CN112423574A - 一种超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜,包括:衬底(1);依次复合于衬底(1)一侧的第一介质层(2)、超薄金属层(3)和第二介质层(4);依次复合于衬底(1)另一侧的金属网格层(5)以及减反层(6),所述金属网格层的网格线宽为200nm~2000nm,网格周期为4~100μm。本发明使用超细线宽网格,制备了一种超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜,具有宽频段、高屏蔽效能、高透过率并且超薄的特点。
Description
技术领域
本发明属于光学和电磁屏蔽技术领域,具体涉及一种超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜及制备方法。
背景技术
随着5G时代的到来,无线电磁波频段在原有的Sub6G频段上(FR1:450MHz-6GHz),首次引入了高频段的毫米波(FR2:24.25GHz-52.60GHz),使得电磁环境更加复杂。与此同时科学技术也在日益发展,电子设备的用途更加广泛,产生的电磁干扰(EMI)也越来越多。电磁干扰在如今信息时代被认为是一种新型污染,它直接影响电子设备的使用,甚至危害人体健康。对于各类人机交互的光学视窗,例如移动通信设备、电子显示器等,以及屏蔽展示柜、屏蔽玻璃等,在要求具有良好的屏蔽性能的基础上,还需要具有较好的光学性能。所以兼备宽频带高屏蔽性能和高光学透过率仍然是一个巨大的挑战。
金属网格由于其可控的光学和电学性能,在透明电磁屏蔽领域应用广泛。金属网格结构提高屏蔽效能的常用手段是提高电学性能,也就是通过增加厚度来提高金属网格电导率。但在实际制作工艺中,金属网格厚度的阈值由线宽决定,越细的线宽厚度的阈值也越小,导致可改变的厚度不大,从而电学性能变化不大。
发明内容
有鉴于此,本发明要解决的技术问题在于提供一种超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜及制备方法,本发明提供的柔性透明电磁屏蔽膜在宽频段兼具良好的屏蔽性能和光学透过率。
本发明提供了一种超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜,包括:
衬底(1);
依次复合于衬底(1)一侧的第一介质层(2)、超薄金属层(3)和第二介质层(4);
依次复合于衬底(1)另一侧的金属网格层(5)以及减反层(6),所述金属网格层的网格线宽为200nm~2000nm,网格周期为4~100μm。
优选的,所述衬底选自柔性透明材料,优选为PET、PC、PEN、PP或PMMA,厚度为10-1100μm。
优选的,所述第一介质层与第二介质层独立的选自TCO薄膜中的一种,优选为ZnO、SnO2、In2O3、TiO2、WO3、ITO、AZO或GZO薄膜,厚度为40~60nm。
优选的,所述超薄金属层的材料为Cu、Ag、Al、Mo、Ti或者Ni,厚度为10nm~20nm。
优选的,所述金属网格层的厚度为200nm-2000nm,材料为Cu、Ag、Al、Mo、Ti或者Ni,网格图形为正方形或不规则图形。
优选的,所述减反层选自TiO2、Nb2O5、NiO2、SiO2中的至少一种,厚度为100nm~400nm。
优选的,所述超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜的厚度为10-1100μm。
本发明还提供了一种上述柔性透明电磁屏蔽膜的制备方法,包括以下步骤:
通过磁控溅射的方法在衬底的一侧制备第一介质层、超薄金属层和第二介质层;
通过紫外光刻结合电镀的方法在衬底的另一侧制备金属网格层;
通过磁控溅射的方法在所述金属网格层表面制备减反层。
