CN1017729B - 电铸的电磁脉冲屏蔽元件的制法及其产品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电铸的能衰减电磁脉冲效应的金属栅网的方法以及如何把这类栅网用于飞机的透明物体中。还揭示了非直线的和非正交的栅网图形以及带有不闪光涂层、具有任何形状的电镀栅网。

Description

本发明对电铸技术作一般地叙述，而比较详细地叙述了提供屏蔽电磁脉冲（EMP）效应的电铸栅网技术。

精密图形的电铸，例如那些用于光学系统中的，已经有几种方法可以完成。例如，用电镀的方法制造精密网格图形，为了电镀，在玻璃基片上蚀刻或者划出线条，并且在这些线条上沉积一层导电材料，从而形成了导电的原版图形，在此原版图形的线条上进行电镀。这种方法的主要缺点是蚀刻玻璃的光洁度和精度受到限制。

光刻技术已经用于制造带有图案的电铸型芯。例如，导电基片，例如一块抛光的不锈钢板，被涂复一层感光性树脂，一层带有图案的光掩膜复盖在感光性树脂上，然后将该感光性树脂对于透过掩膜的光化射线进行曝光，从而产生了一个被曝光的和没有被曝光的感光性树脂的图案，它还要进一步地被显影，是除去感光性树脂的曝光部分还是除去感光性树脂的没有曝光部分取决于是需要正的图案还是需要负的图案，由此，在基片上得到了一个导电 的图案。然后进行电镀处理以形成一个导电图案的复制品而该复制品其后能从基片上取下。

美国专利号3，703，450贝克威尔公开了一种在可反复使用的原版片上制造精密导电网格图案的方法，该原版片包括一片涂复了一层导电金属的图案的玻璃片，和沉积在导电图形的空隙间的一系列一氧化硅。与导电的图案一样的网格图形由电镀形成。

美国专利号3，833，482杰克伯斯揭示了一个用来形成精细网格的模型，这个模型包括一片基片、规定网格图案的感光性树脂，以及封装基片和感光性树脂表面的二氧化硅外层。一层导电金属被真空涂复到模型的整个表面，随后，从模型上的保护膜的上表面除去导电金属。模型适合于在位于模型的凹进部分的那层导电金属上进行电铸。

美国专利号3，878，061费尔兹汀揭示一个包括高度抛光的、退化搀杂单晶硅基片的模型，在这基片上有一层无机的绝缘材料，而这些绝缘材料层上有使这硅表面露出的槽的图案。

“关于飞机透明物体的一种新的和独特的部件”Olson等人在1983年12月的“航天航空透明材料和外壳会议上”发表的文章，描述一种包含无数条细丝的部件，这些细丝是预先由光刻/化学加工方法制造的，该方法包括产生一个原版图形、产生该图形的光掩膜、将一层导电的金属层复盖在基片上、用感光性树脂涂复金属层、通过光掩膜使感光性树脂曝光、让感光性树脂显影、以及将基片放在腐蚀剂中除去不想要的材料以留下需要的图形，该部件用作为加热元件。

衰减电磁脉冲（EMP）和微波的栅网在特殊的目的飞机的透明物体上已经有许多年了。大部分电磁脉冲能量处在10KHz和100MHz之间，并且这种脉冲的特点在于电磁场具有短的上升时间（几个毫微秒）和高的峰值电场幅度（每米50千伏）。用化学加工方法制造的电磁脉冲栅网对于减弱电磁脉冲已经是可行的。然而，这种粗线正交图形已经是不均匀的，尤其是横截面不均匀。按照本发明用电铸的方法制造的细线正交栅网改进了光学和屏蔽特性，具有接近方形的截面。

电学上，用磁场和电场的极化强度来表示小孔的电磁屏蔽特性极为合适。一个电学上的小孔能够被定义为具有明显小于所关心的最高频率的波长的尺寸。在电磁脉冲情况下，这个频率大约是100MHz，相当于3米的波长。因此，大约1.5米的口径就能被合理地认为是小孔。由于一个典型的飞机透明物体具有这个等级的尺寸，把栅网用到这透明物体上能够提供电磁脉冲屏蔽而没有显著地损害能见度。

