CN104446001A - 基于导电网格结构的电磁屏蔽玻璃的制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于导电网格结构的电磁屏蔽玻璃的制作方法，包括以下步骤(a)制备印刷浆料，将镍包铜粉，玻璃粉，硼粉，及有机粘结剂混合搅拌均匀；(b)利用所述印刷浆料制作网格图案；(c)将所述网格图案转贴在玻璃表面；并且(d)使得所述玻璃钢化。本发明提供的方法将导电网格图案预先印刷在转印纸上，然后转贴在玻璃表面，再经钢化处理，使导电网格烧结在玻璃表面，制得高强度电磁屏蔽玻璃。这种电磁屏蔽玻璃不仅具有稳定的电磁屏蔽性能，而且还具有极高的安全性能。由于只需一片玻璃，大大减轻了产品的重量和厚度，降低了产品成本，在屏蔽效果与现有夹金属丝网方法相近的情况下，透光度还有所提高。
Description
技术领域
本发明涉及电磁屏蔽玻璃领域，尤其涉及一种基于导电网格结构的电磁屏蔽玻璃的制作方法。
背景技术
电磁屏蔽玻璃是一种既能抑制电磁波穿透，又有一定可视功能的特种玻璃。因为玻璃本身并无屏蔽电磁波的功能，通常是将玻璃与电磁屏蔽体复合制作电磁屏蔽玻璃。现有的制作方法主要有三种：在两片玻璃之间夹金属丝网、在玻璃表面镀导电薄膜、在玻璃相中掺入导电粒子。
第一种方法是目前使用最多的方法，该方法制作的电磁屏蔽玻璃典型结构为:玻璃+树脂胶片+金属丝网+树脂胶片+玻璃，其中的金属丝网是电磁屏蔽体，被树脂胶片粘结在两片玻璃之间，玻璃起夹持和保护丝网的作用。该方法通常的步骤为：制备金属丝网——合片，将金属丝网、胶片夹在两片玻璃之间——预热预压，初步排出夹层中的气泡，并使胶片与玻璃、丝网初步粘结——送入高压釜进行高温高压处理，使玻璃、胶片和丝网粘合为一体——得到电磁屏蔽玻璃。
金属丝网实质上是一种导电网格结构，导电网格结构对电磁波具有反射、吸收作用，感应产生的涡流损耗也很大。网格的目数、线径对屏蔽效果有直接影响，每个网眼均可看作是小波导管，当电磁波频率高于波导管的截止频率时，电磁波可以自由通过，当电磁波频率低于截止频率时,导电网格起到屏蔽体的作用。这种基于导电网格结构的电磁屏蔽玻璃具有良好的屏蔽效能和一定的透光度。
现有的夹金属丝网方法的方法虽然广泛采用，但也存在如下缺点：(1)由于需要两片玻璃夹持，造成产品的重量大，厚度大；(2)合片过程中丝网易变 形，造成产品屏蔽效能下降。由于金属丝网本身是轻薄的软性材料,在合片铺置时的过度拉伸或产生的皱褶、胶片的厚薄不均或过度拉伸、以及高温高压处理时温度不均引起的胶片收缩变形等都会造成丝网变形；(3)成品易开胶，使金属丝网受到空气和水汽的侵蚀，造成屏蔽效能下降。开胶是夹层玻璃工艺较为常见的质量问题,环境潮湿、玻璃表面不洁净、夹层材料不洁净、高温高压处理过程温度低等都会造成夹层结构开胶；(4)制作金属丝网时，丝网交叉点易存在接触不良的问题，造成屏蔽效能下降。
发明内容
本发明旨在提供一种基于导电网格结构的电磁屏蔽玻璃的制作方法,在不改变屏蔽效能和透光效果的情况下,与现有夹金属丝网方法相比，能有效减轻产品的重量和厚度，提高产品的质量和性能的稳定性。