与现有技术相比,本发明提供了一种超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜,包括:衬底(1);依次复合于衬底(1)一侧的第一介质层(2)、超薄金属层(3)和第二介质层(4);依次复合于衬底(1)另一侧的金属网格层(5)以及减反层(6),所述金属网格层的网格线宽为200nm~2000nm,网格周期为4~100μm。本发明在透明衬底两侧分别设有高导电或高磁导率的透明导电层和金属网格层,有效的利用了金属网格具有高屏蔽性能和高光学透过率的特点,同时透明导电层的引入使得金属网格克服了屏蔽性能随频率的升高而下降的特性,使得屏蔽性能在宽频带内保持恒定不变,拓宽了频段。衬底层采用柔性材料,保证的屏蔽膜的弯曲性能。同时具有很高的屏蔽效能(1-40GHz内SE>50dB),与此同时,可见光透过率最高能达到90%。并且,此屏蔽膜整体在光学透过率不变的情况下,屏蔽性能还随着衬底中间层的厚度增加而升高。实验还发现,金属网格的屏蔽性能随线宽的减小而增大,所以本发明使用超细线宽网格,制备了一种超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜,具有宽频段、高屏蔽效能、高透过率并且超薄的特点。
附图说明
图1为本发明提供的一种超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜,包括:
衬底(1);
依次复合于衬底(1)一侧的第一介质层(2)、超薄金属层(3)和第二介质层(4);
依次复合于衬底(1)另一侧的金属网格层(5)以及减反层(6),所述网格线宽为200nm~2000nm,网格周期为4~100μm。
参见图1,图1为本发明提供的一种超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜的结构示意图。图1中,1为衬底,2为第一介质层,3为超薄金属层,4为第二介质层,5为金属网格层,6为减反层。
其中,本发明提供的柔性透明电磁屏蔽膜包括衬底(1),其中,衬底选自透明柔性材料,优选为PET、PC、PEN、PP或PMMA。
在本发明中,所述衬底的厚度为10~1100μm,优选为100~1100μm,进一步优选为200~1000μm。本发明提供的柔性透明电磁屏蔽膜整体在光学透过率不变的情况下,屏蔽性能随着衬底中间层的厚度增加而升高。
本发明提供的柔性透明电磁屏蔽膜还包括依次复合于衬底(1)一侧的第一介质层(2)、超薄金属层(3)和第二介质层(4)。
其中,所述第一介质层与第二介质层独立的选自TCO薄膜中的一种,优选为ZnO、SnO2、In2O3、TiO2、WO3、ITO、AZO或GZO。在本发明中,所述第一介质层和第二介质层的厚度为40~60nm,优选为TiO2。
所述超薄金属层的材料为Cu、Ag、Al、Mo、Ti或者Ni,优选为Ag。
厚度为10nm-20nm。
在本发明中,所述第一介质层(2)、超薄金属层(3)和第二介质层(4)统称为透明导电层。为满足高电磁屏蔽需求,透明导电层至少有一面由高电导率的材质构成。
本发明提供的柔性透明电磁屏蔽膜还包括依次复合于衬底(1)另一侧的金属网格层(5)以及减反层(6)。
其中,所述金属网格层的网格线宽为200nm~2000nm,优选为200~1000nm,进一步优选为200~700nm,网格周期为4~100μm,优选为4~70μm,进一步优选为4~50μm,更进一步优选为4~35μm,厚度为200nm~2000nm,优选为200~1000nm,进一步优选为200~700nm,材料为Cu、Ag、Al、Mo、Ti或者Ni,优选为Ag,网格图形为正方形或不规则图形。
在本发明的一些优选实施方式中,所述超薄金属层和金属网格层材料为Ag,具有最好的电学性能;金属网格层在占空比相同的情况下选取最细线宽,网格图形选用不规则图形,减少摩尔纹。
所述减反层选自TiO2、Nb2O5、NiO2、SiO2中的至少一种,厚度为100nm~400nm。
所述超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜的厚度为10~1100μm,优选为10~100μm。
本发明提供的一种超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜实现技术方案的原理为:
引入填充因子FF的概念:
其中w为网格线宽,g为网格周期。
金属网格的透过率:
Tmesh=(1-FF)2×100%
金属网格阻抗公式:
其中ρmesh为金属网格电阻率,tmesh为金属网格厚度。ξ为补偿系数,在固定填充因子的情况下ξ∝w。
网格的屏蔽效能为:
可以看出,在固定填充因子的情况下,网格的光学透过率保持不变,网格的阻抗随线宽的减小而减小,从而屏蔽效能增加。所以提出具有低阻值高屏蔽效能和高透过率的超细网格复合薄膜。
