CN101068460A

CN101068460A - 一种电磁波屏蔽材料的制备方法

Info

Publication number: CN101068460A
Application number: CN 200710015898
Authority: CN
Inventors: 夏祥华; 耿秋菊; 曾海军; 林磊; 夏登峰; 刘世明; 夏登收; 张军
Original assignee: SHANDONG TIANNUO PHOTOVOLTAIC MATERIAL CO Ltd
Current assignee: Tiannuo Photoelectric Material Co., Ltd.
Priority date: 2007-06-14
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2027-06-14
Also published as: CN100525601C

Abstract

本发明提供一种电磁波屏蔽材料的制备方法，该方法按如下步骤进行：a.将聚合物薄膜至少一个表面进行等离子体处理，使表面达因值小于30；b.将处理后的表面通过常规可产生金属化薄膜的方法形成金属层；c.将该金属层粘贴在高透光性玻璃的至少一个表面上，然后将聚合物薄膜揭除；d.再将玻璃上的金属层进行刻蚀，形成高透光性的金属网格。

Description

一种电磁波屏蔽材料的制备方法

技术领域：

本发明涉及应用在各种电子机器和通信装置上显示设备的电磁波屏蔽材料的制备方法。

背景技术：

近年来，伴随着信息化社会的急速发展，关于信息关联机器的技术急速发展并逐渐得到普及。各种电子机器、通信装置，例如，用于阴极射线管(CRT)、液晶、EL、PDP、FED等显示装置用于电视用、个人电脑用、车站和机场等的导向显示用，提供其他各种信息用。从这些电子机器、弹球盘、自动赌博机等电子控制游戏机，携带电子等通信装置发射出的电磁波或者是电磁波对这些机器的影响令人担忧。例如人们考虑到了这种电磁波使周围的机器误动作的问题、对人体的不良影响以及显示装置的透光性问题等，对于电磁波屏蔽材料的要求越来越高。适应这样的要求开发出了各种导电性材料。

目前导电性材料的制备方法主要有三种，都是在屏幕表面覆盖或形成一层可屏蔽电磁辐射的高透明网格。一种方法：利用固化胶(例如为10μm左右)将厚度超过9μm的压延铜膜或电解铜膜粘贴在透光率较高(90％以上)的光学级透明聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜上，之后做铜膜网状金属刻蚀，以在PET薄膜表面形成金属网状层。这种方法虽然可行，但是由于工业化生产的压延铜箔及电解铜箔非常昂贵，其厚度一般要达到9-12μm或更厚，远远超出电磁波屏蔽所需的金属层厚度，增加了刻蚀成细线经的难度，浪费了资源并增加了成本。此外，将金属箔与PET膜之间粘合在一起所用的固化胶在生产过程及以后使用中都会因热量升高而释放出污染环境的有机挥发物，从而对人体健康产生有害影响。

另一种电磁波屏蔽网格采用一种聚合物材料编织成的网纱，该网纱上采用“化学镀”方法镀上金属化的外壳，并用固化胶将其贴在光学透明级的PET膜上以构成电磁波屏蔽膜。但是“化学镀”被公认为会对环境造成重大危害，而且需要大量的水力资源和电力。另外，这种方法生产的网纱需使用含有有机挥发物的固化胶粘贴着在高透光性的光学级PET膜上，也会因为显示屏使用时阻件及机体发热而造成粘贴使用的固化胶释放出的有害环境及人体的有机挥发物。最后，聚合物编织的网纱受材料线径的限制，并且编织的纱线形状呈粒状体，因此就算金属化，仍制约并影响了金属网格的电磁辐射屏蔽效果及透光性。

