具有金屬網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽曲面光學(xué)窗制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]具有金屬網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽曲面光學(xué)窗制作方法屬于光學(xué)窗技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]曲面光學(xué)窗是基于空氣動力學(xué)原理，采用球面或非球面技術(shù)優(yōu)化設(shè)計得到的一類特殊形狀的光學(xué)窗。它打破了傳統(tǒng)光學(xué)窗以平面為主的現(xiàn)狀，在航空航天領(lǐng)域，對于減小飛行器空氣阻力、提高飛行速度具有重要意義。傳統(tǒng)的曲面光學(xué)窗為單純的電磁波透過窗口，然而，用電設(shè)備的不斷增長，不僅會使電磁波的強度大幅增加，而且會使電磁波的波段不斷拓寬，造成空間電磁環(huán)境日趨惡化，由于傳統(tǒng)光學(xué)窗對電磁波具有通透性，因此電磁環(huán)境的惡化會對電磁敏感的設(shè)備產(chǎn)生不利影響。為了降低電磁干擾，需要在光學(xué)窗上增加電磁屏蔽功能。
[0003]名稱為“電磁波屏蔽薄膜及其制造方法(申請?zhí)?200610084149.8)”，以及“具有圓環(huán)金屬網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽光學(xué)窗(申請?zhí)?200610010066.4) ”等發(fā)明專利和學(xué)術(shù)論文，均公開了一類表面分布有線條寬度在微米或亞微米量級的周期金屬網(wǎng)狀圖案的光學(xué)窗，這類光學(xué)窗具有明顯的電磁屏蔽效果。然而，傳統(tǒng)的方形或圓環(huán)形金屬網(wǎng)柵作為屏蔽的核心器件，僅適用于平面光學(xué)窗，均難以在球面、共形曲面等曲面光學(xué)窗上實現(xiàn)均勻分布。
[0004]專利02133140.9 “一種凹球面光刻刻劃機”描述了一種在凹球面上制造超微細(xì)元件的光刻機，可以用于加工“經(jīng)瑋相交型”金屬網(wǎng)柵，該“經(jīng)瑋相交型”金屬網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)設(shè)計和制作工藝?yán)昧饲蛐未皟?nèi)表面的同心特性，然而這種金屬網(wǎng)柵制作方法僅適用于球面光學(xué)窗，并不適用于不具有同心性的曲面光學(xué)窗。專利201010239355.8 “一種具有經(jīng)瑋形網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽共形光學(xué)窗”描述了一種適用于共形光學(xué)窗的經(jīng)瑋形金屬網(wǎng)柵電磁屏蔽結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了金屬網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)具有的間距周期瑋線和相鄰瑋線間的周期經(jīng)線設(shè)計，保證金屬分布的周期性和均勻性。但是這種經(jīng)瑋形金屬網(wǎng)柵制作十分困難，依賴特殊加工裝備；且周期性或亞周期性圖案，會使光學(xué)窗產(chǎn)生很強的光學(xué)衍射效應(yīng)，從而降低了光學(xué)窗的光學(xué)性能。
[0005]申請?zhí)枮?01310122824.1的發(fā)明專利“一種基于龜裂模板法制備多孔金屬薄膜透明導(dǎo)電電極的方法”，公開了一種電極制備方法，該方法利用二氧化鈦溶液龜裂成的非周期龜裂模板，制作出非周期金屬網(wǎng)狀圖案。如將其用于制作電磁屏蔽光學(xué)窗，具有解決高級次衍射能量分布不均勻問題的潛在能力。
[0006]然而，將該專利用于制作電磁屏蔽光學(xué)窗，會存在以下缺點和不足:
[0007]第一、該方法采用二氧化鈦溶液作為龜裂液，由于二氧化鈦溶膠在空氣中水解后轉(zhuǎn)變成多晶薄膜，而多晶薄膜在干燥的過程中體積嚴(yán)重收縮，造成裂縫嚴(yán)重翹曲，因此會增加裂縫寬度，進而增加金屬線寬，影響光學(xué)窗的透光性能。
[0008]第二、該方法采用二氧化鈦溶液作為龜裂液，在去除龜裂模板的時候，由于二氧化鈦物理化學(xué)性能穩(wěn)定，因此由其制作的龜裂模板只能采用機械摩擦的方式去除，不僅去除工藝復(fù)雜，而且機械摩擦還會磨損襯底和金屬電極，分別影響光學(xué)窗的透光性能和電磁屏蔽性能。
[0009]第三、按照該發(fā)明的方法制作電磁屏蔽光學(xué)窗，雖然突破了周期限制，但是否能夠解決高級次衍射能量分布不均勻的問題，或在什么具體條件下才能解決問題，沒有進行討論。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對上述缺點和不足，本發(fā)明公開了具有金屬網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽曲面光學(xué)窗制作方法，該方法不僅回避使用二氧化鈦溶液，避免因金屬線寬增加而降低光學(xué)窗透光性能的問題，而且無需采用機械摩擦的方式去除模板，避免傳統(tǒng)機械摩擦方式同時降低光學(xué)窗的透光性能和電磁屏蔽性能，還給出能夠解決高級次衍射能量分布不均勻問題的具體加工條件，使本發(fā)明方法制作出的電磁屏蔽曲面光學(xué)窗，不僅具有良好的電磁屏蔽性能，而且在解決高級次衍射能量分布不均勻問題時，達到了不發(fā)生明顯衍射的效果，具有良好的透光性能。