本发明还提供了一种上述超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜及制备方法,包括以下步骤:
通过磁控溅射的方法在衬底的一侧制备第一介质层、超薄金属层和第二介质层;
通过紫外光刻结合电镀的方法在衬底的另一侧制备金属网格层;
通过磁控溅射的方法在所述金属网格层表面制备减反层。
其中,本发明对所述磁控溅射、紫外光刻结合电镀的方法并没有特殊限制,本领域技术人员公知的方法即可。
本发明在透明衬底两侧分别设有高导电或高磁导率的透明导电层和金属网格层,有效的利用了金属网格具有高屏蔽性能和高光学透过率的特点,同时透明导电层的引入使得金属网格克服了屏蔽性能随频率的升高而下降的特性,使得屏蔽性能在宽频带内保持恒定不变,拓宽了频段。衬底层采用柔性材料,保证的屏蔽膜的弯曲性能。同时具有很高的屏蔽效能(1-40GHz内SE>50dB),与此同时,可见光透过率最高能达到90%。并且,此屏蔽膜整体在光学透过率不变的情况下,屏蔽性能还随着衬底中间层的厚度增加而升高。实验还发现,金属网格的屏蔽性能随线宽的减小而增大,所以本发明使用超细线宽网格,制备了一种超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜,具有宽频段、高屏蔽效能、高透过率并且超薄的特点。
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明提供的一种超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜及制备方法进行说明,本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
一种超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜,包括:
衬底(1);
依次复合于衬底(1)一侧的第一介质层(2)、超薄金属层(3)和第二介质层(4);
依次复合于衬底(1)另一侧的金属网格层(5)以及减反层(6)。
其中,所述衬底为PET,厚度为100μm。
所述第一介质层为TiO2、ZnO,即在所述衬底表面依次复合TiO2、ZnO层,厚度分别为27nm/15nm;
超薄金属层为Ag,厚度为13nm;
第二介质层为ZnO,厚度为54nm;
减反层为Nb2O5、SiO2,即在所述复合有超薄金属层的一面依次复合SiO2/Nb2O5/SiO2/Nb2O5结构,厚度分别为6nm/89nm/29nm/151nm;
所述金属网格层的网格线宽为700nm,网格周期为35μm。厚度为700nm,材料为银,网格图形为正方形。
所述柔性透明电磁屏蔽膜的制备方法包括以下步骤:
通过磁控溅射的方法在衬底的一侧制备第一介质层、超薄金属层和第二介质层;
通过紫外光刻结合电镀的方法在衬底的另一侧制备金属网格层;
通过磁控溅射的方法在所述金属网格层表面制备减反层。
实施例2
一种超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜,包括:
衬底(1);
依次复合于衬底(1)一侧的第一介质层(2)、超薄金属层(3)和第二介质层(4);
依次复合于衬底(1)另一侧的金属网格层(5)以及减反层(6)。
其中,所述衬底为PET,厚度为1100μm。
所述第一介质层为AZO,厚度为57nm;
超薄金属层为Ag,厚度为13nm;
第二介质层为ITO,厚度为47nm;
减反层为Nb2O5、SiO2,即在所述复合有超薄金属层的一面依次复合SiO2/Nb2O5/SiO2/Nb2O5结构,厚度分别为6nm/89nm/29nm/151nm;
所述金属网格层的网格线宽为700nm,网格周期为35μm。厚度为700nm,材料为银,网格图形为正方形。
所述柔性透明电磁屏蔽膜的制备方法包括以下步骤:
通过磁控溅射的方法在衬底的一侧制备第一介质层、超薄金属层和第二介质层;
通过紫外光刻结合电镀的方法在衬底的另一侧制备金属网格层;
通过磁控溅射的方法在所述金属网格层表面制备减反层。
实施例3
一种超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜,包括:
衬底(1);
依次复合于衬底(1)一侧的第一介质层(2)、超薄金属层(3)和第二介质层(4);
依次复合于衬底(1)另一侧的金属网格层(5)以及减反层(6)。
