基於導電網格結構的電磁屏蔽玻璃的製作方法

2023-05-20 04:19:16

基於導電網格結構的電磁屏蔽玻璃的製作方法
【專利摘要】一種基於導電網格結構的電磁屏蔽玻璃的製作方法，包括以下步驟(a)製備印刷漿料，將鎳包銅粉，玻璃粉，硼粉，及有機粘結劑混合攪拌均勻；(b)利用所述印刷漿料製作網格圖案；(c)將所述網格圖案轉貼在玻璃表面；並且(d)使得所述玻璃鋼化。本發明提供的方法將導電網格圖案預先印刷在轉印紙上，然後轉貼在玻璃表面，再經鋼化處理，使導電網格燒結在玻璃表面，製得高強度電磁屏蔽玻璃。這種電磁屏蔽玻璃不僅具有穩定的電磁屏蔽性能，而且還具有極高的安全性能。由於只需一片玻璃，大大減輕了產品的重量和厚度，降低了產品成本，在屏蔽效果與現有夾金屬絲網方法相近的情況下，透光度還有所提高。
【專利說明】基於導電網格結構的電磁屏蔽玻璃的製作方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及電磁屏蔽玻璃領域，尤其涉及一種基於導電網格結構的電磁屏蔽玻璃的製作方法。

【背景技術】
[0002]電磁屏蔽玻璃是一種既能抑制電磁波穿透，又有一定可視功能的特種玻璃。因為玻璃本身並無屏蔽電磁波的功能，通常是將玻璃與電磁屏蔽體複合製作電磁屏蔽玻璃。現有的製作方法主要有三種:在兩片玻璃之間夾金屬絲網、在玻璃表面鍍導電薄膜、在玻璃相中摻入導電粒子。
[0003]第一種方法是目前使用最多的方法，該方法製作的電磁屏蔽玻璃典型結構為:玻璃+樹脂膠片+金屬絲網+樹脂膠片+玻璃，其中的金屬絲網是電磁屏蔽體，被樹脂膠片粘結在兩片玻璃之間，玻璃起夾持和保護絲網的作用。該方法通常的步驟為:製備金屬絲網一合片，將金屬絲網、膠片夾在兩片玻璃之間一預熱預壓，初步排出夾層中的氣泡，並使膠片與玻璃、絲網初步粘結一送入高壓釜進行高溫高壓處理，使玻璃、膠片和絲網粘合為一體——得到電磁屏蔽玻璃。
[0004]金屬絲網實質上是一種導電網格結構，導電網格結構對電磁波具有反射、吸收作用，感應產生的渦流損耗也很大。網格的目數、線徑對屏蔽效果有直接影響，每個網眼均可看作是小波導管，當電磁波頻率高于波導管的截止頻率時，電磁波可以自由通過，當電磁波頻率低於截止頻率時，導電網格起到屏蔽體的作用。這種基於導電網格結構的電磁屏蔽玻璃具有良好的屏蔽效能和一定的透光度。
[0005]現有的夾金屬絲網方法的方法雖然廣泛採用，但也存在如下缺點:(I)由於需要兩片玻璃夾持，造成產品的重量大，厚度大；(2)合片過程中絲網易變形，造成產品屏蔽效能下降。由於金屬絲網本身是輕薄的軟性材料，在合片鋪置時的過度拉伸或產生的皺褶、膠片的厚薄不均或過度拉伸、以及高溫高壓處理時溫度不均引起的膠片收縮變形等都會造成絲網變形；(3)成品易開膠，使金屬絲網受到空氣和水汽的侵蝕，造成屏蔽效能下降。開膠是夾層玻璃工藝較為常見的質量問題，環境潮溼、玻璃表面不潔淨、夾層材料不潔淨、高溫高壓處理過程溫度低等都會造成夾層結構開膠；(4)製作金屬絲網時，絲網交叉點易存在接觸不良的問題，造成屏蔽效能下降。


【發明內容】

[0006]本發明旨在提供一種基於導電網格結構的電磁屏蔽玻璃的製作方法，在不改變屏蔽效能和透光效果的情況下，與現有夾金屬絲網方法相比，能有效減輕產品的重量和厚度，提高產品的質量和性能的穩定性。