第三种方法，在高透光性聚合物薄膜上(透光率＞88％)其中一面形成金属层后，聚合物薄膜的另一面在千级无尘室里涂布压敏胶并粘附离型膜(抗划伤保护膜)，然后刻蚀金属层成金属网格，揭去离型膜，将粘有压敏胶的金属化聚合物薄膜贴在玻璃上制成显示板。此种工艺必须使用高透光性聚合物薄膜，而且对聚合物薄膜强度以及离型膜厚度要求很高，此工艺涂布压敏胶和粘附保护膜需在千级无尘室进行，且这种压敏胶和保护膜不易得，这样无疑之中增加了生产成本，降低了生产效率和成品率。

发明内容：

本发明的目的旨在克服现有技术的不足，提供一种生产工艺简单，效率高，能够显著增强屏蔽材料透光率，且具有减少电磁波屏蔽的金属耗用量的电磁波屏蔽材料的制备方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：

该方法按如下步骤进行：

a.将聚合物薄膜至少一个表面进行等离子体处理，使表面达因值小于30；

b.将处理后的表面通过常规可产生金属化薄膜的方法形成金属层；

c.将该金属层粘贴在高透光性玻璃的至少一个表面上，然后将聚合物薄膜揭除；

d.再将玻璃上的金属层进行刻蚀，形成高透光性的金属网格。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

所述的常规可产生金属化薄膜的方法是指溅射法、离子镀法、离子束助推器法或真空蒸镀法与湿式涂布法相结合，其中湿式涂布法包括电镀法和化学镀法；

所述的常规可产生金属化薄膜的方法是磁控溅射法和电镀法相结合；

所述的高透光性玻璃是指透光率大于90％和厚度为0.6mm～10mm的有机玻璃、化学强化玻璃或其他种类的玻璃；

所述的粘贴是采用高透光性的胶粘剂或胶膜，厚度为5～30μm；

所述的聚合物薄膜是指聚酯、聚丙烯、聚乙稀、聚丁烯、烯烃共聚物、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚碳酸酯、聚丙烯腈或聚奈二酸乙二酯，且厚度为25～125μm的单层或多层薄膜；

所述的金属层是铝、铬、镁、铜、镍、铁、钴、锌、锡、银、金、钛、铋，硅、砷、不锈钢，或含上述金属的化合物或它们的组合物，厚度为0.005μm～60μm，其中优选的厚度为0.5μm～8μm，最佳的厚度为0.5μm～2μm。

所述的化合物是氮化物、氧化物、氟化物或碳化物；

所述的金属层是铜、镍金属层；

所述的沉积金属层可以由直接粘贴在高透光性玻璃上的载体金属箔代替。

本发明的具体生产步骤是：

(1)前处理：首先将普通聚合物薄膜至少一个表面采用等离子体进行前处理，使薄膜表面达因值达到小于30；

(2)普通聚合物薄膜的金属化：此金属化通过在处理的薄膜表面真空镀薄层金属层和湿镀法镀厚层金属层来完成，此过程既可以在薄膜的单面进行，也可以在薄膜的双面进行；

(3)将镀覆的金属层粘贴在高透光性玻璃上：将上述金属层利用胶粘剂粘附在高透光性玻璃的至少一个表面上；

(4)揭去普通聚合物薄膜，留下玻璃和平整光亮的金属层；

(5)刻蚀工艺：将玻璃上的金属层直接进行刻蚀，将金属层刻蚀成透光率大于88％的各种规格的电磁屏蔽材料。

如上所述，本发明提供了一种制备高透光性电磁波屏蔽材料的工艺方法，将金属化聚合物薄膜的金属层和玻璃利用胶粘剂直接粘贴在一起，将聚合物薄膜揭去，然后将玻璃上的金属层刻蚀成各种规格的高透光性金属网格。