孔的极化强度是用来表示外部入射场与孔内电磁场的等效偶极矩之间关系的一个量。由于极化强度仅仅取决于孔的大小和形状，因此，可以用来对孔作完整的电磁描述。大家知道，极化强度是随着孔径的立方而变化的。术语“归一化极化强度”是用来描述放置一个薄膜或者金属栅网使它盖住孔径的衰减效应。归一化极化强度an定义为被屏蔽的孔径的极化强度α对开口孔径的极化强度ao的比值。经屏蔽的透明物体的电磁脉冲的“屏蔽效率”是直接取决于归一化极化强度的，如下式所示：

20log（a/ao）＝20log    an

由于本发明的电铸方法可以制造非常均匀截面的细线，使得大密度的栅网成为可能的，也就是，在给定的表面区域内可以有更多的孔径。图为将一个孔径分割分成N个孔径使得穿透场减少为1/N，所以按照本发明的方法提供的用细栅网线增加栅网密度就改善了屏蔽效率。根据本发明，用非直线的线段来替换一般栅网图形中的直线可以制造具有改进光学性的和能适合弯曲的基片的一种灵活的栅网。此外，本发明的非正交的栅网图形提供改进了的光学特性和具有较好的物理易弯曲性，以合适于复合的弯曲和复杂的形状。根据本发明，能对具有可以扰乱透过被屏蔽的透明物体进行观察的反射表面的铜电磁脉冲栅网进行不光滑的表面处理。

为了制造一种提供电磁脉冲屏蔽的栅网，本发明提供一种电铸工艺。对光化学射线透明的基片上附有电磁脉冲屏蔽栅网所要求的图形，以形成光学掩膜，具有导电表面的基片用作栅网的芯子，连续的感光性树脂层粘合在芯子的导电表面。感光性树脂被透过光学掩膜的光化学射线曝光，图形就是感光性树脂的遮蔽部分。然后，感光性树脂被显影，除去没有被曝光的部分得出了作为基础的导电芯子表面的导电的图形，这相应于光学掩膜的图形。将芯子浸入栅网溶液，加上电流，使金属电解沉淀在芯子上的导电图形区域，当达到足够厚的沉淀时， 除去剩余的感光性树脂，再将电铸电磁脉冲屏蔽栅网从芯子上分离出来。

本发明还提供具有优良设计的电铸栅网以用于具有混合弯曲或者复杂形状的基片上。设计修改了常规的正方形栅网图形，用非直线线段来代替正方形的直线线段，这样这种栅网可以在不同的区域和方向上同时伸缩，以适合于复合弯曲和复杂形状的基片。最后，合适的电铸栅网配上透明的基片，就形成了具有合适栅网的一个弯曲的透明物体。

本发明为了制造一种提供电磁脉冲（EMP）屏蔽的栅网还提供了优良的非正交图形。本发明的非正交图形提供与由以前技术的正交栅网所提供的相等的屏蔽效用，而光学性能通过减少绕射干涉图形得到了改进（“starburst”效应）。此外，本发明的非正交图形很容易适合复合弯曲和复杂形状的基片。

本发明还改进了用前述栅网适合任何外形的栅网来制造屏蔽电磁脉冲栅网的电铸工艺。然后，金属栅网用锡/铅电镀层以减少反射。最后，在酸性介质中实行反极性的电化学处理，使得锡/铅层变黑和硬化，进一步的减少反射。

图1表示了本发明的电磁脉冲屏蔽栅网的屏蔽效用（STD），同以前的技术的化学机械加工的栅网（B）相对照。图1顶部表示了电场E的屏蔽效用，而磁场H的屏蔽效用于图的底部。

图2说明了一个合适的图形，其中修改了常规的方形栅网，用相互交叉连接的半球形代替直线段。

图3将本发明的非正交电磁脉冲屏蔽栅网（A3和A5）的屏蔽效用与以前技术的正交栅网（STD）的屏蔽效用作了比较。电场E的屏蔽示于图3的上部，磁场H的屏蔽效用示于图的下部。