[0007]為了達成上述目的，提供了一種基於導電網格結構的電磁屏蔽玻璃的製作方法，包括以下步驟(a)製備印刷漿料，將鎳包銅粉，玻璃粉，硼粉，及有機粘結劑混合攪拌均勻；(b)利用所述印刷漿料製作網格圖案；(C)將所述網格圖案轉貼在玻璃表面；並且⑷使得所述玻璃鋼化。
[0008]一些實施例中，所述鎳包銅粉，玻璃粉，硼粉，及有機粘結劑按質量百分比(55?75% ):(1?7% ):(10?20% ):(14?16% )比例混合攪拌均勻。
[0009]—些實施例中，所述鎳包銅粉是選用粒徑為60?90nm的鎳包銅粉與粒徑為
0.8?1.2 μ m的鎳包銅粉以8: I的比例混合而成。
[0010]一些實施例中，所述玻璃粉是B2O3-S12-Bi2O3體系玻璃，質量百分比為Si0215?35%，B2O31 ~ 50%, Bi20320 ~ 55%,餘量為 Al203+Zn0+Mg0。
[0011]一些實施例中，所述玻璃粉的粒徑為3.0?5.0 μ m。
[0012]一些實施例中，所述硼粉的粒徑為1.0?3.0 μ m。
[0013]一些實施例中，利用所述印刷漿料製作網格圖案包括製作網格圖案的印刷網版並且將網格圖案印刷在水轉印紙上。
[0014]一些實施例中，使得所述玻璃鋼化包括將印有網格圖案的玻璃送入鋼化爐，經過600°C左右的高溫均勻加熱後，所述玻璃急冷成為鋼化玻璃。
[0015]一些實施例中，調整所述網格圖案的目數和線徑，以達成需要的電磁屏蔽玻璃的屏蔽值。
[0016]一些實施例中，所述網格圖案的導電網格目數為16?100目，線徑為85?500 μ m0
[0017]本發明提供的方法將導電網格圖案預先印刷在轉印紙上，然後轉貼在玻璃表面，再經鋼化處理，使導電網格燒結在玻璃表面，製得高強度電磁屏蔽玻璃。這種電磁屏蔽玻璃不僅具有穩定的電磁屏蔽性能，而且還具有極高的安全性能。由於只需一片玻璃，大大減輕了產品的重量和厚度，降低了產品成本，在屏蔽效果與現有夾金屬絲網方法相近的情況下，透光度還有所提高。另外，網格圖案轉貼時可以根據玻璃的尺寸大小和外觀形狀對轉印紙進行任意的裁剪，甚至是拼接，具有高度的操作靈活性，這也是現有夾金屬絲網方法無法辦到的。
[0018]以下結合附圖，通過示例說明本發明主旨的描述，以清楚本發明的其他方面和優點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]結合附圖，通過下文的詳細說明，可更清楚地理解本發明的上述及其他特徵和優點，其中:
[0020]圖1為根據本發明實施例的於導電網格結構的電磁屏蔽玻璃的製作方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0021]參見本發明具體實施例的附圖，下文將更詳細地描述本發明。然而，本發明可以以許多不同形式實現，並且不應解釋為受在此提出之實施例的限制。相反，提出這些實施例是為了達成充分及完整公開，並且使本【技術領域】的技術人員完全了解本發明的範圍。
[0022]現參考圖1，詳細說明根據本發明實施例一種基於導電網格結構的電磁屏蔽玻璃的製作方法。
[0023]步驟SlOl中，製備印刷漿料，將鎳包銅粉，玻璃粉，硼粉，及有機粘結劑混合攪拌均勻。所述鎳包銅粉，玻璃粉，硼粉，及有機粘結劑按質量百分比(55?75% ): (I?7% ):(10?20%):(14?16%)比例混合攪拌均勻。所述鎳包銅粉是導電相，是印刷漿料的主體，是選用粒徑60?90nm的鎳包銅粉與粒徑0.8?1.2 μ m的鎳包銅粉以8:1的比例混合製得。