本发明所述的刻蚀是指可以刻蚀成高透光性金属网格的各种湿法和干法刻蚀工艺。

从上面的介绍，可以很明显的发现本发明的优点及积极效果：

(1)本发明不用考虑聚合物薄膜的高透光性能，可以选择任何热塑性塑料薄膜。

(2)本发明中聚合物薄膜未覆金属层面，不用涂布压敏胶和粘贴保护膜，这样大大节省了生产工序，提高了生产效率。

(3)本发明聚合物薄膜金属化采用真空镀和湿镀工艺相结合，所镀金属层厚度为0.005μm～60μm，其中优选的厚度为0.5μm～8μm，最佳的厚度为0.5μm～2μm。这样具有减少电磁波屏蔽的金属耗用量和避免在金属层与薄膜基材间使用固化胶的优点，减少了蚀刻成网状图案结构所需要的时间，因此有利于抑制金属蚀刻因酸洗时间过长而产生的梯形现象。

附图说明：

图1是本发明的制备过程示意图；

图2是本发明制得产品的屏蔽性能测试结果示意图。

具体实施方式：

下面参照图1对本发明作进一步说明：

首先将25～250μm厚的聚合物薄膜1至少一个表面进行等离子体前处理2，使聚合物薄膜表面达因值小于30。

在经过等离子体处理的聚合物薄膜表面磁控溅射均匀一致的薄层金属3可以是金、银、白金、锌、铜、钴、镍或不锈钢等，此金属层厚度一般为0.005μm～0.5μm，比较适合的是0.05μm～0.2μm。

然后在薄层金属上进行厚金属沉积，沉积金属4可以是Cu、Ni、Cr、Zn、Cd、Sn、Pb、Au、Ag、Co、Tb、Bi，沉积层可以采用化学镀方法或电镀方法，优选的为电镀方法。

将聚合物薄膜的金属层3、4利用胶粘剂5粘贴在透光率大于90％和厚度为0.6mm～10mm的高透光性玻璃6的至少一个表面，然后将聚合物薄膜1揭去，高透光性玻璃6上留下平整光亮的金属层，然后将高透光性玻璃6上的金属层刻蚀成透光率大于88％，屏蔽效能在10MHZ～1.0GHZ范围内为40～60dB的金属网格7。

上述提到的溅射方法，射频磁控溅射方法是非常可取的，真空度为100Pa或者更少，比较可取的大约为10^-3～1Pa，连续卷绕式镀速为0.4～8.0m/min。

上述提到的沉积厚金属层方法，主要有连续电镀法和化学镀法：电镀法在电镀过程中，在镀液中膜做阴极，此镀液中包含金属离子，阳极与阴极相对放置，在它们之间通过直流电后形成金属层；化学镀方法主要在镀液中通过置换或者氧化还原法形成金属涂层。

金属电镀的条件如下：

连续卷绕式碱性焦磷酸盐镀铜液组成：

焦磷酸铜：40-100g/L；焦磷酸钾：260-420g/L；柠檬酸铵：10-40g/L；氨水：2-3ml/L；pH值：8.2-8.8；温度：20-50℃；电流密度：0.5-10A/dm²；阴极移动速度：1-20m/h，采用空气搅拌，正常的过滤，电压6V或者更少。

连续卷绕式酸性电镀镍镀液组成：

硫酸镍：150-300g/L；氯化镍：30-60g/L；硼酸：30-60g/L；pH值：3-5；温度：20-50℃；电流密度：0.5-15A/dm²；阴极移动速度：1-30m/h，采用空气搅拌，正常的过滤，电压7V或者更少。

为了更清楚地理解本发明，将以实例解释如下，但范围并不仅限于此。

实施例1：

在长200米、宽1030mm、厚度为75微米的聚酯膜(PET)表面用等离子体进行表面前处理，表面达因值为20，然后在处理后的表面进行真空磁控溅射镀铜，真空度为2.5×10^-2Pa，聚酯膜移动速度1.5m/min，此时材料的表面电阻为100～150Ω/sq。