图4表示了一种图形，这种图形是由有在例Ⅲ中描述的尺寸的成对的弧线相互连接的环构成。

图5表示了一种图形，这种图形是由具有在例Ⅳ中所述尺寸的成对弧线相互连接的环构成。

在本发明推荐的一个实例中，光学掩膜的原版板上具有表示要由电铸制造的电磁屏蔽脉冲栅网的外形的图形。具有导电表面的基片被用作电铸的芯子，最好是一片镍或者是一片不锈钢，一层连续的感光性树脂粘合在芯子的导电表面。任何常规的具有足够清晰度的感光性树脂都可以用。

在本发明推荐的实例中，片状的感光性树脂薄薄地复盖在芯子的导电表面上，感光性树脂被通过光掩膜的光化学射线曝光，以固化感光性树脂的被曝光部分。光掩膜图形遮盖了不需曝光的那部分感光性树脂，这部分就保持不硫化。在感光性树脂曝光后，如果必要的话，进行后硫化操作，再将感光性树脂显影。

最好，感光性树脂与化学溶液相接触，这种溶液溶解和除去没曝光，没硫化的那部分感光性树脂，因此提供了一个做基础的导电膜图形，这种图形是光学掩膜中的图形的正象。导电图形周围保留的经曝光，硫化的感光性树脂构成了墙，电铸的栅网后来就沉积在这些墙之间。本发明的替换实例中，正型工作的感光性树脂可以用来形成一层导电膜图形，这种图形是光学掩膜的负像。

所得到的东西是用作电铸金属的电磁脉冲（EMP）栅网的芯子，金属的电磁脉冲（EMP）屏蔽栅网是芯子的导电表面上的图形的复制品。根据本发明，芯子表面上的已曝光的金属图形经处理形成轻微氧化的表面，该表面使以后从芯子中取出电铸成的栅网容易些。

芯子的背面复盖着不导电的材料以阻止金属的沉积，除了沉积在图形上的外。然后，芯子被浸入含有金属的电镀液中，优先选用的电铸溶液包含镍或者铜盐，最好是镍的氨基磺酸盐或硫酸铜溶液，用导电的芯子表面作为阴极，用要被沉积的金属电极作为阳极，构成一个电路。优选的阳极包括镍或者铜，加上电势，金属就被沉积在图形中由不导电的感光性树脂所规定的所露出的导电芯子表面上。电镀一直继续到电铸电磁脉冲屏蔽栅网所需要的厚度达到了为止。

将带有感光性树脂和电铸电磁脉冲屏蔽栅网的基片从镀溶液中取出。将电铸电磁脉冲屏蔽栅网从芯子上分离出来可以用各种各样方法来实现，例如交替地加热和冷却。在某些应用中电铸电磁脉冲屏蔽栅网是很薄的和（或）包含很细的线，这是首先要把剩下的感光性树脂除掉，最好用溶解的办法。然后再将电铸的栅网从芯子上脱下来，在其他应用中，可以不用除去剩下的感光性树脂就将电铸的栅网从芯子上分离出来，使芯子能立刻重新使用。在本发明的多数优选的实例中，电铸的电磁脉冲屏蔽栅网包含很细的线，为了从芯子上分离电铸的加热 元件的优选的方法是除去感光性树脂和小心地从芯子表面剥离电铸的栅网。

在本发明的多数推荐的实例中，光掩膜用摄影的乳状液涂在金属板上制成，这种乳状液包含了银的卤化物，它被通过需要电铸的栅网形状的原版图形的光化射线所曝光。摄影的乳状液的被曝光区域形成一个隐像，该隐像浸入显影液中被显影，这种显影液使银的卤化物转化成胶体状的银。

电铸的芯子最好用干净的不锈钢基片的表面制成。连续的感光性树脂层复盖在不锈钢薄板的导电的表面，最好是将感光性树脂薄层在温度例如为235°F（大约113℃）时粘到不锈钢的表面上。厚度为0.001英寸（大约0.025毫米）的优选的感光性树脂层可以从加利福尼亚吐斯顿的Thiokol/Dynachem公司买到。通过光掩膜的光化射线使感光性树脂曝光的时间最好是20秒，而后对感光性树脂进行硫化处理。感光性树脂用溶剂来显影，该溶剂去除感光性树脂的没有被曝光的部分，因此，在做为基础的不锈钢芯子的表面上提供了一个导电的图形。合成的电铸的芯子显影予以处理，使在已曝光的金属图形的表面上形成轻微的氧化，最好用与强酸接触的方法，以便使以后分离电铸的栅网变得容易挟些。