[0024]所述玻璃粉是B2O3-S12-Bi2O3體系玻璃，質量百分比為Si0215?35%，B2O31?50%，Bi20320?55%，餘量為Al203+Zn0+Mg0。按配方熔制出玻璃料，然後磨細到粒徑3.0?5.0 μ m備用。玻璃粉的作用是通過高溫燒結過程，使導電顆粒牢固地附著在玻璃表面。
[0025]所述硼粉的粒徑為1.0?3.0 μ m。硼粉是抗氧化劑，起抑制金屬粉末在燒結過程中氧化的作用。
[0026]步驟S102中，利用所述印刷漿料製作網格圖案；利用所述印刷漿料製作網格圖案包括製作網格圖案的印刷網版並且將網格圖案印刷在水轉印紙上。
[0027]步驟S103中，將所述網格圖案轉貼在玻璃表面。
[0028]步驟S104中，使得所述玻璃鋼化。玻璃鋼化，網格燒結，將印有網格圖案的玻璃送入鋼化爐，經過600°C左右的高溫均勻加熱後，玻璃急冷成為鋼化玻璃，導電網格也在高溫過程中燒結在玻璃表面，與玻璃成為一體，製得高強度電磁屏蔽玻璃。
[0029]一些實施例中，調整所述網格圖案的目數、線徑，以達成需要的電磁屏蔽玻璃的屏蔽值。例如所述網格圖案的導電網格目數為16?100目，線徑為85?500 μ m。
[0030]鎳包銅粉是一種複合金屬材料，是對銅粉表面進行鍍鎳處理獲得，用其製得的印刷漿料具有成線性、分辨性和印刷性能良好等優點。由鍍鎳銅粉燒結製得的導電網格既能保持金屬銅優良的高電導性和對高阻抗電場的屏蔽功能，又具有金屬鎳良好的抗氧化能力和對低阻抗磁場的屏蔽功能，是一種在較寬頻率範圍內都有良好屏蔽效能的電磁屏蔽材料。
[0031]B2O3-S12-Bi2O3玻璃粉屬硼矽酸鹽系玻璃，其中的Si02、B2O3構成玻璃主體材料，B2O3還可以促進玻璃熔化，抑制玻璃過度熱膨脹，並使高溫下熔融玻璃有良好的流動性。Bi在元素周期表中與Pb相鄰，性質相近，熔點低，用其代替Pb可製成無鉛玻璃，滿足環保要求，適量加入Bi2O3可使玻璃軟化溫度低於560°C,使印料可在鋼化溫度下完成燒結。Al2O3可調整機械強度，化學穩定性和熔化溫度。ZnO可降低玻璃軟化點、使玻璃高溫熔化時有較好的流動性以及調節玻璃熱膨脹的作用。二價鹼金屬氧化物具有調整控制玻璃熱膨脹係數，使其性能同時滿足燒結溫度、方阻和附著強度的要求。
[0032]在高溫燒結過程中，B2O3-S12-Bi2O3體系玻璃粉熔融膨脹，浸潤導電顆粒和玻璃基片，使導電相顆粒均勻分布，藉助液相的表面張力作用使導電顆粒團聚，緊密接觸，形成良好的歐姆接觸，經充分燒結形成低電阻的導電通路，同時熔融玻璃能進入導電顆粒間的細小空隙，在凝固後和基板融為一體，從而使導電顆粒牢固地附著在玻璃表面。
[0033]在鋼化過程開始後，隨著溫度的升高，鎳包銅粉外層鎳膜表面會逐漸氧化，但易氧化的硼粉優先和氧反應，強烈抑制了鎳膜氧化的進程，氧化產生的B2O3是玻璃原料，它與玻璃粉成份互熔成新的玻璃成份，隨著玻璃粉逐漸熔融，B2O3與熔融玻璃形成低共熔物潤溼鎳膜，並能融蝕掉鎳膜表面的部分氧化鎳，從而實現了鎳包銅粉在在空氣中的抗氧化燒結。
[0034]有機粘結劑在導電漿料中作為鎳包銅粉、玻璃粉、硼粉的載體，起調整漿料的粘度、流變性、觸變性的作用，在高溫燒結過程中逐步揮發燃燒除去。
