CN104185410B - 基于微金属网格的电磁屏蔽罩及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于微金属网格的电磁屏蔽罩及其制备方法，该方法包括：通过微纳压印方法，在柔性衬底上形成微金属网格沟槽；将纳米导电浆料通过刮涂方式填充到微金属网格沟槽中，并烧结后形成微金属网格导电薄层；通过电铸沉积后在微金属网格沟槽中形成的微金属网格；将沉积后的微金属网格从柔性衬底的微金属网格沟槽中剥离出来，形成镂空的微金属网格；将镂空的微金属网格与相同尺寸的金属薄片复合，形成复合微金属网格；将复合微金属网格固定于凹形模具上，通过压延将复合微金属网格获得与凹形模具相同的形状；分离复合微金属网格，得到形状与凹形模具相同的电磁屏蔽罩。本发明电磁屏蔽罩制作效率高，成本低、并可实现大批量制备。

Description

基于微金属网格的电磁屏蔽罩及其制备方法

技术领域

本发明涉及光学牵引头电磁屏蔽技术领域，特别是涉及一种基于为金属网格的电磁屏蔽罩及其制备方法。

背景技术

在半球形状光学元件表面制备微金属网格，可对光波长透明(可见光到红外光)，对电磁波(微波)波长具有电磁屏蔽作用。通常，这种微金属网格的电磁屏蔽罩可用于导弹引导头的半球形光学元件的电磁屏蔽。

现有技术中，在在半球形表面制作微金属网格的方法包括：

1、在半球表面光刻胶，通过激光直写光刻在光刻胶上形成微网格图形，再在光刻胶图形上蒸镀金属层(铜等)，通过lift-off工艺(剥离工艺)，将光刻胶溶解掉，在光刻胶上的金属铜也同时被去除，这样，在光学介质表面就形成了微金属网格；

2、在半球面上镀铜，再在铜表面涂布光刻胶，然后，在光刻胶上激光直写微网格图形，显影后，再蚀刻铜，形成表面微金属网格罩。

上述制备方法，均需用激光直写系统在半球面上直接光刻出微网格图形，这需专门设计的旋转工件台和激光直写设备，以确保光斑聚焦在半球工件表面的光刻胶上。考虑到工件台旋转的同轴度、旋转角度的控制精度、以及金属蚀刻误差、lift-off工艺等因素，这种微金属网格线宽很难小于10微米，另外，蒸镀工艺金属层厚度很难高于1um，其电磁屏蔽效果受到影响。从加工效率上，考虑到激光直写的机械扫描，微网格图形选用方形，使得网格线条的方向与扫描方向相同，由于是逐条线条直写，当工件尺寸大，网格线条多时，其加工效率很低。

因此，上述方法制备半球形金属网格的精度低，成本高，难以大批量一致性制备。另外不足是，在光学元件表面多次加工，会影响光学工件的表面质量，同时，加工其他非规则形状工件的金属网格罩，上述方法的制备难度更大。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于微金属网格的电磁屏蔽罩及其制备方法。

发明内容

有鉴于此，为了解决所述现有技术中的问题，本发明提供了一种基于微金属网格的电磁屏蔽罩及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种基于微金属网格的电磁屏蔽罩的制备方法，所述方法包括：

S1、通过微纳压印方法，在柔性衬底上形成微金属网格沟槽；

S2、将纳米导电浆料通过刮涂方式填充到微金属网格沟槽中，并烧结后形成微金属网格导电薄层；

S3、通过电铸沉积后在微金属网格沟槽中形成的微金属网格；

S4、将沉积后的微金属网格从柔性衬底的微金属网格沟槽中剥离出来，形成镂空的微金属网格；

S5、将镂空的微金属网格与相同尺寸的金属薄片复合，形成复合微金属网格；

S6、将复合微金属网格固定于凹形模具上，通过压延将复合微金属网格获得与凹形模具相同的形状；

S7、分离复合微金属网格，得到形状与凹形模具相同的电磁屏蔽罩。

作为本发明的进一步改进，所述微金属网格沟槽为蜂窝形或方形。

作为本发明的进一步改进，所述微金属网格沟槽的线宽为5～50um，深度为8～60um。

作为本发明的进一步改进，所述微金属网格导电薄层的厚度为1～2um。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中的“烧结”具体为：在150℃或150℃以下低温烘烤，去除微金属网格沟槽中纳米导电浆料中的有机溶剂，使微金属网格沟槽中的纳米导电浆料成导通状态。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中微金属网格的厚度小于或等于微金属网格沟槽的深度。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S4后还包括：

将镂空的微金属网格在600℃～1000℃条件下进行真空退火，退火时间为30min～2h。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S6具体为：

将复合微金属网格固定于凹形模具上，制备形状与凹形模具对应的凸形模具，通过凸形模具的压延作用，使得复合微金属网格的金属薄片在凹形模具中逐渐延伸，获得与凹形模具相同的形状。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S6具体为：

将复合微金属网格固定于凹形模具上，将固定了复合微金属网格的凹形模具整体置于注塑机模腔中，在封闭模腔内通过注塑机的熔融塑料流体的喷射和模腔压力，使得复合微金属网格逐步压延变形，获得与凹形模具相同的形状。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S5具体为：

