c.將有機樹脂膠液加入到封裝模具內(nèi)，通過具有幾何形狀的填充模具使所述有機樹脂膠液的局部區(qū)域內(nèi)分布有介電材料； d.將超材料功能板層疊在所述有機樹脂膠液之上，直至所述有機樹脂膠液固化完全； e.重復步驟C、d，使所述封裝模具內(nèi)的有機樹脂膠液和超材料功能板交替層疊，脫模后得到超材料。
2.根據(jù)權利要求I所述的超材料封裝方法，其特征在于所述c步驟中所述填充模具的幾何形狀為回字形或圓環(huán)形，通過所述填充模具使所述有機樹脂膠液的回字形或圓環(huán)形局部區(qū)域內(nèi)分布有介電材料。
3.根據(jù)權利要求2所述的超材料封裝方法，其特征在于各個所述有機樹脂膠液的回字形或圓環(huán)形局部區(qū)域具有不同的大小。
4.根據(jù)權利要求2所述的超材料封裝方法，其特征在于各個所述有機樹脂膠液的回字形或圓環(huán)形局部區(qū)域內(nèi)的介電材料不同。
5.根據(jù)權利要求I所述的超材料封裝方法，其特征在于所述c步驟中所述填充模具的幾何形狀為圓形或方形，通過所述填充模具使所述有機樹脂膠液的圓形或方形局部區(qū)域內(nèi)分布有介電材料。
6.根據(jù)權利要求5所述的超材料封裝方法，其特征在于所述各個所述有機樹脂膠液的圓形或方形局部區(qū)域具有不同的大小。
7.根據(jù)權利要求5所述的超材料封裝方法，其特征在于各個所述有機樹脂膠液的圓形或方形區(qū)域內(nèi)的介電材料相同。
8.根據(jù)權利要求I所述的超材料封裝方法，其特征在于所述介電材料為陶瓷粉末。
9.根據(jù)權利要求I所述的超材料封裝方法，其特征在于所述介電材料為具有高介電常數(shù)的鈦酸鍶鋇、鈦酸銅鈣。
10.根據(jù)權利要求I所述的超材料封裝方法，其特征在于所述有機樹脂為環(huán)氧樹脂、溴化環(huán)氧樹脂或環(huán)氧酚醛樹脂。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超材料封裝方法，一方面，通過在超材料功能板之間形成有機樹脂膠液，通過有機樹脂膠液的固化將超材料功能板相互固定層疊進行封裝，另一方面，通過在有機樹脂膠液的局部區(qū)域內(nèi)分布介電材料，使有機樹脂膠液層具有非均勻的介電常數(shù)分布，通過控制局部區(qū)域的大小和形狀、以及選擇合適的介電材料，可以對整個超材料的介電常數(shù)分布進行設計，以達到拓展超材料的功能應用的目的。
文檔編號H01Q15/00GK102800980SQ20111017976
公開日2012年11月28日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權日2011年6月29日
發(fā)明者劉若鵬, 趙治亞, 法布里齊亞, 路靜 申請人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司