芯子被浸入电铸溶液中，这种溶液最好含有硫酸铜，还要用铜做的阳极，以便电铸出一个高导电的铜栅网，当将它加到透明物体上时它提供了主要的电磁脉冲屏蔽。虽然根据本发明可以电铸出常规的方形的栅网图形，但光学性能和弯曲性都有所改进的非直线栅网则是优选的。

在本发明推荐的一个实例中，光学掩膜原版板上具有一种图形，这种图形表示了要用电铸方法制造出来的一种适合的栅网的外形。在本发明的一个实例中，芯子被浸入电铸溶液中，这种溶液最好含有硫酸铜，并且利用铜做的阳极，以便电铸出一个高导电的适合的铜栅网对于弯曲的透明物体提供主要的电磁脉冲。本发明的非线性的栅网最好用在用玻璃和（或者）坚硬的透明性塑料层压成的叠片中，坚硬的透明的塑料例如聚碳酸脂，聚丙烯，最好还含有弹性材料层，例如聚乙烯、丁缩醛、聚氨酯。这种层压的东西作为飞机的挡风玻璃是非常有用的。

特别有效的图形是用曲线相互连接的封闭环的网。层压在飞机透明物体中的高导电金属栅网必须表现出不仅有极好的光学性能而且对于电设备具有有效的电磁脉冲屏蔽。细线正交栅网图形，虽然是一个电磁脉冲屏蔽的有效的设计，但是对全体乘员引入了不适宜的光学失真问题，特别是在夜间观察条件下，由栅网图形中的方孔产生的弗玳荷费衍射干涉图形引起入射光的“星闪”（“starburst”）视觉效应。本发明的细线非正交栅网图形设计成连续一系列相互连接的封闭环的孔，特别是由弧线最好是成对的弧线相互连接的圆。由圆形孔产生的弗玳荷费衍射干涉图形是发散的圆形并且不像正交栅网的“星闪”图形那样严重的干扰视觉。

补充一点，正交的栅网它虽有充分的物理的易弯曲性以可适合简单的弯曲体，例如圆柱的表面，但它不具有足够的自由度来适合复合弯曲和复杂形状而产生皱折。对于正交栅网的机械性能和缺点与薄平片的机械性能和缺点相似。当一个正交的栅网被用作飞机窗的透明物的电磁脉冲屏蔽时，该透明物具有复合曲率的形状，当栅网与透明的基片叠合时，栅网变皱或者变凹凸了。那种应用中，栅网必须遵守严格的具有非常有限公差的有形的尺寸，为了合适地用作电磁脉冲屏蔽。本发明的非正交栅网图形由于采用以弧线（最好是成对的）连接的闭合圈（最好是圈）的网（呈均匀图形）来代替等间隔的正方形栅网，其机械性能得到改进，不再与薄平片的类似，因此很容易适合复合弯曲和复杂形状。用本发明的非正交图形，叠合处理或者造型过程可用适当均匀的成形力来完成，因为整个非正交的栅网适合基片的弯曲和形状而皱纹最小。在图4和图5中所例举的非正交图形证明在易弯曲性和适合性方面与标准的方形栅网图形相比显著地增加了。

本发明的非正交图形可以用与用来制造常规的平的方的电磁脉冲栅网相同的过程和工艺制造出来;仅有的不同是在原图的图形上。用三角函数能够规定一个数学算法来制定计算机辅助设计（CAD）程序以产生绘图命令到高度精密的光学绘图机去。由光学绘图机产生的底片包含了图形的像，这种底片还成为用来制造光学掩膜的原图，而光学掩膜被用来在芯子上复制非正交图形，芯子本身又被用来在电铸工艺中制造非正交的栅网。