[0035]通常情況下，金屬粉末的顆粒越細、比表面積越大，表面能也就越高，因此也越容易發生團聚。納米級的鎳包銅粉在燒結過程中有分散不均勻的現象，導電顆粒間易有相互分離的孔洞和不連續現象，這些微觀上的缺陷導致了材料宏觀導電性下降，最終使得網格的屏蔽效能下降。在納米級的鎳包銅粉中摻入一定比例的微米級粉末，能在一定程度上起到對導電斷點填充或連接的作用，增加了導電顆粒之間的歐姆接觸，促進了導電通路的形成，從而有利於網格屏蔽性能的提聞。
[0036]本發明沒有採用將導電網格圖案直接印刷在玻璃表面的方式，是因為玻璃表面狀態不適於微米級細線的精細印刷。玻璃的主要成分為S12，矽主要在玻璃內部，氧原子在玻璃表面，這種結構具有很高的表面能，易與空氣中的水分結合，形成親水基因浮在玻璃表面，使印刷漿料附著困難。玻璃表面還有鹼離子，形成的Na-ο鍵很容易在空氣和水中斷鍵，也會導致印刷漿料難以附著。另外，玻璃表面屬於非吸收性表面，易造成印刷細線的流趟變形或粗化。而將網格圖案印刷在吸水性良好的紙基上，則非常容易實現精細印刷。另夕卜，精細印刷對乾濕度、灰塵、靜電等環境因素要求極高，鋼化工廠難以達到專業印刷廠的條件。
[0037]具體實施例1
[0038]本發明提供的方法按以下步驟具體實施:
[0039](I)製備導電印刷漿料
[0040]選用粒徑為60?90nm的鎳包銅粉與粒徑為0.8?1.2 μ m的鎳包銅粉，按8:1的比例混合備用；
[0041 ]製備 B2O3-S12-Bi2O3 體系玻璃粉，按 Si022 5 %，B20332 %，Bi20327 %，Al203+Zn0+Mg0=16%質量百分比熔制玻璃料，然後磨細到粒徑3.0?5.0ym備用；
[0042]選用粒徑為1.0?3.0 μ m的硼粉備用；
[0043]有機粘合劑由松油醇、乙基纖維素和羥基醇，加入有機酸為流延劑，加入特殊的鹽作觸變劑製成。
[0044]將上述準備好的鎳包銅粉、B2O3-S12-Bi2O3體系玻璃粉、硼粉和有機粘結劑按質量百分比65%:4%:15%:16%比例進行混合，經充分攪拌，製成組分均勻、觸變性好、粘度適中、流延性好、揮發速度理想、印刷性能良好的漿料。
[0045](2)製作網格圖案的印刷網版，網格的目數為30目；
[0046](3)將網格圖案印刷在水轉印紙上；
[0047](4)將網格圖案轉貼在玻璃表面，選擇窗用6mm玻璃作為圖案載體，將玻璃表面潤溼，圖案貼在玻璃表面，待紙基脫離後，揭去紙基，網格圖案留在玻璃表面；
[0048](5)將玻璃送入鋼化爐，經過600°C左右的鋼化溫度，玻璃均勻加熱完成後，經急冷成為鋼化玻璃，圖案也在高溫過程中燒結在玻璃表面，製得電磁屏蔽玻璃。
[0049]具體實施例2
[0050]本例具體實施步驟同具體實施例1，製作的印刷網版網格的目數為80目。
[0051]對製得的兩種電磁屏蔽玻璃進行檢測:
[0052]實施例1:導電網格目數30目，線徑300 μ m，在30MHz?1000MHz的頻段範圍內，屏蔽值75?45dB，透光度大於73%，玻璃表面應力105Mp。
[0053]實施例2:導電網格目數80目，線徑160 μ m，在30MHz?1000MHz的頻段範圍內，屏蔽值90?58dB，透光度大於70%，玻璃表面應力105Mp。
