CN101724842A - 一种电磁波屏蔽材料的制备方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于电磁波屏蔽领域，特别公开了一种电磁波屏蔽材料的制备方法及设备。它将基体材料采用离子轰击或离子源照射后，送入到真空室内，基体材料设置在多冷辊降温装置上，使基体材料作为阳极，圆柱形溅射靶为阴极，导入氩气，在强电场的作用下，在基体材料表层溅射一层金属过渡层，然后以铜作为植晶层进行电沉积，在基体材料表面形成金属膜层。本发明有效防止材料变形和褶皱，产品几乎没有金属层脱落的缺陷，横纵向电阻均匀，单双面施镀均可。

Description

一种电磁波屏蔽材料的制备方法和设备

(一)技术领域

本发明属于电磁波屏蔽领域，特别涉及一种电磁波屏蔽材料的制备方法及设备。

(二)背景技术

通常的电磁波屏蔽材料的生产方式有三种：

(1)化学镀：要经过粗化、敏化、活化、解胶、化学镀等几道工序工艺复杂，镀液控制难度大；且废水排放量大，处理困难，对环境有一定的影响；

(2)涂导电涂料后再电镀，此方法生产的产品镀层粗糙，且附着力较差，工艺过程中仍有较多的废水排放；

(3)磁控溅射镀膜，如专利号2008200119523.0的工艺，采用矩形平面靶，靶材利用利用率低，只有15-20％。溅射时无直接冷却装置。软体材料易变形、产生折皱失去应有的价值。即使有冷却装置的配备的设施构造复杂，运转能耗高，加大了生产成本。抽气设备采用的是油扩散泵；需要大功率加热电炉，耗能高。并且生产过程中油蒸气对基片材料表面造成不同程度的污染，最终影响产品质量。

另外像蒸发镀膜、热喷涂等对于本产品的生产没有应用价值。

目前用于电磁波屏蔽的材料是越来越薄，有报道所做的产品最薄可到3微米，需要精密的张力控制和折皱舒展设施，更需要避免针孔的出现，所以需要能充分避免产生折皱和针孔的生产电磁波屏蔽材料的设备和技术。

(三)发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种基材无变形、金属层剥离强度高的电磁波屏蔽材料的制备方法和设备。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种电磁波屏蔽材料的制备方法，其特殊之处在于：将基体材料采用离子轰击或离子源照射后，送入到真空室内，基体材料设置在多冷辊降温装置上，使基体材料作为阳极，圆柱形溅射靶为阴极，导入氩气，在强电场的作用下，在基体材料表层溅射一层金属过渡层，然后以铜作为植晶层进行电沉积，在基体材料表面形成金属膜层。

对基体材料进行表面预处理，本发明采用离子轰击或离子源照射的方法，使加速的正离子撞击基体材料表面，把表面的污染物和吸附物质除掉，获得一个粗糙的表面，从而保证基体材料和金属的结合力；溅射时，多冷辊降温装置可以将热量直接传递带走，在沉积足够厚度金属层时材质材料不变形，保证材料的平整性。

金属层和基体材料间的附着力通过中间层附着和扩散附着、机械锁合附着，当基体材料表面比较粗糙时，在膜层形成过程中，入射到基体材料表面的气相原子便入到粗糙表面的各种缺陷中，形成宏观机械锁合，离子轰击可以形成基本表面分布均匀的错草棉，通过机械锁合提高附着性能，另外，溅射出原子有较大动能时，它们沉积到基体材料上时可以发生较深的纵向扩散，从而形成扩散附着。

本发明所述基体材料可以为非导电的薄膜类材料，如PET、PI、PEI、PVC、PEN、PU等复合材料，也可以是导电的铝箔、铝塑复合材料；经过冲孔或针刺后，基体材料金属化后具有垂直导通的能力，在本发明中，基体材料也可不经过冲孔或针刺处理。