用来产生以前对电磁脉冲屏蔽图形所描述过的网络图形的一个基本规则系统被规定为均匀间隔的 排成行和列的相等大小的圆的阵。圆的大小和它们之间的间隔依据圆的半径R₁而定。水平的行和垂直的列中的圆心到圆心之面的间隔最好是三倍的R₁，R₁也可以是圆的半径R₃，阵的结点是以前描述过的圆。当为了改变栅网的弯曲性能而增加或减小圆的半径（R₃）时，结点的间隔（3×R₁）能够保持不变。类似地，弧的曲率半径以及结点之间的间隔同样能够加以改变。

非正交的栅网当它被加到透明物上时提供了显著的电磁脉冲屏蔽，而使光学分裂例如“星闪”（“starburst”）图减至最小。本发明的栅网的非正交结构容许在复合曲率和复杂形状情况下进行叠合而没有皱纹和凹凸。本发明的非正交栅网最好叠合在由玻璃层或者硬透明塑料例如聚碳酸酯和聚丙烯的塑料组成的透明物中，并且最好再含有弹性材料层例如聚乙烯丁缩醛和聚氨脂。这种叠层作为飞机的挡风板特别有用。

任何结构的电铸的栅网最好浸入电镀溶液中，最好是一般的焊料电解液，以沉积一层锡/铅层在金属栅网表面用来减少反射。在每平方英尺25到30安培的电流密度下锡/铅电解以大约每小时0.004英寸（大约0.1毫米）的速率进行。锡/铅镀层本来是很软的，从而在暴露的受磨损区域内出现发光的斑点。因此，被涂复在栅网外面的锡/铅层浸入酸性溶液中，受到反极性的电化学处理，使得锡/铅层变暗和变硬，进一步的减少反射，锡/铅层使电铸栅网既抗腐蚀又改善了光学性能。本发明的电铸栅网最好叠合在由玻璃层和（或者）硬透明塑料层例如聚碳酸酯和聚丙烯塑料组成的透明物中，这透明物最好还包含弹性材料层例如聚乙烯丁缩醛和聚氨脂。这种叠层作为飞机挡风板特别有用。

本发明从下列具体的例子的叙述中将得到进一步的了解。

例Ⅰ

将一块尺寸是24×36英寸（大约0.61×0.91米）的不锈钢芯子，用洗涤剂和盐酸去油泥、弄粗糙并擦干。把一片负工作的干的0.0015英寸（大约0.038毫米），厚的感光性树脂粘合在芯子的表面。具有所需要的电磁脉冲栅网图形的已成象光学掩膜被放到与芯子表面的感光性树脂层相接触的地方。光学掩膜-芯子块被放入一个紫外线曝光箱内以对感光性树脂起作用，产生一个负的像。感光性树脂被显影，除去已曝光的部分以在芯子表面产生导电图形。已成图形的芯子在250°F（大约121℃）下被加热30分钟以提高感光性树脂的附着力。

冷却后，芯子的背面，也就是与感光性树脂层相对的那一边，复盖一层不导电的材料以防止金属电解沉积在背面，将芯子进一步浸在10%的盐酸中30秒进行清洁，然后冲洗干净。优选的电极性清洗方法的实现是用把芯子浸入碱性的清洗溶液中，以芯子作为阳极加2安培的电流2分钟以便在导电的芯子图形上形成一层氧化了的表面，它使得以后电铸栅网的分离容易一些。反极性清洗以后，芯子浸入55%的硝酸15分钟然后冲洗。

最后，芯子浸入电铸溶液中，在电铸溶液中垂直地装有阳极，最好阳极的表面积至少与芯子的一样。在阳极和芯子之间加上电势，芯子就作为阴极，金属原子从阳极进入溶液作为离子，而离子从溶液中作为金属沉积在阴极上，也就导电芯子的表面，电铸溶液大约含有每升225克硫酸铜，并且用在周围温度大约70°F（大约21℃）。暴露的金属芯子表面的电流密度为每平方英尺大约80安培时，铜的沉积率大约为每小时0.003英寸（大约0.76毫米）。电铸反应一直继续到铜的厚度达到要求。在这个例子中，感光性树脂的厚度为0.0015英寸（大约0.038毫米），而图形的线的宽度是0.0017英寸（大约0.043毫米），电铸反应继续到铜的厚度为0.0017英寸（大约0.043毫米），结果最大的线的宽度大约为0.0021英寸（大约0.054毫米）。

