[發明專利]一種具有電磁屏蔽功能的藍寶石光學窗口及制備方法

有效

• 申請號: 201910731475.0
• 申請日: 2019-08-08
• 公開（公告）號: CN110519976B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 孫義可;姚細林;何光宗;王航;張天行;薛俊
• 申請（專利權）人: 湖北久之洋紅外系統股份有限公司
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00;G03F7/00;G03F7/42;G02B1/11;G02B1/18;C23C14/08;C23C14/46;C23C14/58;C23C14/18;C23C14/24;C23C18/44
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 劉念濤;宋國榮

本發明公開了一種具有電磁屏蔽功能的藍寶石光學窗口，包括藍寶石基底以及依次蒸鍍在藍寶石基底上的電磁屏蔽功能膜層、硬質多波段增透膜和憎水膜，所述的電磁屏蔽功能膜層由第一氧化鋁膜層、嵌入第一氧化鋁膜層中的金屬網柵膜層和鍍制在金屬網柵膜層上的第二氧化鋁膜層組成，所述的金屬網柵膜層由方形的網柵單元周期性排列在第一氧化鋁膜層內而形成，所述的第二電磁屏蔽功能膜層邊沿鍍制有與金屬網柵形成歐姆接觸的邊緣電極膜層；還公開了其制備方法。本發明主要使用環境為海洋環境和水下承壓環境，窗口具備耐4MPa水壓、防鹽霧、防海水浸泡、防霉菌功能，在可見光和中波紅外波段具有高透過率，30MHz～1.5GHz波段平均電磁屏蔽效能達到30dB以上。

技術領域

本發明屬于光學薄膜及微光學加工技術領域，具體涉及一種藍寶石基底嵌入式電磁屏蔽金屬網柵的光學窗口，以及其制備方法。

背景技術

隨著科技的發展，空間電磁環境日益復雜，遙測遙感、醫療診斷、保密通訊、海陸空裝備等領域的光電窗口存在著嚴重的電磁干擾問題，宇宙射線、衛星、電視廣播等無線信號會對系統內部的工作器件產生干擾。

在軍用領域，一方面敵方的電磁干擾設備和我方的大功率發報設備會對光電裝備的正常工作產生嚴重影響，另一方面，通過光窗泄露出的電磁波會被敵方雷達很容易的捕捉到，增加我方裝備被探測到的幾率。隨著現代作戰環境的日趨復雜，還要求光學窗口的耐磨性以及耐熱沖擊性足夠好，使之能夠在惡劣環境下保證電磁屏蔽效果。

光學窗口電磁屏蔽及電磁兼容性的解決方案主要有鍍透明導電薄膜和金屬網柵兩種。

透明導電薄膜窗口是在窗口表面沉積一層具有高的光學透過率和良好電導率的薄膜材料，最常見的材料為ITO（氧化銦錫）。其特點是制備方法簡單，在可見光波段有較高的透過率，缺點是在保證良好光學透過率的情況下，其電導率較低，電磁屏蔽效能較差，此外此類薄膜在紅外波段吸收很大，因此目前只適用于可見光波段。

金屬網柵窗口是在窗口材料表面或內部制作有周期性結構的導電金屬網柵，這種窗口具有優良的透明導電性能，選擇合適的基底材料，能夠同時滿足光學窗口在可見光和紅外波段的高透過率和寬頻段電磁屏蔽的雙重要求。因此，金屬網柵電磁屏蔽光窗在民用和軍用領域均獲得了廣泛的應用：

專利CN 109743872 A “一種電磁屏蔽膜的制備方法”通過在基底表面通過UV壓印方式制作凹槽結構層，然后將導電銀漿填充在凹槽內，固化后形成導電網柵。此專利主要有兩方面的缺陷，一是UV壓印需用到壓印膠和導電銀漿中都含有樹脂類材料，此類材料為有機物，不耐紫外線，長時間在室外使用，受到大量紫外輻射后會使壓印膠和導電網柵老化變脆、易脫落，二是導電網柵表面沒有設置保護膜層，直接裸露在空氣中，會受到空氣中的水汽、有害氣體等侵蝕。故而此專利的成果只能應用在室內環境或者系統內的封閉環境中，不適合作為光學系統窗口使用。

專利CN 109407252 A“一種高電磁屏蔽光窗及其制備方法”將金屬網柵結構置于兩塊光學玻璃之間，通過粘接形成夾層結構，此結構可以較好的保護金屬網柵，避免和金屬網柵受到外部惡劣環境的影響，然而光學玻璃粘接所用粘合劑均含有機物，受到長時間紫外光照射后會出現老化現象，造成粘接失效。此外，夾層窗口在機械強度方面相比同厚度的單層窗口低，耐壓性差，不適用于水下承壓環境。

專利CN 109652774 A“內嵌式金屬網柵的電磁屏蔽光窗制備方法”中采用隨機裂紋法制備內嵌式金屬網柵，網柵表面沒有鍍制相應保護膜，雖然氧化釔膜層比金屬網柵膜層厚很多，可以較好的保護網柵膜層免受高速灰塵顆粒的沖擊，具有一定的抗風沙性能，但是裸露的金屬膜層在潮濕環境性極易被腐蝕，無法在濕熱環境下長期使用。

專利CN 103687462 B“寬頻譜電磁屏蔽光窗” 只提出了一種電磁屏蔽光窗的設計方案，并沒有涉及具體的制造工藝，不具備可執行性，因此不能判斷其適用性。