Page 20 - 《精细化工》2023年第1期

·12· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

如图 2 所示，电磁波的衰减通过 3 种机制发生：
反射、吸收和多重反射 [22-26] 。第一种屏蔽机制是指
对于像铜这样的高导电材料主要通过反射电磁波以
达到电磁波的衰减。对于反射屏蔽，材料必须有自
由电荷载体（电子或空穴），可以与进入的电磁波相
互作用。第二种屏蔽机制主要是指通过电磁波与固
体中的电/磁偶极、电子和声子的相互作用吸收电磁
波达到电磁波的衰减。因此，吸收屏蔽可以通过增
强屏蔽材料的电偶极子或磁偶极子的相互作用。然
而在传导屏蔽中，吸收也可能发生于电阻损失，包括
通过焦耳效应将电磁能量转化为热量。第三种屏蔽机
制是指屏蔽材料对传入电磁波进行的多重反射 [27-30] 。

图 3 矢量网络分析仪 [23]
Fig. 3 Vector network analyzer [23]

2 PI EMI 屏蔽材料屏蔽性能的影响因素

通常，PI EMI 屏蔽材料的屏蔽效能受到多个因
素共同作用。一是 PI EMI 屏蔽材料的结构类型：基
于不同的应用需求，不同结构类型屏蔽材料的设计
可实现高低频电磁波的高效吸收；二是电磁损耗功
能材料的种类及负载量：基于不同的电磁损耗功能
材料会使最终的 PI EMI 屏蔽材料展现出不同的优
势，此外电磁损耗功能材料的负载量会直接影响 PI
图 2 电磁干扰屏蔽机理示意图 [23]
Fig. 2 Schematic diagram of EMI shielding mechanism [23] EMI 屏蔽材料的导电性能，从而影响 PI EMI 屏蔽材
料的 SE；三是电磁功能损耗材料涂层厚度：基于电
基于不同的屏蔽要求，可以采用不同的方法测
磁屏蔽理论，电磁损耗功能材料涂层厚度直接影响
量屏蔽材料的 SE，如开放场地/自由空间法、屏蔽 电磁波的吸收损耗和透射损耗，进而影响 PI EMI
箱法、屏蔽室法和波导法 [31-32] 。然而在实验中，大
屏蔽材料的整体屏蔽性能；四是 PI EMI 屏蔽材料的
多采用矢量网络分析仪（VNA）来测量屏蔽材料的
制备方法：不同的制备工艺则会影响电磁损耗功能
SE（图 3）。这是由于标量网络分析仪（SNA）只能
材料在屏蔽体内的分布形态，从而影响电磁损耗功
测量信号的振幅，而 VNA 除了可以测量屏蔽材料的
能材料的屏蔽性能。
散射参数（S）外，还可以提供屏蔽材料的介电常数、 2.1 PI EMI 屏蔽材料的结构类型
磁导率和 SE [33-36] 。在 EMI 屏蔽理论中，当电磁波
PI EMI 屏蔽材料主要有填充型和复合型两种，
入射到屏蔽材料上时，入射功率被分配转化为反射、
如图 4 所示。复合型是以起承载作用的 PI 基体层和
吸收和透射功率，相应的吸收率（A）、反射率（R）
电磁损耗功能层复合得到，可根据实际需求在 PI 基
和透射率（T）的功率系数满足 A+R+T=1。屏蔽材
体层的基础上对电磁吸波层和反射层进行多层组合，
料总的屏蔽效能（SE T ，dB）、反射屏蔽效能（SE R ，
以实现导电网络的构建以及对电磁波的梯度反射和吸
dB）和吸收效能（SE A ，dB）可按照式（2）~（4） 收，达到优异的 EMI 屏蔽性能。如 KIM 等 [40] 首先利
进行计算 [37-39] 。
用倒装工艺在 PI 膜表面嵌入银纳米线（AgNWs）涂
SE  10lg(1 S ) 11 2 （2） 层，随后采用化学镀法将铜（Cu）镀覆在 AgNWs/PI
R
2
2
SE  10lgS / (1 S ) 11 （3） 膜表面，制得了一种三层结构的 Cu/AgNWs/PI 膜，
12
A
SE  T SE  R SE  A SE （4） 该复合膜在两层电磁损耗功能材料的协同作用下实
M
式中：S 11 为电磁波的输入反射系数；S 12 为电磁波的 现了对电磁波的梯度反射和吸收，进而赋予了该复
反向传输系数；SE M 为电磁波在 EMI 屏蔽材料内部的 合膜优异的 EMI 屏蔽性能。而填充型的 PI EMI 屏
多重反射效能，dB；当 SE T>10 dB 时，可以忽略。 蔽材料则是以 PI 树脂与电磁损耗功能材料混合一次