将镂空的微金属网格与相同尺寸的金属薄片采用溶剂型胶层复合，形成复合微金属网格。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S7具体为：

将复合微金属网格置于溶剂中将胶层溶解，使镂空的微金属网格与金属薄片分离，得到形状与凹形模具相同的电磁屏蔽罩。

相应地，本发明的一种基于微金属网格的电磁屏蔽罩，所述电磁屏蔽罩采用上述制备方法制备得到。

本发明具有以下有益效果：

通过本发明的步骤，基于微金属网格的电磁屏蔽罩制作效率高，成本低、并可实现大批量制备；

本发明不需要在光学工件表面直接进行微金属网格加工，只需将微金属网格安装固定即可，不影响工件表面的光学质量；

微金属网格不仅可以制备在工件的外层，同样可以安装在工件的内层；

同样的微金属网格，通过压延等工艺可形成半球形及其他适合各种光学工件形状的电磁屏蔽罩；

本发明用于电磁屏蔽的微金属网格可预制成较大尺寸，根据光学工件的大小和形状做剪裁，再压延成金属网罩；

微金属网格线宽可做到5 um，透过率可大于95％；

可根据使用要求，可选择不同的微金属网格形状分布和金属类型，以符合更好的屏蔽和耐温效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于微金属网格的电磁屏蔽罩的制备方法的流程示意图；

图2a、2b分别为本发明一具体实施方式中电磁屏蔽罩的侧视图和俯视图；

图3a～3g为本发明一具体实施方式中电磁屏蔽罩的制备方法具体流程图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

参图1所示，本发明公开了一种基于微金属网格的电磁屏蔽罩及其制备方法，该制备方法包括：

S1、通过微纳压印方法，在柔性衬底上形成微金属网格沟槽；

S2、将纳米导电浆料通过刮涂方式填充到微金属网格沟槽中，并烧结后形成微金属网格导电薄层；

S3、通过电铸沉积后在微金属网格沟槽中形成的微金属网格；

S4、将沉积后的微金属网格从柔性衬底的微金属网格沟槽中剥离出来，形成镂空的微金属网格；

S5、将镂空的微金属网格与相同尺寸的金属薄片复合，形成复合微金属网格；

S6、将复合微金属网格固定于凹形模具上，通过压延将复合微金属网格获得与凹形模具相同的形状；

S7、分离复合微金属网格，得到形状与凹形模具相同的电磁屏蔽罩。

以下结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

参图2a、2b所示为本发明一具体实施方式中电磁屏蔽罩的侧视图和俯视图，该电磁屏蔽罩的材料为铜、镍、银、金、铝等优良导体，电磁屏蔽罩上方为半球形设置，在其他实施方式中也可以根据光学工件的大小和形状，设置为半椭球形、弧面形、以及其他规则或不规则的形状。

以下结合图3所示，对本实施方式中电磁屏蔽罩的制备方法进行详细说明。

1、如图3a所示，通过微纳压印方法，在柔性衬底1上形成微金属网格沟槽2。

通过微纳压印方法，将金属模具的凸形微网格结构压印复制在柔性衬底上，在柔性衬底上形成微金属网格沟槽，柔性衬底材料为PET、PI等耐温薄膜。

微金属网格沟槽的形状可以是蜂窝形或方形等，根据设计需要，微金属网格沟槽的线宽为5～50um，深度为8～60um。

2、如图3b所示，将纳米导电浆料通过刮涂方式填充到微金属网格沟槽2中，并烧结后形成微金属网格导电薄层3。

将纳米导电浆料通过刮涂方式填充到微金属网格沟槽中，沟槽外残余导电浆料颗粒被清除，在150℃或150℃以下低温烘烤，去除微金属网格沟槽中纳米导电浆料中的有机溶剂，使微金属网格沟槽中的纳米导电浆料成导通状态。

本实施方式中，纳米导电浆料优选纳米金属导电浆料，导电浆料填充层的厚度为1～2um，有利于低温烧结。

3、如图3c所示，通过电铸沉积后在微金属网格沟槽2中形成的微金属网格4。

将上述含有微金属网格的柔性衬底置于电铸槽液中，并将微金属网格连接到电铸槽的阴极上，在阳极为金属(铜、镍、银、金、铝等)，优选地，选择铜或镍延展性好的金属，相应的电解液中的电解质为硫酸铜或者氨基磺酸镍。在阳极和阴极加直流电压，阳极上的金属通过阳离子方式逐步沉积到阴极的沟槽中导电的微金属网格导电薄层上，由于沟槽的侧壁具有一定深度，因此，在沟槽导电层上的沉积过程是被“约束生长”，其形状与线宽与网格沟槽的形状和线宽相同。通过对电铸沉积电流大小和时间的控制微金属网格厚度小于或等于沟槽深度。

4、将沉积后的微金属网格从柔性衬底的微金属网格沟槽中剥离出来，参图3d所示，形成镂空的微金属网格。

进一步地，将镂空的微金属网格在600℃～1000℃条件下进行真空退火，退火时间为30min～2h，具体的退火时间取决于金属成分和网格线宽等因素。高温退火可以改变金属颗粒晶相分布，有利于后继压延工序。