为了从芯子上除下电铸栅网，涂层裹着的芯子放入装有溶剂的槽内，最好加热到130°F（大约54℃），它从芯子表面上除下了感光性树脂。然后，电铸栅网从芯子表面上分离，以便以后可以叠合在透明物中，栅网的电阻率大约是每平方22毫欧姆。

电铸栅网的归一化的极化强度在DNA/JAYCOR双重横电磁波（TEM）传感器中被测量，在TEM波传感器内对于测试材料电场是垂直的而磁场是水平的。由于计算的结果是电场E和磁场H的二种屏蔽效用，所以，选择了双重横电磁波（TEM）传感器而不是大多数其它电磁 脉冲测试设备。为了得到归一化的极化强度，测定包括在孔径内有和没有固体金属屏蔽时的背景或者噪声电平测试，不屏蔽孔径的测试和在适当位置上的有电磁脉冲屏蔽的样品的测试。样品被小心地放入测试箱内以保证接触阻抗小于0.1毫欧姆。这些测试的结果显示在图1中，图中本发明的电铸栅网与用过去的技术的化学加工方法的栅网作了比较。

例Ⅱ

将一块尺寸是24×36英寸（大约0.61×0.91米）的不锈钢芯子用洗涤剂和盐酸去油腻，弄粗糙并擦干净。把一片负型工作的干的0.0015英寸（大约0.038毫米）厚的感光性树脂粘合在芯子的表面。具有所需要的如图2所示的非直线性的栅网图形的已成像的光学掩膜被放到与芯子表面的感光性树脂层相接触的地方。光学掩膜和芯子如上一个例子中那样备好，浸入电铸溶液中，该溶液中含有镍的氨基磺酸盐，因此金属镍在芯子的表面上的感光性树脂的图形中形成了。电铸反应继续进行直到镍的厚度达到要求。这个例子中，感光性树脂的厚度是0.0005英寸（大约0.013毫米）而线的宽度是0.0013英寸（大约0.033毫米），电铸反应继续到镍的厚度大约是0.0005英寸（大约0.013毫米），结果最大的线的宽度大约是0.0013英寸（大约0.033毫米）。

为了从芯子上取下电铸栅网，被涂层裹着的芯子放到装有溶剂的槽内，最好加热到大约130℃F（大约54℃），这样从芯子表面除下了感光性树脂。然后，把电铸的栅网从芯子表面分离下来以便以后叠合在透明物中。在图2中所例示的图形被用来制造非直线性的栅网，在这种栅网内不相邻的半球的顶到顶的距离是0.08英寸（大约2毫米）而非直线线段之间的距离为0.04英寸（大约1毫米）。镍栅网有大约0.25欧姆/每平方的电阻率。

例Ⅲ

如图4所示的非正交的栅网被设计成具有下列尺寸：R₁＝0.033英寸（0.84毫米），R₂＝0.071英寸（1.8毫米）而R₃＝0.025英寸（0.635毫米），其中R₁是圆的半径。该圆规定了阵的间隔（结点之间的间隔等于三倍R₁），R₂是连接的弧的曲率半径，而R₃是被连接的圆的半径，光学绘制的原图用来制造光学掩膜，而光学掩膜又用来在芯子上复制非正交的图形以便电铸一个有同样图形的非正交的栅网。

将一块尺寸是24×36英寸（大约0.61×0.91米）的不锈钢芯子用洗涤剂和盐酸去油腻，弄粗糙并弄干净。一片负工作的干的0.0015英寸（大约0.038毫米）厚的感光性树脂粘合在芯子的表面。具有如图4所示的非正交电磁脉冲屏蔽栅网图形的已成像的光学掩膜被放到与芯子表面的感光性树脂层相接触的地方。光学掩膜和芯子和以前的例子中那样备好再浸入含有硫酸铜的电铸溶液中，这样金属铜在芯子表面上的感光性树脂的非正交的图形中形成。电铸反应一直继续到铜的厚度达到要求。这个例子中，感光性树脂的厚度是0.0015英寸（大约0.038毫米），线的宽度为0.0017英寸（大约0.043毫米），电铸反应一直继续到铜厚大约为0.0017英寸（约0.043毫米），结果，最大的线的宽度大约是0.0021英寸（大约0.054毫米）。