在真空磁控溅射镀层上电镀厚金属铜层5μm，这样就生产出PET膜覆铜板。

碱性焦磷酸盐电镀铜条件如下：镀液含有焦磷酸铜：50g/L；焦磷酸钾：300g/L；柠檬酸铵：20g/L；氨水：3ml/L；pH值：8.3；温度：45℃；电流密度：1.0A/dm²；阴极移动速度：5.0m/h，采用空气搅拌，正常的过滤，电压4V，此时材料的表面电阻为0.006Ω/sq。

将上述金属铜层用高透光性丙烯酸类压敏胶粘贴在0.6mm厚透光率为93％的有机玻璃上，然后将聚酯膜揭去。

将覆在玻璃上的金属铜层进行刻蚀工艺形成金属网格，此时金属网格线径为35μm，金属线之间间距为300μm，金属网格方阻0.08Ω/sq，屏蔽效能为60dB，透光率为88％。

实施例2：

在长200米、宽1030mm、厚度为50微米的聚酰亚胺膜(PI)表面用等离子体进行前处理，表面达因值为20，然后进行真空磁控溅射镀镍，真空度为2.1×10^-2Pa，聚酰亚胺膜移动速度1.2m/min，此时材料的表面电阻为70～100Ω/sq。

在真空磁控溅射镀层上电镀厚金属镍层10μm，这样就生产出金属化PI膜。

酸性电镀镍条件：硫酸镍：200g/L；氯化镍：40g/L；硼酸：30g/L；pH值：4.0；温度：40℃；电流密度：5A/dm²；阴极移动速度：8.0m/h，采用空气搅拌，正常的过滤，电压4V。此时材料的表面电阻0.010Ω/sq。

将上述金属镍层用胶粘剂粘贴在5mm厚的透光率91％的有机玻璃上，然后将聚酰亚胺薄膜揭去。

将覆在玻璃上金属镍层刻蚀形成金属网格，此时金属网格线径为32μm，金属线之间间距为300μm，金属网格方阻0.12Ω/sq，屏蔽效能为57dB，透光率为89％。

实施例3：

在长200米、宽1030mm、厚度为125微米的聚乙稀膜表面用等离子体进行前处理，表面达因值为22，然后进行真空磁控溅射镀铜镍，真空度为2.2×10^-2Pa，聚乙稀膜移动速度2.0m/min，此时材料的表面电阻为150～200Ω/sq。

在真空磁控溅射镀层上先电镀铜层1.5μm，然后再电镀金属镍0.1μm(保护铜层)，这样就生产出聚乙稀膜镀铜加镍。

碱性焦磷酸盐电镀铜条件如下：镀液含有焦磷酸铜：50g/L；焦磷酸钾：300g/L；柠檬酸铵：20g/L；氨水：3ml/L；pH值：8.3；温度：45℃；电流密度：1.0A/dm²；阴极移动速度：10.0m/h，采用空气搅拌，正常的过滤，电压3V，接着进行酸性电镀镍条件：硫酸镍：200g/L；氯化镍：40g/L；硼酸：30g/L；PH值：4.0；温度：40℃；电流密度：5A/dm²；阴极移动速度：20.0m/h，采用空气搅拌，正常的过滤，电压5V。此时材料的表面电阻0.020Ω/sq。

将上述金属铜镍层用胶膜粘贴在10mm厚透光率92％的玻璃上，然后将聚乙稀膜揭去。

将覆在玻璃上金属铜镍层进行刻蚀形成金属网格，此时金属网格线径为30μm，金属线之间间距为300μm，金属网格方阻0.30Ω/sq，屏蔽效能为45dB，透光率为90％。

实施例4：

在长200米、宽1030mm、厚度为75微米的聚丙稀膜表面用等离子体进行表面前处理，表面达因值为20，然后在处理后的表面进行真空磁控溅射镀铜，真空度为2.5×10^-2Pa，聚丙稀膜移动速度1.5m/min，此时材料的表面电阻为100～150Ω/sq。