[0054]檢測結果表明，兩片電磁屏蔽玻璃的屏蔽值與現有夾金屬絲網方法製作的產品相當，透光度有所提高，玻璃的抗衝擊性能和抗冷熱衝擊性能大大提高，完全滿足作為電磁屏蔽玻璃的使用要求。
[0055]本發明提供的方法將導電網格圖案預先印刷在轉印紙上，然後轉貼在玻璃表面，再經鋼化處理，使導電網格燒結在玻璃表面，製得高強度電磁屏蔽玻璃。這種電磁屏蔽玻璃不僅具有穩定的電磁屏蔽性能，而且還具有極高的安全性能。由於只需一片玻璃，大大減輕了產品的重量和厚度，降低了產品成本，在屏蔽效果與現有夾金屬絲網方法相近的情況下，透光度還有所提高。另外，網格圖案轉貼時可以根據玻璃的尺寸大小和外觀形狀對轉印紙進行任意的裁剪，甚至是拼接，具有高度的操作靈活性，這也是現有夾金屬絲網方法無法辦到的。
[0056]以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思做出諸多修改和變化。凡本【技術領域】中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種基於導電網格結構的電磁屏蔽玻璃的製作方法，其特徵在於，包括以下步驟: (a)製備印刷漿料，將鎳包銅粉，玻璃粉，硼粉，及有機粘結劑混合攪拌均勻； (b)利用所述印刷漿料製作網格圖案； (c)將所述網格圖案轉貼在玻璃表面；並且 (d)使得所述玻璃鋼化。
2.根據權利要求1所述的製作方法，其特徵在於，所述鎳包銅粉，玻璃粉，硼粉，及有機粘結劑按質量百分比(55?75% ):(1?7% ):(10?20% ):(14?16% )比例混合攪拌均勻。
3.根據權利要求2所述的製作方法，其特徵在於，所述鎳包銅粉是選用粒徑為60?90nm的鎳包銅粉與粒徑為0.8?1.2 μ m的鎳包銅粉以8: 1的比例混合而成。
4.根據權利要求1所述的製作方法，其特徵在於，所述玻璃粉是B203-Si02-Bi203體系玻璃，質量百分比為 Si0215 ?35%, B20310 ?50%, Bi20320 ?55%，餘量為 Al203+Zn0+Mg0。
5.根據權利要求4所述的製作方法，其特徵在於，所述玻璃粉的粒徑為3.0?5.0 μ m。
6.根據權利要求1所述的製作方法，其特徵在於，所述硼粉的粒徑為1.0?3.0μπι。
7.根據權利要求1所述的製作方法，其特徵在於，利用所述印刷漿料製作網格圖案包括製作網格圖案的印刷網版並且將網格圖案印刷在水轉印紙上。
8.根據權利要求1所述的製作方法，其特徵在於，使得所述玻璃鋼化包括將印有網格圖案的玻璃送入鋼化爐，經過600°C左右的高溫均勻加熱後，所述玻璃急冷成為鋼化玻璃。
9.根據權利要求1所述的製作方法，其特徵在於，調整所述網格圖案的目數和線徑，以達成需要的電磁屏蔽玻璃的屏蔽值。
10.根據權利要求9所述的製作方法，其特徵在於，所述網格圖案的導電網格目數為16?100目，線徑為85?500 μ m。
【文檔編號】C03B27/012GK104446001SQ201410751929
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月10日 優先權日:2014年12月10日
【發明者】彭壽, 王東, 金良茂, 張家林, 石麗芬, 單傳麗, 王萍萍, 操芳芳, 湯永康, 甘治平 申請人:中國建材國際工程集團有限公司