[0011]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0012]具有金屬網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽曲面光學(xué)窗制作方法，包括以下步驟:
[0013]步驟a，在清洗干凈的曲面襯底外表面邊緣粘貼一圈寬度為5?20_的膠帶；
[0014]步驟b，采用噴涂法或浸漬提拉法在膠帶沒有覆蓋到的曲面襯底上涂覆含有水性丙烯酸樹脂的裂紋漆；
[0015]步驟C，在密閉腔室中，控制腔室溫度為20?25°C，濕度為50?80% RH，將裂紋漆自然干燥，形成裂紋模板；
[0016]步驟d，揭除膠帶；
[0017]步驟e，采用磁控濺射方式或電子束蒸鍍方式，在裂紋模板表面沉積導(dǎo)電金屬層；
[0018]步驟f，采用氯仿溶液或PGMEA溶液溶解去除裂紋模板，得到電磁屏蔽曲面光學(xué)窗。
[0019]上述具有金屬網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽曲面光學(xué)窗制作方法，步驟b所述的裂紋漆用稀釋劑稀釋，稀釋比例k定義為稀釋劑與裂紋漆的體積比，并且2 < k < 5。
[0020]步驟b所述的噴涂法采用如下條件:壓縮氣壓0.3Mpa，噴頭掃描速度100mm/s，噴頭步進速度3_/步；在上述噴涂條件下，所獲得的裂紋漆厚度h與出膠量z之間的關(guān)系為:
[0021]h = (1.981-0.861nk) (0.002ζ4_0.028ζ3+0.130ζ2_0.169ζ+2.992)
[0022]式中，h為裂紋漆厚度，單位μπι ;z為出膠量，取值范圍為2?8ml/min ;k為稀釋比例。
[0023]步驟b所述的浸漬提拉法采用如下條件:提拉速度為500 μ m/s，在上述涂覆條件下，所獲得的裂紋漆厚度h與稀釋比例k之間的關(guān)系為:
[0024]h = 0.125k2-l.345k+5.895
[0025]式中，h為裂紋漆厚度，單位ym;k為稀釋比例。
[0026]步驟c所述的裂紋模板的平均裂紋寬度w與裂紋漆厚度h之間的關(guān)系為:
[0027]w = 0.342ea 266h
[0028]式中，w為裂紋模板的平均裂紋寬度，單位μπι ;h為裂紋漆厚度，單位μπι。
[0029]步驟c所述的裂紋模板的平均裂紋間隔d與裂紋漆厚度h之間的關(guān)系為:
[0030]d = 15.8eai69h
[0031]式中，d為裂紋模板的平均裂紋間隔，單位ym;h為裂紋漆厚度，單位μπι。
[0032]上述具有金屬網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽曲面光學(xué)窗制作方法，步驟f還包括采用丙酮酒精清洗襯底的步驟。
[0033]上述具有金屬網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽曲面光學(xué)窗制作方法，所述的曲面襯底的面型為球面、球冠面、圓柱面或共形曲面。
[0034]有益效果:
[0035]第一、由于使用含有水性丙烯酸樹脂的裂紋漆作為掩模液，而這種掩模液在龜裂過程中，不會發(fā)生體積嚴(yán)重收縮及裂縫嚴(yán)重翹曲，因此不會造成裂縫寬度增加，解決了因金屬線寬增加而降低光學(xué)窗透光性能的問題。
[0036]第二、由于使用含有水性丙烯酸樹脂的裂紋漆作為掩模液，而這種掩模液在氯仿溶液或PGMEA溶液中能夠溶解，即采用溶解的方式即可去除裂紋模板，因此解決了因使用傳統(tǒng)機械摩擦而造成的光學(xué)窗的透光性能和電磁屏蔽性能降低的問題。
[0037]第三、由于給出了密閉腔室的溫度為20?25°C，濕度為50?80% RH的條件，在此條件下制作出的光學(xué)窗，在解決高級次衍射能量分布不均勻問題時，甚至達到了不發(fā)生明顯衍射的效果，提高了光學(xué)窗的透光性能。
[0038]第四、由于步驟a的粘貼膠帶、以及步驟c的將裂紋漆自然干燥形成裂紋模板，兩次簡單的工藝處理，實現(xiàn)了同時制作屏蔽層與導(dǎo)電環(huán)，使制作得到的電磁屏蔽曲面光窗的邊緣具有金屬導(dǎo)電環(huán)，能夠為光學(xué)窗與屏蔽殼體的連接提供優(yōu)良接觸點，擴大光學(xué)窗的普適性。
[0039]綜上所述，使用本發(fā)明具有金屬網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽曲面光學(xué)窗制作方法制作出的光學(xué)窗，不僅具有良好的電磁屏蔽性能，而且具有良好的透光性能，同時應(yīng)用范圍更廣。
【附圖說明】
[0040]圖1是本發(fā)明具有金屬網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽曲面光學(xué)窗