5、将镂空的微金属网格与相同尺寸的金属薄片采用溶剂型胶层复合，形成复合微金属网格。

6、如图3e、3f所示，将复合微金属网格固定于半球形的凹形模具5上，制备形状与凹形模具对应的半球形的凸形模具6，通过凸形模具的压延作用，使得复合微金属网格的金属薄片在凹形模具中逐渐延伸，获得与凹形模具相同的形状。

其中，金属薄片的作用是确保微金属网格各部分在压延变形时受力保持一致。在其他实施方式中，上述压延过程中的模具形状可以根据所需制备的电磁屏蔽罩的形状设置为其他形状。

在其他实施方式中，将复合微金属网格固定于半球形的凹形模具上，可以不使用凸形模具进行压延，而是将固定了复合微金属网格的凹形模具整体置于注塑机模腔(未图示)中，在封闭模腔内通过注塑机的熔融塑料流体的喷射和模腔压力，使得复合微金属网格逐步压延变形，获得与凹形模具相同的形状。

7、将复合微金属网格置于溶剂中将胶层溶解，使镂空的微金属网格与金属薄片分离，再根据使用要求，进行边缘机械加工，便可形成如图3g所示的基于微金属网格的电磁屏蔽罩。

本发明通过微纳压印在柔性衬底上形成微米级的网格沟槽、在沟槽中填充纳米导电材料，形成导电电极，用电铸方式在沟槽内导电电极上约束沉积，在沟槽中形成较厚的金属网格。将金属网格从衬底材料上分离，在通过高温退火和模具压延工序，形成异形微金属网格的电磁屏蔽罩，用于光学元件表面的电磁屏蔽，尤其适合半球形引导头的电磁屏蔽罩的制备，且利用微金属网格的压延特性，还可制备适合非规则形状的光学工件表面的微金属网格的电磁屏蔽罩。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

通过本发明的步骤，基于微金属网格的电磁屏蔽罩制作效率高，成本低、并可实现大批量制备；

本发明不需要在光学工件表面直接进行微金属网格加工，只需将微金属网格安装固定即可，不影响工件表面的光学质量；

微金属网格不仅可以制备在工件的外层，同样可以安装在工件的内层；

同样的微金属网格，通过压延等工艺可形成半球形及其他适合各种光学工件形状的电磁屏蔽罩；

本发明用于电磁屏蔽的微金属网格可预制成较大尺寸，根据光学工件的大小和形状做剪裁，再压延成金属网罩；

微金属网格线宽可做到5 um，透过率可大于95％；

可根据使用要求，可选择不同的微金属网格形状分布和金属类型，以符合更好的屏蔽和耐温效果。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (11)

1.一种基于微金属网格的电磁屏蔽罩的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、通过微纳压印方法，在柔性衬底上形成微金属网格沟槽；

S2、将纳米导电浆料通过刮涂方式填充到微金属网格沟槽中，并烧结后形成微金属网格导电薄层；

S3、通过电铸沉积后在微金属网格沟槽中形成的微金属网格；

S4、将沉积后的微金属网格从柔性衬底的微金属网格沟槽中剥离出来，形成镂空的微金属网格；

S5、将镂空的微金属网格与相同尺寸的金属薄片采用溶剂型胶层复合，形成复合微金属网格；

S6、将复合微金属网格固定于凹形模具上，通过压延将复合微金属网格获得与凹形模具相同的形状；

S7、分离复合微金属网格，得到形状与凹形模具相同的电磁屏蔽罩。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微金属网格沟槽为蜂窝形或方形。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微金属网格沟槽的线宽为5～50um，深度为8～60um。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述微金属网格导电薄层的厚度为1～2um。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中的“烧结”具体为：在150℃或150℃以下低温烘烤，去除微金属网格沟槽中纳米导电浆料中的有机溶剂，使微金属网格沟槽中的纳米导电浆料成导通状态。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中微金属网格的厚度小于或等于微金属网格沟槽的深度。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4后还包括：

将镂空的微金属网格在600℃～1000℃条件下进行真空退火，退火时间为30min～2h。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S6具体为：

将复合微金属网格固定于凹形模具上，制备形状与凹形模具对应的凸形模具，通过凸形模具的压延作用，使得复合微金属网格的金属薄片在凹形模具中逐渐延伸，获得与凹形模具相同的形状。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S6具体为：

将复合微金属网格固定于凹形模具上，将固定了复合微金属网格的凹形模具整体置于注塑机模腔中，在封闭模腔内通过注塑机的熔融塑料流体的喷射和模腔压力，使得复合微金属网格逐步压延变形，获得与凹形模具相同的形状。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S7具体为：

将复合微金属网格置于溶剂中将胶层溶解，使镂空的微金属网格与金属薄片分离，得到形状与凹形模具相同的电磁屏蔽罩。

11.一种基于微金属网格的电磁屏蔽罩，其特征在于，所述电磁屏蔽罩采用权利要求1～10中任一项所述的制备方法制备得到。