一种内嵌式电磁屏蔽金属网栅制作方法技术

本发明专利技术公开了一种内嵌式电磁屏蔽金属网栅制作方法，包括如下步骤：在光学基底上制作反向掩膜；等离子束刻蚀金属网栅沟槽；金属薄膜镀制；底层薄膜镀制；去胶及清洁；耐环境侵蚀性能的光学增透膜镀制。本发明专利技术通过在光学基底表面采用掩膜制作、等离子束刻蚀等方式制作金属网栅的沟槽，采用真空镀膜的方式将金属网栅填充在沟槽内，再通过与基底材料相机或相同的薄膜材料覆盖，与基底形成一体，将金属网栅完全包裹在内部，表面再通过带有保护层的光学增透膜覆盖，使得光学窗口能够同时实现电磁屏蔽、光学良好透射率、耐环境侵蚀等多种功能。耐环境侵蚀等多种功能。耐环境侵蚀等多种功能。

【技术实现步骤摘要】
一种内嵌式电磁屏蔽金属网栅制作方法


[0001]本专利技术属于光电信息
，涉及一种在光学基底上制作内嵌式电磁屏蔽金属网栅的方法。

技术介绍

[0002]在复杂电磁场环境工作的光学窗口，为了保护内部电子器件正常工作，需要采取电磁屏蔽措施。常见的是在光学窗口表面制作一层导电层，例如透明导电薄膜、金属网栅等。随着日益复杂的战场环境和各类极端环境的耐用性要求，光学窗口的耐摩擦、耐温度冲击、耐高速冲击等性能制备越来越严。
[0003]内嵌式金属网栅是在光学窗口的基底上，制作具有良好导电性的金属网栅，起到对光电系统外界电磁场良好屏蔽的功能，同时具有较好的透光性。
[0004]1.专利93242068.0“电磁屏蔽玻璃”在两层玻璃之间夹导电金属网，在玻璃外侧用透明导电膜使之粘合在金属窗框上来形成电磁屏蔽结构。
[0005]2.专利CN210075930U，“一种全嵌入式金属网栅电磁屏蔽薄膜”，通过加热固化形成的在两层聚合物之间的金属网栅薄膜。
[0006]3.专利CN201408553Y，“电磁屏蔽玻璃”，通过粘合剂将超细金属丝网固定在两片超薄玻璃之间，形成“三明治”结构的电磁屏蔽网栅玻璃。
[0007]以上都是通过粘合或聚合物加热粘接固化的方式，将金属网栅或丝网夹在两层透明基材之间，形成的“三明治”结构。这种“三明治”结构的电磁屏蔽网栅具有一定的耐磨擦性，但是这种结构会影响光学窗口的透光率，对光电系统的信号带来影响。而且这种粘接、胶合形式的网栅结构，容易受到高温、高速冲击等环境因素破坏，导致两层基材分开，且受到破坏之后不可修复。
[0008]4.专利CN103687462A，“宽频谱电磁屏蔽光窗”，提出一种嵌入在光窗的基材表面的周期性结构二层金属网栅，金属网栅材料分别为导磁率良好的材料和导电率良好的材料。这种电磁屏蔽光窗能够对10MHz
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18MHz频段的电磁波具有20dB的屏蔽效果，且外侧保护层对网栅的耐环境侵蚀性能起到一定的保护作用。但是专利中并没有提到具体的制作方法，而且保护层薄膜材料与基底材料之间的结合牢固性会在高速飞行过程中受到冲击而被破坏，导致金属网栅裸露而被损坏。而且该专利没有提出对光学基底光学透射率提高的方案。
[0009]5.专利CN103442544A，“一种内嵌式电磁屏蔽光窗的制备方法”，提出采用飞秒激光在红外玻璃基底上刻蚀线宽大于1um、深度1
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10um的周期性电磁屏蔽网栅凹槽。这种方法可以实现红外玻璃上制作内嵌式电磁屏蔽网栅，但是采用飞秒激光刻蚀的方法效率极低，方便制作小尺寸的光窗，而对于大尺寸、大批量的光窗生产不适合。而且对于其他基底材料，如k9玻璃、多光谱ZnS(硫化锌)、蓝宝石、ZnSe(硒化锌)等不同材料的光窗不适合。