为了达成上述目的，提供了一种基于导电网格结构的电磁屏蔽玻璃的制作方法，包括以下步骤(a)制备印刷浆料，将镍包铜粉，玻璃粉，硼粉，及有机粘结剂混合搅拌均匀；(b)利用所述印刷浆料制作网格图案；(c)将所述网格图案转贴在玻璃表面；并且(d)使得所述玻璃钢化。
一些实施例中，所述镍包铜粉，玻璃粉，硼粉，及有机粘结剂按质量百分比(55～75％)：(1～7％)：(10～20％)：(14～16％)比例混合搅拌均匀。
一些实施例中，所述镍包铜粉是选用粒径为60～90nm的镍包铜粉与粒径为0.8～1.2μm的镍包铜粉以8∶1的比例混合而成。
一些实施例中，所述玻璃粉是B2O3-SiO2-Bi2O3体系玻璃，质量百分比为SiO215～35％，B2O310～50％，Bi2O320～55％，余量为A12O3+ZnO+MgO。
一些实施例中，所述玻璃粉的粒径为3.0～5.0μm。
一些实施例中，所述硼粉的粒径为1.0～3.0μm。
一些实施例中，利用所述印刷浆料制作网格图案包括制作网格图案的印刷网版并且将网格图案印刷在水转印纸上。
一些实施例中，使得所述玻璃钢化包括将印有网格图案的玻璃送入钢化炉，经过600℃左右的高温均匀加热后，所述玻璃急冷成为钢化玻璃。
一些实施例中，调整所述网格图案的目数和线径，以达成需要的电磁屏蔽玻璃的屏蔽值。
一些实施例中，所述网格图案的导电网格目数为16～100目，线径为85～500μm。
本发明提供的方法将导电网格图案预先印刷在转印纸上，然后转贴在玻璃表面，再经钢化处理，使导电网格烧结在玻璃表面，制得高强度电磁屏蔽玻璃。这种电磁屏蔽玻璃不仅具有稳定的电磁屏蔽性能，而且还具有极高的安全性能。由于只需一片玻璃，大大减轻了产品的重量和厚度，降低了产品成本，在屏蔽效果与现有夹金属丝网方法相近的情况下，透光度还有所提高。另外，网格图案转贴时可以根据玻璃的尺寸大小和外观形状对转印纸进行任意的裁剪，甚至是拼接，具有高度的操作灵活性，这也是现有夹金属丝网方法无法办到的。
以下结合附图，通过示例说明本发明主旨的描述，以清楚本发明的其他方面和优点。
附图说明
结合附图，通过下文的详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：
图1为根据本发明实施例的于导电网格结构的电磁屏蔽玻璃的制作方法的流程图。
具体实施方式
参见本发明具体实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。
现参考图1，详细说明根据本发明实施例一种基于导电网格结构的电磁屏蔽玻璃的制作方法。
步骤S101中，制备印刷浆料，将镍包铜粉，玻璃粉，硼粉，及有机粘结 剂混合搅拌均匀。所述镍包铜粉，玻璃粉，硼粉，及有机粘结剂按质量百分比(55～75％)：(1～7％)：(10～20％)：(14～16％)比例混合搅拌均匀。所述镍包铜粉是导电相，是印刷浆料的主体，是选用粒径60～90nm的镍包铜粉与粒径0.8～1.2μm的镍包铜粉以8∶1的比例混合制得。
所述玻璃粉是B2O3-SiO2-Bi2O3体系玻璃，质量百分比为SiO215～35％，B2O310～50％，Bi2O320～55％，余量为A12O3+ZnO+MgO。按配方熔制出玻璃料，然后磨细到粒径3.0～5.0μm备用。玻璃粉的作用是通过高温烧结过程，使导电颗粒牢固地附着在玻璃表面。