为了从芯子上取下非正交的电铸栅网，被涂层包裹着的芯子放到装有溶剂的槽内，最好加热到大约130°F（大约54℃），这样从芯子表面涂下了感光性树脂。然后，非正交的电铸的栅网就可以从芯子表面分离下来，以便以后叠合在透明物体中。

例Ⅵ

如图5所示的非正交图形的设计和制造与例Ⅲ相似，其尺寸为R₁＝0.033英寸（0.84毫米）R₂＝0.078英寸（1.98毫米）而R₃＝0.033英寸（0.84毫米）。这个例子的非正交栅网的电阻率大约是每平方24毫欧姆。

例Ⅲ和例Ⅳ的非正交的电铸栅网的归一化极化强度在DNA/JAYCOR双重横向电磁波（TEM）传感器中测量，在横向电磁波传感器中对测试材料电场是垂直的而磁场是水平的。这些测试的结果示于图3，在图中本发明的例Ⅲ和例Ⅳ（A₃和A₅）的非正交电铸栅网图形的屏蔽效果与以前技术的正交电铸栅网（STD）的屏蔽效果作了比较。

例Ⅴ

将一块尺寸是24×36英寸（大约0.61×0.91米）的不锈钢芯子用洗涤剂和盐酸去油腻，弄粗糙并弄干净。把一片负工作的干的0.0015英寸（大约0.038毫米）厚的感光性树脂粘合在芯子的表面。具有所要求的电磁脉冲栅网图形的已成像的光学掩膜放到与包有感光性树脂层的芯子表面相接触 的地方。光学掩膜和芯子如以前的例子中那样备好，再浸入含有每升大约225克硫酸铜的电铸溶液中，环境温度为大约70°F（大约21℃）。对于每平方英尺被暴露的金属芯子表面大约80安培的电流密度来说。铜的沉积速率大约为每小时0.003英寸（大约0.76毫米）。电铸反应继续进行直到达到所要求的铜的厚度。这个例子中，感光性树脂的厚度是0.0015英寸（大约0.038毫米）和图形线的宽度为0.0017英寸（大约0.043毫米），电铸反应被继续进行到大约0.0017英寸（大约0.043毫米）的铜的毫度，得到最大的线的宽度大约是0.0021英寸（大约0.054毫米）。

为了从芯子上取下电铸的栅网，将被涂层复盖着的芯子放入装有分解液的槽中，最好加热到130°F（大约54℃），这样就从芯子表面上除去剩余的感光性树脂。然后电铸的栅网从芯子表面上分离下来以便以后能够叠合到透明物中。栅网的电阻率大约为每平方22毫欧姆。栅网的前表面同与芯子接触的那个表面相比具有较高的反射率。进行铅/锡的电镀再反极性酸处理后两个表面的反射率就大致相同了。

将铜栅网浸入电镀液中，锡/铅涂层被沉积在铜上以减小反射率。电镀液是一般的焊料电解液，例如可以从罗得岛的普罗维登斯的Technic公司买到的那种，在酸性的含水溶液中它含有60/40的锡/铅。这种溶液含有pH值为0.0024的二阶锡的氟酸盐、铅的氟酸盐、硼酸和游离氟硼酸。溶液被保持在75°到100°F（大约24°到38℃）之间的温度并且被机械地搅拌，在每平方英尺16安培的电流密度下，将栅网的前表面面对阳极进行二分钟的锡/铅电镀。虽然锡/铅是沉积在栅网的所有的表面上的，但面对阳极的那个表面镀得更多一些。然后，电镀过的电铸的栅网被浸入酸性溶液中进行反电化学处理，使得锡/铅涂层变暗和变硬，进一步的减小反射率。溶液中含有钠的酸性硫酸盐和氨基硫酸，pH值大约为0.4到0.58。用栅网的前表面对着阴极，栅网受到反极性处理，处理时的电流密度为每平方英尺10安培，处理时间为2分钟，以制造一层铅/锡涂层，该涂层不仅减小了铜栅网的反射率而且提供了腐蚀保护，然后对反向的栅网还要重复电镀和反极性处理操作，也就是使背面得到较多的处理，此时电镀是在每平方英尺8安培的电流密度下进