技术实现思路

[0010](一)专利技术目的
[0011]本专利技术的目的是：提供一种能够在光学基底上制作出具有良好的电磁屏蔽功能、良好的透光性能、良好的耐环境侵蚀性能的嵌入式金属网栅的方法，且该方法适用于各类材料的光窗基底、大面积、大批量的生产需求。
[0012](二)技术方案
[0013]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种内嵌式电磁屏蔽金属网栅制作方法，所示方法包括如下步骤：
[0014]步骤1：在光学基底上制作反向掩膜。
[0015]通过涂覆光刻胶、曝光、显影等过程，在光学基底上制作与金属网栅形状相反的掩膜。金属网栅的形状可以是周期性或非周期性的各类形状，可根据实际应用情况进行图案选择。
[0016]光学基底选用多光谱ZnS基底、蓝宝石基底或k9玻璃基底。
[0017]步骤2：等离子束刻蚀金属网栅沟槽。
[0018]采用等离子束刻蚀步骤1中制作有反向掩膜的光学基底表面，使其形成与金属网栅形状相同的沟槽。沟槽的宽度、深度应根据金属网栅具体的参数要求来确定。
[0019]步骤3：金属薄膜镀制。
[0020]采用真空镀膜的方式，在刻有金属网栅沟槽的光学基底表面镀制金属薄膜。薄膜的材料可以选择Ni(镍)、Cr(镉)、Cu(铜)、Ag(银)、Au(铜)、Al(铝)等金属材料中的一种或多种，也可以是ITO(氧化铟锡)等透明导电氧化物，或者金属薄膜与透明导电氧化物构成的多层导电膜。金属薄膜的厚度h小于步骤2中所述的网栅沟槽深度H。
[0021]步骤4：底层薄膜镀制。
[0022]采用真空镀膜方式，在步骤3所述表面镀制底层薄膜。底层薄膜的材料与光学基底材料相同或相近，薄膜厚度与网栅沟槽深度与金属薄膜厚度的差值近似，即d≈H
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h。
[0023]光学基底选用多光谱ZnS基底时，底层薄膜选用ZnS薄膜；光学基底选用蓝宝石基底时，底层薄膜选用Al2O3薄膜；光学基底选用k9玻璃基底时，底层薄膜选用SiO2薄膜。
[0024]步骤5：去胶及清洁。
[0025]对上述步骤4中镀金属膜之后的光学零件进行去胶、清洁表面。去胶方法可采用去胶液浸泡、擦拭，也可以采用物理抛光、磨削等方法。
[0026]步骤6：具有良好耐环境侵蚀性能的光学增透膜镀制。
[0027]在所述步骤5经过清洁后的光学零件表面，采用真空镀膜的方法镀制具有良好的耐环境侵蚀性能的光学增透膜。增透膜的波段范围可以根据具体使用情况选择，膜层可以是单层或多层，可以采用介质薄膜材料、半导体薄膜材料、金属薄膜或复合薄膜材料；光学增透膜最外层为高强度保护层。
[0028](三)有益效果
[0029]上述技术方案所提供的内嵌式电磁屏蔽金属网栅制作方法，通过在光学基底表面采用掩膜制作、等离子束刻蚀等方式制作金属网栅的沟槽，采用真空镀膜的方式将金属网栅填充在沟槽内，再通过与基底材料相机或相同的薄膜材料覆盖，与基底形成一体，将金属网栅完全包裹在内部，表面再通过带有保护层的光学增透膜覆盖，使得光学窗口能够同时
实现电磁屏蔽、光学良好透射率、耐环境侵蚀等多种功能；本专利技术中采用的制作方法涉及到光刻掩膜制作、等离子束刻蚀、真空镀膜等技术，这些技术都是工程应用非常成熟的，工艺流程清晰、制作方法比较简单，易于实现批量生产。
附图说明
[0030]图1为内嵌式电磁屏蔽金属网栅的制作流程；
[0031]图2为方形结构周期性网栅示意图；
[0032]图3为“米”字型结构网栅示意图；
[0033]图4为随机结构网栅示意图。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。
[0035]实施例1
[0036]在多光谱ZnS基底上，制作边长为300um的方形周期性金属网栅。首先在基底上刻蚀线宽5um、深度500nm的沟槽。然后通过真空镀膜的方式，镀制金属网栅薄膜，网栅材料分为两层，第一层为线宽5um、厚度50nm的NiCr合金，第二层为线宽5um、厚度200nm的Au。在Au膜的上面镀制厚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内嵌式电磁屏蔽金属网栅制作方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：在光学基底上制作反向掩膜；步骤2：等离子束刻蚀金属网栅沟槽；步骤3：金属薄膜镀制；步骤4：底层薄膜镀制；步骤5：去胶及清洁；步骤6：耐环境侵蚀性能的光学增透膜镀制。2.如权利要求1所述的内嵌式电磁屏蔽金属网栅制作方法，其特征在于，步骤1中，通过涂覆光刻胶、曝光、显影过程，在光学基底上制作与金属网栅形状相反的掩膜；金属网栅的形状是周期性或非周期性的形状。3.如权利要求2所述的内嵌式电磁屏蔽金属网栅制作方法，其特征在于，步骤1中，光学基底选用多光谱ZnS基底、蓝宝石基底或k9玻璃基底。4.如权利要求3所述的内嵌式电磁屏蔽金属网栅制作方法，其特征在于，步骤2中，采用等离子束刻蚀步骤1中制作有反向掩膜的光学基底表面，使其形成与金属网栅形状相同的沟槽。5.如权利要求4所述的内嵌式电磁屏蔽金属网栅制作方法，其特征在于，步骤3中，采用真空镀膜的方式，在刻有金属网栅沟槽的光学基底表面镀制金属薄膜。6.如权利要求5所述的内嵌式电磁屏蔽金属网栅制作方法，其特征在于，步骤3中，金属薄膜的材料选择Ni、Cr、Cu、Ag、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王松林，张建付，李明伟，杨崇民，米高园，阴万宏，陶忠，王颖辉，赵红军，
申请(专利权)人：西安应用光学研究所，
类型：发明
国别省市：