所述硼粉的粒径为1.0～3.0μm。硼粉是抗氧化剂，起抑制金属粉末在烧结过程中氧化的作用。
步骤S102中，利用所述印刷浆料制作网格图案；利用所述印刷浆料制作网格图案包括制作网格图案的印刷网版并且将网格图案印刷在水转印纸上。
步骤S103中，将所述网格图案转贴在玻璃表面。
步骤S104中，使得所述玻璃钢化。玻璃钢化，网格烧结，将印有网格图案的玻璃送入钢化炉，经过600℃左右的高温均匀加热后，玻璃急冷成为钢化玻璃，导电网格也在高温过程中烧结在玻璃表面，与玻璃成为一体，制得高强度电磁屏蔽玻璃。
一些实施例中，调整所述网格图案的目数、线径，以达成需要的电磁屏蔽玻璃的屏蔽值。例如所述网格图案的导电网格目数为16～100目，线径为85～500μm。
镍包铜粉是一种复合金属材料，是对铜粉表面进行镀镍处理获得，用其制得的印刷浆料具有成线性、分辨性和印刷性能良好等优点。由镀镍铜粉烧结制得的导电网格既能保持金属铜优良的高电导性和对高阻抗电场的屏蔽功能，又具有金属镍良好的抗氧化能力和对低阻抗磁场的屏蔽功能，是一种在较宽频率范围内都有良好屏蔽效能的电磁屏蔽材料。
B2O3-SiO2-Bi2O3玻璃粉属硼硅酸盐系玻璃，其中的SiO2、B2O3构成玻璃主体材料，B2O3还可以促进玻璃熔化，抑制玻璃过度热膨胀，并使高温下熔融玻璃有良好的流动性。Bi在元素周期表中与Pb相邻，性质相近，熔点低，用其代 替Pb可制成无铅玻璃，满足环保要求，适量加入Bi2O3可使玻璃软化温度低于560℃，使印料可在钢化温度下完成烧结。A12O3可调整机械强度，化学稳定性和熔化温度。ZnO可降低玻璃软化点、使玻璃高温熔化时有较好的流动性以及调节玻璃热膨胀的作用。二价碱金属氧化物具有调整控制玻璃热膨胀系数,使其性能同时满足烧结温度、方阻和附着强度的要求。
在高温烧结过程中，B2O3-SiO2-Bi2O3体系玻璃粉熔融膨胀，浸润导电颗粒和玻璃基片，使导电相颗粒均匀分布，借助液相的表面张力作用使导电颗粒团聚，紧密接触，形成良好的欧姆接触，经充分烧结形成低电阻的导电通路,同时熔融玻璃能进入导电颗粒间的细小空隙，在凝固后和基板融为一体，从而使导电颗粒牢固地附着在玻璃表面。
在钢化过程开始后,随着温度的升高，镍包铜粉外层镍膜表面会逐渐氧化,但易氧化的硼粉优先和氧反应，强烈抑制了镍膜氧化的进程，氧化产生的B2O3是玻璃原料，它与玻璃粉成份互熔成新的玻璃成份,随着玻璃粉逐渐熔融，B2O3与熔融玻璃形成低共熔物润湿镍膜，并能融蚀掉镍膜表面的部分氧化镍，从而实现了镍包铜粉在在空气中的抗氧化烧结。
有机粘结剂在导电浆料中作为镍包铜粉、玻璃粉、硼粉的载体，起调整浆料的粘度、流变性、触变性的作用，在高温烧结过程中逐步挥发燃烧除去。
通常情况下，金属粉末的颗粒越细、比表面积越大，表面能也就越高，因此也越容易发生团聚。纳米级的镍包铜粉在烧结过程中有分散不均匀的现象，导电颗粒间易有相互分离的孔洞和不连续现象，这些微观上的缺陷导致了材料宏观导电性下降，最终使得网格的屏蔽效能下降。在纳米级的镍包铜粉中掺入一定比例的微米级粉末，能在一定程度上起到对导电断点填充或连接的作用，增加了导电颗粒之间的欧姆接触，促进了导电通路的形成，从而有利于网格屏蔽性能的提高。