在真空磁控溅射镀层上电镀厚金属铁层1.2μm，这样就生产出聚丙稀膜覆铁板。

酸性氯化物电镀铁条件如下：镀液含有FeCl₂·4H₂O：400g/L；抗坏血酸：3.2g/L；甘氨酸：2g/L；盐酸调pH值：1.3；温度：35℃；电流密度：3.0A/dm²；阴极移动速度：8.0m/h，采用空气搅拌，正常的过滤，电压4V，此时材料的表面电阻为0.05Ω/sq。

将上述金属铁层用高透光性丙烯酸类压敏胶粘贴在0.6mm厚透光率为93％的有机玻璃上，然后将聚丙稀膜揭去。

将覆在玻璃上的金属铁层进行刻蚀工艺形成金属网格，此时金属网格线径为32μm，金属线之间间距为300μm，金属网格方阻0.48Ω/sq，屏蔽效能为40dB，透光率为90％。

实施例5：

在长200米、宽1030mm、厚度为50微米的聚奈二酸乙二酯膜表面用等离子体进行前处理，表面达因值为20，然后进行真空磁控溅射镀镍，真空度为2.1×10^-2Pa，聚奈二酸乙二酯膜移动速度1.2m/min，此时材料的表面电阻为70～100Ω/sq。

在真空磁控溅射镀层上电镀厚金属镍层4μm，这样就生产出金属化聚奈二酸乙二酯膜。

酸性电镀镍条件：硫酸镍：200g/L；氯化镍：40g/L；硼酸：30g/L；pH值：4.0；温度：40℃；电流密度：5A/dm²；阴极移动速度：8.0m/h，采用空气搅拌，正常的过滤，电压4V。此时材料的表面电阻0.020Ω/sq。

将上述金属镍层用胶粘剂粘贴在5mm厚的透光率91％的有机玻璃上，然后将聚奈二酸乙二酯膜揭去。

将覆在玻璃上金属镍层刻蚀形成金属网格，此时金属网格线径为32μm，金属线之间间距为300μm，金属网格方阻0.30Ω/sq，屏蔽效能为45dB，透光率为89％。

实施例6：

在长200米、宽1030mm、厚度为125微米的聚醚酰亚胺膜表面用等离子体进行前处理，表面达因值为22，然后进行真空磁控溅射镀铜镍，真空度为2.2×10^-2Pa，聚醚酰亚胺膜移动速度2.0m/min，此时材料的表面电阻为150～200Ω/sq。

在真空磁控溅射镀层上先电镀厚金属铁层3μm，然后再电镀金属镍0.1μm(保护铁层)，这样就生产出聚醚酰亚胺膜镀铁加镍。

酸性氯化物电镀铁条件如下：镀液含有FeCl₂·4H₂O：400g/L；抗坏血酸：3.2g/L；甘氨酸：2g/L；盐酸调pH值：1.3；温度：35℃；电流密度：3.0A/dm²；阴极移动速度：5.0m/h，采用空气搅拌，正常的过滤，电压4V，此时材料的表面电阻为0.020Ω/sq。

将上述金属铁层用高透光性丙烯酸类压敏胶粘贴在0.6mm厚透光率为93％的有机玻璃上，然后将聚醚酰亚胺膜揭去。

将覆在玻璃上的金属铁层进行刻蚀工艺形成金属网格，此时金属网格线径为33μm，金属线之间间距为300μm，金属网格方阻0.30Ω/sq，屏蔽效能为45dB，透光率为90％。

实施例7：

在长200米、宽1030mm、厚度为50微米的聚丙烯腈膜表面用等离子体进行前处理，表面达因值为20，然后进行真空磁控溅射镀镍，真空度为2.1×10^-2Pa，聚丙烯腈膜移动速度1.2m/min，此时材料的表面电阻为70～100Ω/sq。