极性酸处理是在每平方英尺10安培的电流密度下进行30秒。

上面的那些例子对本发明给以下说明，各种各样的电铸溶液可以被利用来电铸其他金属的栅网，或者各种各样的形状和线的密度可以用于电磁脉冲屏蔽以及其他目的。例如，高电阻率的栅网可以用作加热元件，电铸的栅网可以与多种用于透明物体的材料装配，以及还可以用来对不透明的材料提供加热或屏蔽，对适合的电铸栅网可以与多种用在弯曲的透明物材料中装配，并且也可以在不透明的材料方面被使用。为了制造本发明的非正交的栅网电铸是一种优选的方法，用非正交图形栅网得到的光学的和易弯曲性的改进并不因此而受到限制。虽然在这里对本发明的非正交栅网图形用于屏蔽电磁脉冲作了说明，但这种非正交栅网图形并不局限于这类用途。例如，高阻非正交金属栅网可以用作加热元件，也可以用其它一些能降低导电栅网反射率的金属进行电镀，还可以通过其它的化学或电化学处理进一步降低反射率。本发明范围

列权利要求所规定。

Claims (11)

1、一种电铸的电磁脉冲屏蔽元件的制造方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

a.提供具有表面能与感光性树脂粘合的金属基片；

b.加一层感光树脂到上述金属表面；

c.以通过用非正交栅网图形成像的光学掩膜的光化学射线使上述感光性树脂曝光，用以产生感光性树脂的被曝光部分与没有被曝光部分不同的溶解度。

d.在溶剂中使上述感光性树脂显影，该溶液除去一些部分，从而在上述金属表面上露出所说的非正交栅网图形，以提供一个电铸芯子；

e.氧化所说的电铸芯子的上述被暴露的金属表面；

f.将所说的芯子浸入含有金属离子的溶液中；

g.在阳极与作为阴极的所说的芯子之间加上电势；

h.将金属电镀在所说的非正交栅网图形中的暴露的金属芯子表面上；

i.从上述溶液中取出带有上述电镀上金属非正交栅网图形的芯子；

j.从上述芯子上取下所说的栅网图形；

k.将所述的非正交栅网压入透明的基片中。

2、根据权利要求1的方法，在那里，完成将所说的芯子浸入含有金属离子的溶液中的工序，使用的金属盐的溶液是从由镍的氨基磺酸盐和硫酸铜组成的一组中选择出来的，而所说的阳极从由镍和铜组成的一组中选择出来的金属构成。

3、根据权利要求1的方法，其特征在于所述的栅网图形含有非直线线段。

4、根据权利要求1的方法，其特征在于所述方法还要包含下列步骤：

将所说的金属正交栅网浸入含有铝和镁离子的溶液中;在所说的栅网上电镀一层铅和锡;和

处理所说的锡/铅涂层，使它变暗变硬和降低它的反射率。

5、根据权利要求4的方法，在那里处理所说的锡/铅涂层的步骤通过将电镀过的电铸的非正交栅网浸入酸性溶液中，再进行反极性电化学处理来完成。

6、用权利要求1所述方法制成的电铸的电磁脉冲屏蔽元件，其特征在于，该元件包括：

a.透明的基片;

b.电铸的金属非正交栅网，该金属正交栅网压在透明的基片中。

7、如权利要求6所述的电磁脉冲屏蔽元件，所述电铸的金属非正交栅网由从镍和铜组成的一组中选择出来的金属构成。

8、如权利要求6所述的电磁脉冲屏蔽元件，其中所述的透明基片是弯曲形的，而所述的电铸金属非正交栅网含有非直线线段。

9、如权利要求6所述的电磁脉冲屏蔽元件，其中所述非正交栅网的图形是由一系列弧连接的等间隔闭合圈组成。

10、一种如权利要求6所述的电磁脉冲屏蔽元件，它还包括：

在所述的电铸的金属非正交栅网上所电镀的不反射层。

11、根据权利要求10所述的电磁脉冲屏蔽元件，其中栅网由从镍和铜组成的一组中选择出来的金属构成，而所述的电镀层由锡和铅构成。

Images