其中,所述衬底为PET,厚度为10μm。
所述第一介质层为TiO2,厚度为37nm;
超薄金属层为Ag,厚度为13nm;
第二介质层为AZO,厚度为55nm;
减反层为Nb2O5、SiO2,即在所述复合有超薄金属层的一面依次复合SiO2/Nb2O5结构,厚度103nm/129nm;
所述金属网格层的网格线宽为200nm,网格周期为10μm。厚度为200nm,材料为银,网格图形为正方形。
所述柔性透明电磁屏蔽膜的制备方法包括以下步骤:
通过磁控溅射的方法在衬底的一侧制备第一介质层、超薄金属层和第二介质层;
通过紫外光刻结合电镀的方法在衬底的另一侧制备金属网格层;
通过磁控溅射的方法在所述金属网格层表面制备减反层。
实施例4
一种超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜,包括:
衬底(1);
依次复合于衬底(1)一侧的第一介质层(2)、超薄金属层(3)和第二介质层(4);
依次复合于衬底(1)另一侧的金属网格层(5)以及减反层(6)。
其中,所述衬底为PET,厚度为10μm。
所述第一介质层为ITO,厚度为53nm;
超薄金属层为Ag,厚度为13nm;
第二介质层为SnO2,厚度为46nm;
减反层为TiO2、SiO2,即在所述复合有超薄金属层的一面依次复合SiO2/Nb2O5结构,厚度111nm/69nm;
所述金属网格层的网格线宽为200nm,网格周期为4μm。厚度为200nm,材料为银,网格图形为正方形。
所述柔性透明电磁屏蔽膜的制备方法包括以下步骤:
通过磁控溅射的方法在衬底的一侧制备第一介质层、超薄金属层和第二介质层;
通过紫外光刻结合电镀的方法在衬底的另一侧制备金属网格层;
通过磁控溅射的方法在所述金属网格层表面制备减反层。
对比例1
日本住友产品,性能参见专利CN99108323.7。
对上述电磁屏蔽膜的性能进行测定,结果见表1
表1实施例1~4和对比例的电磁屏蔽膜的性能比较
由表1可知,日本住友的产品为市场上高质量屏蔽膜的代表。在屏蔽效能50dB左右,市场上的产品做不到透过率80%以上。相比较而言,我们的实施例的透过率可以达到90%,同时,屏蔽材料的总厚度仅有住友产品的0.5-5%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜,其特征在于,包括:
衬底(1);
依次复合于衬底(1)一侧的第一介质层(2)、超薄金属层(3)和第二介质层(4);
依次复合于衬底(1)另一侧的金属网格层(5)以及减反层(6),所述金属网格层的网格线宽为200nm~2000nm,网格周期为4~100μm。
2.根据权利要求1所述的柔性透明电磁屏蔽膜,其特征在于,所述衬底选自柔性透明材料,优选为PET、PC、PEN、PP或PMMA,厚度为10-1100μm。
3.根据权利要求1所述的柔性透明电磁屏蔽膜,其特征在于,所述第一介质层与第二介质层独立的选自TCO薄膜中的一种,优选为ZnO、SnO2、In2O3、TiO2、WO3、ITO、AZO或GZO薄膜,厚度为40~60nm。
4.根据权利要求1所述的柔性透明电磁屏蔽膜,其特征在于,所述超薄金属层的材料为Cu、Ag、Al、Mo、Ti或者Ni,厚度为10nm~20nm。
5.根据权利要求1所述的柔性透明电磁屏蔽膜,其特征在于,所述金属网格层的厚度为200nm-2000nm,材料为Cu、Ag、Al、Mo、Ti或者Ni,网格图形为正方形或不规则图形。
6.根据权利要求1所述的柔性透明电磁屏蔽膜,其特征在于,所述减反层选自TiO2、Nb2O5、NiO2、SiO2中的至少一种,厚度为100nm~400nm。
7.根据权利要求1所述的柔性透明电磁屏蔽膜,其特征在于,所述超薄柔性透明电磁屏蔽薄膜的厚度为10-1100μm。
8.一种如权利要求1~7任意一项所述的柔性透明电磁屏蔽膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
通过磁控溅射的方法在衬底的一侧制备第一介质层、超薄金属层和第二介质层;
通过紫外光刻结合电镀的方法在衬底的另一侧制备金属网格层;
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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