ПОГЛОТИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для поглощения паразитных излучений или снятия резонансов в резонирующих объемах в СВЧ-микросборках.

Известен поглотитель электромагнитных волн (патент РФ №2155420 C1, МПК H 01 Q 17/00. "Радиопоглощающее покрытие, способ получения и управления его свойствами и устройство для дистанционного измерения отражательных свойств покрытий на объектах в СВЧ-диапазоне радиоволн"). В нем радиопоглощающий материал, из которого выполнены слои покрытия, включает в себя в качестве полимерного связующего синтетический клей "Элатон" на основе латекса и в качестве магнитного наполнителя - порошкообразный феррит или карбонильное железо при соотношении компонентов, мас.%: синтетический клей "Элатон" на основе латекса 80-20; порошкообразный феррит или карбонильное железо 20-80.

Однако клей "Элатон" с карбонильным железом имеют низкую вязкость, что не позволяет применить данный поглотитель для заливки в малогабаритные корпуса СВЧ-микросборок, а может быть использован только как радиопоглощающее покрытие, кроме того, он подвержен растрескиванию.

Известен состав №19, приведенный в ОСТ 107.460007.006-92 "Материалы для объемных поглотителей высокочастотной энергии", содержащий карбонильное железо, связующее - эпоксидную смолу, полиэфирную смолу, тальк в следующих весовых процентах: 65.08; 15,87; 3,18; 15,87.

Для этого поглотителя необходима оснастка для заливки состава с последующим креплением в корпусах микросборок. Сложно выбрать способ крепления в корпусах микросборок из-за большого удельного веса поглотителя, что приводит к разрушению клеевого шва (отслоение).

Кроме того, поглотитель, обладающий высокой жесткостью и хрупкостью, склонен к растрескиванию.

Из известных поглотителей наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является поглощающий материал, описанный в а.с. СССР №471614, М. кл. H 01 f 1/33, H 01 Q 17/00.

Поглощающий материал - на основе магнитодиэлектрика, состоящего из карбонильного железа и полимерного связующего - поликарбонат, например дифлон с добавлением талька, при следующем соотношении исходных компонентов, вес.%:

Поликарбонат (дифлон) 25-50

Тальк 0,5-1

Карбонильное железо Остальное

Недостатком прототипа является сложность применения, т.к. поглотители изготавливаются методом литья под давлением, что требует использования форм под литье с последующим креплением поглотителей в корпуса микросборок. Поликарбонат (дифлон), являясь термопластичным материалом с рабочей температурой +150°С, имеет низкую адгезию к клеям и склонность к растрескиванию. Использование прототипа в замкнутом герметизированном объеме в температурном диапазоне эксплуатации достаточно критично, так как становятся возможными физико-химические реакции продуктов газовыделения поликарбоната с пленочными и навесными элементами микросборок.

Таким образом, целью изобретения является получение эластичного поглощающего состава, химически инертного в замкнутом герметичном объеме СВЧ-микросборок, с большим коэффициентом поглощения в диапазоне частот до 18 ГГц, работоспособного в условиях вибрационных нагрузок и интервале температур от -60 до +200°С.

Для достижения поставленной цели в составе на основе магнитодиэлектрика, состоящего из карбонильного железа и полимерного связующего, в качестве полимерного связующего использован компаунд “Виксинт ПК-68”- низкомолекулярный каучук (ТУ 38.103508-81) и катализатор №68 при следующем соотношении компонентов, вес.%:

“Виксинт ПК-68” - низкомолекулярный каучук 15,27-18,05

Катализатор №68 0,46-0,76

Карбонильное железо Р-10 Остальное

На фиг. 1 приведена зависимость поглощения СВЧ-мощности - Кп от частоты, где кривая I - ферросиликоновая смесь состава 1; II - ферросиликоновая смесь состава 2; III - ферроэпоксид (состав №19) ОСТ 107.460007.006-92.

На фиг. 2 - зависимость КСВ-перехода от частоты, где кривая I - для поглотителей из ферроэпоксида, ферросиликоновые смеси состава 1 и 2; II - чистый переход без диэлектрика.

Состав готовят следующим образом. Карбонильное железо просеивают через капроновое сито и сушат при температуре (120±10)°С в течение 1-2 часов в сушильном шкафу. Компаунд “Виксинт ПК-68” и карбонильное железо тщательно перемешивают и нагревают в течение 0,5 часа при температуре (120±10)°С.

