[發(fā)明專利]內(nèi)嵌式金屬網(wǎng)柵的電磁屏蔽光窗的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310380357.2
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN103442544A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張龍;居永鳳;姜雄偉;范有余;袁新強
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00;C03C17/06
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電磁屏蔽實現(xiàn)方法，特別是內(nèi)嵌式金屬網(wǎng)柵的電磁屏蔽光窗的制備方法。

技術(shù)背景

隨著日益復(fù)雜的空間電磁環(huán)境，遙測遙感，醫(yī)療診斷，保密通訊，航空航天裝備等領(lǐng)域的光學(xué)窗口存在著嚴(yán)重的電磁干擾問題，不僅有來自宇宙射線，衛(wèi)星通信，電視廣播等外部的電磁波信號對系統(tǒng)內(nèi)部工作器件產(chǎn)生干擾，還會使得內(nèi)部的電磁信號泄露到系統(tǒng)外部，對外界產(chǎn)生影響。由于光學(xué)窗口對電磁波的通透性，在軍事應(yīng)用上將會成為戰(zhàn)機暴露的重要因素之一。隨著現(xiàn)代軍事要求的提高，要求光學(xué)窗口的耐磨性，以及耐熱沖擊性足夠好，使之能夠在惡劣環(huán)境下保證電磁屏蔽效果，各強國都在積極探求能滿足苛刻環(huán)境適用性要求的高性能電磁屏蔽紅外材料和技術(shù)。

光學(xué)窗口的電磁屏蔽及抗電磁干擾的解決方案主要有透明導(dǎo)電薄膜和金屬網(wǎng)柵兩種。

透明導(dǎo)電薄膜窗口是在窗口表面沉積一層既能高效透過紅外或可見光，又能屏蔽電磁波的透明導(dǎo)電薄膜材料，如氧化銦透明導(dǎo)電膜。其優(yōu)點是可見光透射率高，缺點是紅外透過率低，因此其應(yīng)用領(lǐng)域局限在可見光頻段。

金屬網(wǎng)柵窗口是在窗口材料外部制作有周期陣列的導(dǎo)電金屬網(wǎng)柵，具有優(yōu)良的透明導(dǎo)電性能，滿足光學(xué)窗口的高透過率和寬頻段電磁屏蔽的雙重要求：金屬網(wǎng)柵的周期g遠(yuǎn)小于干擾電磁波波長，是一種亞波長周期陣列結(jié)構(gòu)，干擾電磁波入射金屬網(wǎng)柵時，高階模衰減為倏逝波，而零級反射波被金屬網(wǎng)柵散射到其他方向，避免干擾電磁波進(jìn)入光窗內(nèi)部對儀器設(shè)備系統(tǒng)的正常工作造成影響；同時金屬網(wǎng)柵也屏蔽了光窗內(nèi)部儀器設(shè)備輻射的電磁波，降低了可探測性，達(dá)到隱身和電磁屏蔽的功能。另一方面，由于金屬網(wǎng)柵周期遠(yuǎn)大于光窗高透波段的波長，同時金屬線寬a也遠(yuǎn)小于光學(xué)波長，對光學(xué)系統(tǒng)的影響甚微，所以金屬網(wǎng)柵可以保證光學(xué)波長的高透過率。因此，金屬網(wǎng)柵在光學(xué)窗口電磁屏蔽技術(shù)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用：

1.美國專利US4871220“Short?Wavelength?pass?filter?having?a?metal?mesh?on?a?semiconducting?substrate”描述了一種具有正方形結(jié)構(gòu)的金屬網(wǎng)柵，用于實現(xiàn)光學(xué)窗口的抗電磁干擾性能。

2.專利93242068.0“電磁屏蔽玻璃”在兩層玻璃之間夾導(dǎo)電金屬網(wǎng)，在玻璃外側(cè)用導(dǎo)電透明膜使之粘合在金屬窗框上來形成電磁屏蔽結(jié)構(gòu)。

3.專利200610010066.4“具有圓環(huán)金屬網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽光學(xué)窗”描述了一種具有圓環(huán)外形的金屬網(wǎng)柵單元，用于實現(xiàn)光學(xué)窗的電磁屏蔽功能。

4.專利0215754.7“高屏效防信息泄露玻璃”在金屬絲網(wǎng)兩側(cè)各有一層聚碳酸酯膠片，膠片外側(cè)貼附一層玻璃，組合而成的電磁屏蔽結(jié)構(gòu)。

以上都是采用金屬網(wǎng)柵作為電磁屏蔽的核心結(jié)構(gòu)，都是采用光刻技術(shù)或者普通的粘合技術(shù)，使得金屬結(jié)構(gòu)附著在光學(xué)窗的表面，或者將金屬網(wǎng)柵夾在兩層光學(xué)介質(zhì)之間來實現(xiàn)的。但是這種在材料表面外部的電磁屏蔽金屬網(wǎng)柵在應(yīng)用于新型戰(zhàn)機以及新一代超高音速系統(tǒng)上存在著牢固度，耐磨性等問題；而將金屬網(wǎng)柵夾在兩層光學(xué)介質(zhì)之間能夠解決牢固度，耐磨性問題，但是這樣的“三明治”結(jié)構(gòu)會影響光學(xué)窗口的透光率，對新型系統(tǒng)的成像帶來影響；且這種造價昂貴的金屬網(wǎng)柵一旦損失壞，則不可修復(fù)。

專利200710013530.4“利用飛秒激光實現(xiàn)玻璃表面選擇性金屬化的方法”在玻璃上涂一層硝酸銀薄膜，利用飛秒激光輻照玻璃在其表面有選擇性地形成Ag顆粒，再利用化學(xué)鍍銅的工藝實現(xiàn)玻璃表面激光輻照部位的金屬化。該發(fā)明公開的技術(shù)方案可用于制造內(nèi)嵌式電磁屏蔽光窗，這種內(nèi)嵌式電磁屏蔽光窗具有結(jié)合強度高、耐磨性好等優(yōu)點。但是該方法需要在玻璃表面涂覆一層硝酸銀薄膜，工藝相對比較復(fù)雜；且加工速度較慢，飛秒激光掃描速度最快只有100μm/s，對于幾百毫米量級的紅外光窗來說，存在加工周期較長，時間成本大的缺點。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)制造內(nèi)嵌式電磁屏蔽光窗的過程需要在玻璃表面涂覆一層硝酸銀薄膜，導(dǎo)致制造過程過于復(fù)雜的缺點，本發(fā)明提供一種內(nèi)嵌式電磁屏蔽光窗的制備方法，該方法不但能夠在平面紅外光窗實現(xiàn)電磁屏蔽，還可以在曲面紅外光窗上實現(xiàn)電磁屏蔽。本發(fā)明適用于遙測遙感、醫(yī)療診斷、保密通訊、航天航空等電磁屏蔽。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種內(nèi)嵌式電磁屏蔽光窗的制備方法，特征在于該方法包括如下步驟：

①飛秒激光刻蝕：利用飛秒激光在摻雜了銀離子的紅外玻璃表面掃描刻蝕，形成周期性網(wǎng)柵凹槽；該凹槽的線寬大于1μm，深度為1～10μm，周期小于電磁屏蔽的電磁波段的最小波長的二分之一；