本发明所述溅射靶的材料为铜、镍、铬、镍铬合金或镍铜合金。基体材料的溅射以镍、铬、镍铬、镍铜合金中的任一金属作为过渡层，然后以铜作为植晶层，使不导电的基体材料成为导电材料。圆柱形的溅射靶表面形成环状磁场，二次电子在该区域电离出大量带正电的氩离子轰击靶材，使靶材原子被溅射出来沉积到基体材料上，实现了溅射沉积。使其向四周的金属溅射均匀，其材料设置以基体材料的要求为准。

本发明用于制备电磁波屏蔽材料的设备为：放卷装置上缠绕有基体材料，并通过基体材料依次连接离子轰击或离子源照射设备、位于真空室的多冷辊降温装置和收卷装置，溅射靶位于多冷辊降温装置的中心，离子轰击或离子源照射设备与多冷辊降温装置之间设置有抽气泵和导向轮。

用于基体材料清洗的离子轰击或离子源照射制备采用平板电极，施加电压，引起低能量的辉光放电，对基体材料进行预处理；由于放卷装置的真空度和多冷辊降温装置之间有一定的区别，在其中间设置的抽气泵能起到气密封的作用，分别维持两边的真空度不受干扰。

本发明所述多冷辊降温装置为正三角形。基体材料进入溅射区后，时刻与冷辊贴合，热量被冷却水及时传到带走；多冷辊降温装置独特的正三角形设计，圆柱形溅射靶位于三角中心区，使三面均匀接受溅射原子，在前面的两区内将金属过渡材料分别溅射到基体材料的两面，在后面的两区内，溅射靶的材料为铜，在基体材料两面溅射铜植晶层，使其达到一定厚度要求；冷辊之间的设计使得金属只能溅射到基体材料上，而不能溅射到冷辊上，以便免于维护清洗。

本发明所述收卷装置与多冷辊降温装置之间设置有张力自动控制装置和基体材料的舒展装置；在收卷处还设置有电阻在线测量装置，用于随时监测溅射的产品状况。

本发明所述抽气泵为复合涡轮分子泵。复合涡轮分子泵不但清洁无油，而且抽速高，同等抽速的油扩散泵的功率为分子泵的三倍，启动时不用预热，在进行换靶及上下卷作业时可以将泵停止运转，而扩散泵为防止油的氧化变质，需要油扩散泵时刻工作，以维持泵内真空，作业结束后还需要对油进行降温。

与本发明的设备相比，常规的平面靶磁控溅射设备的缺点是：

(1)设备无基体材料预处理装置，无法保证金属层和基体材料的结合力；

(2)采用油扩散泵，设备启动前需要对扩散泵油加温，停机时需要降温，电耗高，油蒸汽污染基体材料和真空室；

(3)设备内没有基体材料舒展装置，对于薄的材料卷绕时容易产生皱折；

(4)溅射靶为矩形平面靶，靶材利用率只有15％左右，工作时间段，更换靶材时间间隔短，影响生产效率；

(5)设备没有对基体材料的直接冷却设施，材料易高温变形，失去应用价值；

(6)设备内没有在线对产品的测量装置，对参数的调整没有依据，需要停机后测量结果，然后才能对参数做出调整。

以PET薄膜(厚度25微米)为基体材料为例，将其制作的电磁波屏蔽材料进行试验，结果如下：

(1)卷曲量测定：

①从1.20米宽的材料上切下长300毫米的试片；

②将样品置于平面上；

③用游标卡尺测定平面与试片在纵向末端的垂直空隙(10次)得到平均值作为卷曲量(mm)

	靶电流(A)	卷曲量(mm)
			实施例1	15A	2.3(平均值)
对比	15A	无法使用

(2)金属剥离强度测试：

①取10英尺所测材料标识A、B面；

②电镀工序将材料铜层加厚至25微米，标好A、B面；

③A、B面贴膜；

④选择专用底片(MD和TD方向各6条长9inch、宽0.125inch的矩形)A、B面曝光；

⑤显影、蚀刻和去膜；

⑥物理试验测试结果如下：                    Ib/mm

(3)电阻测试：                    Ω/inchsq

通过以上试验可知，用本发明的方法和设备来对非导电的材料来进行金属化时，没有材料卷曲变形和金属层剥离强度差的担忧；从而可以提供基片没有变形和高剥离强度金属层的材料，而且表面电阻横纵向均匀。