在真空磁控溅射镀层上电镀厚金属锌层8μm，这样就生产出金属化聚丙烯腈膜。

氯化铵镀锌条件：氯化锌：35g/L；氯化铵：240g/L；六次甲基四胺：15g/L；pH值：6.5；温度：35℃；电流密度：3A/dm²；阴极移动速度：3.0m/h，采用空气搅拌，正常的过滤，电压4V。此时材料的表面电阻0.012Ω/sq。

将上述金属锌层用胶粘剂粘贴在5mm厚的透光率91％的有机玻璃上，然后将聚丙烯腈膜揭去。

将覆在玻璃上金属锌层刻蚀形成金属网格，此时金属网格线径为32μm，金属线之间间距为300μm，金属网格方阻0.13Ω/sq，屏蔽效能为57dB，透光率为89％。

实施例8：

在真空磁控溅射镀层上电镀厚金属镍层8μm，这样就生产出金属化PI膜。其他同实施例2。

实施例9：

在真空磁控溅射镀层上先电镀铜层1.5μm，然后再电镀金属镍0.1μm(保护铜层)，这样就生产出聚乙稀膜镀铜加镍。其他同实施例3。

实施例10：

在真空磁控溅射镀层上电镀厚金属铁层2μm，这样就生产出聚丙稀膜覆铁板。其他同实施例4。

实施例11：

在真空磁控溅射镀层上电镀厚金属镍层1.2μm，这样就生产出金属化聚奈二酸乙二酯膜。其他同实施例5。

实施例12：

在真空磁控溅射镀层上先电镀厚金属铁层0.5μm，然后再电镀金属镍0.1μm(保护铁层)，这样就生产出聚醚酰亚胺膜镀铁加镍。其他同实施例6。

虽然业已多个优选的实验方案描述了本发明，但本领域内的技术人员将会很容易的知道，在不偏离本发明精神的前提下可以做出各种修改、替换和改变。因此本发明范围不受以上描述范围的限制，还包括它们的等效内容在内。

Claims

1、一种电磁波屏蔽材料的制备方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：

2、根据权利要求1所述的一种电磁波屏蔽材料的制备方法，其特征在于所述的常规可产生金属化薄膜的方法是指溅射法、离子镀法、离子束助推器法或真空蒸镀法与湿式涂布法相结合，其中湿式涂布法包括电镀法和化学镀法。

3、根据权利要求1所述的一种电磁波屏蔽材料的制备方法，其特征在于所述的常规可产生金属化薄膜的方法是磁控溅射法和电镀法相结合。

4、根据权利要求1所述的一种电磁波屏蔽材料的制备方法，其特征在于所述的高透光性玻璃是指透光率大于90％和厚度为0.6mm～10mm的有机玻璃、化学强化玻璃或其他种类的玻璃。

5、根据权利要求1所述的一种电磁波屏蔽材料的制备方法，其特征在于所述的粘贴是采用高透光性的胶粘剂或胶膜，厚度为5～30μm。

6、根据权利要求1所述的一种电磁波屏蔽材料的制备方法，其特征在于所述的聚合物薄膜是指聚酯、聚丙烯、聚乙稀、聚丁烯、烯烃共聚物、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚碳酸酯、聚丙烯腈或聚奈二酸乙二酯，且厚度为25～125μm的单层或多层薄膜。

7、根据权利要求1所述的一种电磁波屏蔽材料的制备方法，其特征在于所述的金属层是铝、铬、镁、铜、镍、铁、钴、锌、锡、银、金、钛、铋，硅、砷、不锈钢金属层，或含上述金属的化合物或它们的组合物，厚度为0.005μm～60μm。

8、根据权利要求7所述的一种电磁波屏蔽材料的制备方法，其特征在于所述的化合物是氮化物、氧化物、氟化物或碳化物。

9、根据权利要求1所述的一种电磁波屏蔽材料的制备方法，其特征在于所述的金属层是铜、镍金属层。

10、根据权利要求7所述的一种电磁波屏蔽材料的制备方法，其特征在于所述的沉积金属层由直接粘贴在高透光性玻璃上的载体金属箔代替。