Смесь вакуумируют в течение 15-20 мин, чтобы исчезли пузыри, что улучшает однородность, и вводят отмеренное количество катализатора №68. Полученную смесь заливают непосредственно в пазы крышки микросборки без адгезивного подслоя и сушат при температуре (25±10)°С в течение 24 часов.

Для проверки радиотехнических характеристик были подготовлены и залиты в три формы смеси: из ферроэпоксида (состав №19) по ОСТ 107.460007.006-92, содержащего карбонильное железо, связующее - эпоксидную смолу, полиэфирную смолу, тальк в следующих вес.%: 65,08; 15,87; 3,18; 15,87, и два образца из ферросиликоновой смеси: состав 1, состав 2 собственного изготовления с различным содержанием карбонильного железа марки Р-10, при соотношении компонентов, вес.%:

Каучук СКТН с наполнителем вакууммируют при температуре (110±10)°С в течение 20 мин.

Образцы из ферросиликоновой смеси полимеризуют при температуре (25±10)°С в течение 24 часов.

Образцы помещают между двух металлических обкладок и на приборе Е7-12 (измеритель L, С, Р) измеряют емкость полученного конденсатора, по которой определялась диэлектрическая проницаемость материалов (ε)

,

где ε - диэлектрическая проницаемость;

ε₀ - диэлектрическая постоянная, равна 8,86·10^-12 Ф/м;

d - толщина образца, равна 1,5 мм;

s - площадь образца, равна 0,95 см²

Результаты измерения:

Сф=13,5 пФ ε_фэ=10,1 ферроэпоксид;

Сфс₁=22,5 пФ εфс₁=16,9 ферросиликоновая смесь, состав II;

Сфс₂=18,3 пФ εфс₂=13,8 ферросиликоновая смесь, состав I.

Образцы в виде стержня помещают в катушку индуктивности в качестве сердечника. На приборе Е7-12 измеряют индуктивность катушки для определения магнитной проницаемости

Результаты измерения:

L - без сердечника - 256 нГн;

Lфэ - 490 нГн μ=1,9 ферроэпоксид;

Lфс₁ - 645 нГн μ=2,5 ферросиликон, состав II;

Lфс₂ - 721 нГн μ=2,9 ферросиликон, состав I.

Три образца в форме втулки (длиной 40 мм, наружный диаметр 7 мм, внутренний диаметр 6 мм) помещают в переход ПК-83 (без диэлектрика) и на измерительных линиях Р2-103, Р2-104 измеряют КСВ-перехода и затухание.

Результаты экспериментов приведены на графиках (фиг. 1 и 2).

Из фиг. 1 видно, что поглощающие свойства ферросиликоновой смеси (составы 1, 2) значительно превышают поглощающие свойства ферроэпоксида. Из двух составов ферросиликоновой смеси лучшим является состав 1.

Из фиг. 2 видно, что внесение образцов из поглощающих материалов не изменяет КСВ-перехода. КСВ-переход с образцами незначительно отличается от КСВ “чистого” перехода (без образцов).

Далее были проведены испытания на воздействие температур от -60 до +85°С - 130 циклов, на воздействие повышенных температур, на сохраняемость методом ускоренной оценки (+85°С - 500 часов) и на ударные нагрузки: случайная широкополосная вибрация в диапазоне частот 100-2000 Гц, виброудары одиночного действия с ускорением 60 g, виброудары многократного действия с ускорением 30 g.

Т.о., полученный поглотитель электромагнитных волн обладает однородностью состава, эластичностью наряду с высокой поглощающей способностью в диапазоне частот до 18 ГГц, технологичностью, работоспособностью в интервале температур от -60 до +200°С и в условиях вибрационных нагрузок (случайная широкополосная вибрация в диапазоне частот 100-2000 Гц, виброудары одиночного действия с ускорением 60 g, виброудары многократного действия с ускорением 30 g).

Испытания показали отсутствие в составе поглотителя каких-либо деструкционных явлений. Кроме того, данный поглощающий состав не вызывает коррозии при температурах нагрева до +200°С в герметичных объемах, не требует адгезивов, в 2 раза снижена стоимость материала, нет затрат электроэнергии, т.к. полимеризация - на воздухе, а не в печи, как в аналогах и прототипе.