本发明有效防止材料变形和褶皱，产品几乎没有金属层脱落的缺陷，横纵向电阻均匀，单双面施镀均可。

(四)附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的设备流程示意图。

图中，1基体材料，2离子轰击设备，3真空室，4多冷辊降温装置，5溅射靶，6放卷装置，7收卷装置，8抽气泵，9导向轮，10A区，11B区，12C区，13D区。

(五)具体实施方式

附图为本发明的一种具体实施例。该实施例的具体步骤如下所示：

(1)用于基体材料1清洗的离子轰击设备2和放卷装置6同在一个单独的室体内，采用平板电极，施加电压500～1000V，引起低能量的辉光放电，对基体材料1进行预处理；

(2)因离子轰击设备2的真空度和真空室3有一定的区别，在两者之间设置抽气泵8胶辊起到气密封作用，能分别维持两边的真空度不受干扰；导向轮9在两者之间的设置，有助于保持基体材料1的张紧，防止其由于转向和距离的原因，在表面产生褶皱；

(3)基体材料1进入溅射区后，时刻与冷辊贴合，热量及时被冷却水带走，独特的正三角形设计，圆柱形溅射靶5位于三角中心区，使三面均匀接受溅射原子；在A区10溅射A面，也就是溅射金属过渡层镍铜合金；进入B区11后溅射B面；到了C区12、D区13后，靶材金属为铜，可以两面溅射铜植晶层，达到一定的厚度要求；

(4)离开溅射区的基体材料1上设置有精密的张力自动控制装置和基体材料1的舒展装置，在收卷处还有电阻在线测量装置，随时检测溅射的产品状况，对控制参数进行及时调整，保证产品的生产质量。

Claims (9)

1.一种电磁波屏蔽材料的制备方法，其特征在于：将基体材料(1)采用离子轰击或离子源照射后，送入到真空室(3)内，基体材料(1)设置在多冷辊降温装置(4)上，使基体材料(1)作为阳极，圆柱形溅射靶(5)为阴极，导入氩气，在强电场的作用下，在基体材料(1)表层溅射一层金属过渡层，然后以铜作为植晶层进行电沉积，在基体材料(1)表面形成金属膜层。

2.根据权利要求1所述的电磁波屏蔽材料的制备方法，其特征在于：所述基体材料(1)为非导电的薄膜类材料或是导电的铝箔、铝塑复合材料。

3.根据权利要求1或2所述的电磁波屏蔽材料的制备方法，其特征在于：所述基体材料(1)经过冲孔或针刺。

4.根据权利要求3所述的电磁波屏蔽材料的制备方法，其特征在于：所述溅射靶(5)的材料为铜、镍、铬、镍铬合金或镍铜合金。

5.根据权利要求1所述的电磁波屏蔽材料的制备所采用的设备，其特征在于：放卷装置(6)上缠绕有基体材料(1)，并通过基体材料(1)依次连接离子轰击或离子源照射设备(2)、位于真空室(3)的多冷辊降温装置(4)和收卷装置(7)，溅射靶(5)位于多冷辊降温装置(4)的中心，离子轰击或离子源照射设备(2)与多冷辊降温装置(4)之间设置有抽气泵(8)和导向轮(9)。

6.根据权利要求5所述的制备电磁波屏蔽材料的设备，其特征在于：所述多冷辊降温装置(4)为正三角形。

7.根据权利要求5或6所述的制备电磁波屏蔽材料的设备，其特征在于：所述收卷装置(7)与多冷辊降温装置(4)之间设置有张力自动控制装置和基体材料的舒展装置。

8.根据权利要求7所述的制备电磁波屏蔽材料的设备，其特征在于：所述收卷装置(7)与多冷辊降温装置(4)之间设置有电阻在线测量装置。

9.根据权利要求5或6所述的制备电磁波屏蔽材料的设备，其特征在于：所述抽气泵(8)为复合涡轮分子泵。

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