本发明没有采用将导电网格图案直接印刷在玻璃表面的方式，是因为玻璃表面状态不适于微米级细线的精细印刷。玻璃的主要成分为SiO2，硅主要在玻璃内部，氧原子在玻璃表面，这种结构具有很高的表面能，易与空气中的水分结合，形成亲水基因浮在玻璃表面，使印刷浆料附着困难。玻璃表面还有碱离 子，形成的Na-O键很容易在空气和水中断键，也会导致印刷浆料难以附着。另外，玻璃表面属于非吸收性表面，易造成印刷细线的流趟变形或粗化。而将网格图案印刷在吸水性良好的纸基上，则非常容易实现精细印刷。另外，精细印刷对干湿度、灰尘、静电等环境因素要求极高，钢化工厂难以达到专业印刷厂的条件。
具体实施例1
本发明提供的方法按以下步骤具体实施：
(1)制备导电印刷浆料
选用粒径为60～90nm的镍包铜粉与粒径为0.8～1.2μm的镍包铜粉，按8∶1的比例混合备用；
制备B2O3-SiO2-Bi2O3体系玻璃粉，按SiO225％，B2O332％，Bi2O327％，A12O3+ZnO+MgO＝16％质量百分比熔制玻璃料，然后磨细到粒径3.0～5.0μm备用；
选用粒径为1.0～3.0μm的硼粉备用；
有机粘合剂由松油醇、乙基纤维素和羟基醇，加入有机酸为流延剂，加入特殊的盐作触变剂制成。
将上述准备好的镍包铜粉、B2O3-SiO2-Bi2O3体系玻璃粉、硼粉和有机粘结剂按质量百分比65％：4％：15％：16％比例进行混合，经充分搅拌，制成组分均匀、触变性好、粘度适中、流延性好、挥发速度理想、印刷性能良好的浆料。
(2)制作网格图案的印刷网版，网格的目数为30目；
(3)将网格图案印刷在水转印纸上；
(4)将网格图案转贴在玻璃表面，选择窗用6mm玻璃作为图案载体，将玻璃表面润湿，图案贴在玻璃表面，待纸基脱离后，揭去纸基，网格图案留在玻璃表面；
(5)将玻璃送入钢化炉，经过600℃左右的钢化温度，玻璃均匀加热完成后，经急冷成为钢化玻璃，图案也在高温过程中烧结在玻璃表面，制得电磁屏蔽玻璃。
具体实施例2
本例具体实施步骤同具体实施例1，制作的印刷网版网格的目数为80目。
对制得的两种电磁屏蔽玻璃进行检测：
实施例1：导电网格目数30目，线径300μm，在30MHz～1000MHz的频段范围内，屏蔽值75～45dB，透光度大于73％，玻璃表面应力105Mp。
实施例2:导电网格目数80目，线径160μm，在30MHz～1000MHz的频段范围内，屏蔽值90～58dB，透光度大于70％，玻璃表面应力105Mp。
检测结果表明,两片电磁屏蔽玻璃的屏蔽值与现有夹金属丝网方法制作的产品相当，透光度有所提高，玻璃的抗冲击性能和抗冷热冲击性能大大提高，完全满足作为电磁屏蔽玻璃的使用要求。
本发明提供的方法将导电网格图案预先印刷在转印纸上，然后转贴在玻璃表面，再经钢化处理，使导电网格烧结在玻璃表面，制得高强度电磁屏蔽玻璃。这种电磁屏蔽玻璃不仅具有稳定的电磁屏蔽性能，而且还具有极高的安全性能。由于只需一片玻璃，大大减轻了产品的重量和厚度，降低了产品成本，在屏蔽效果与现有夹金属丝网方法相近的情况下，透光度还有所提高。另外，网格图案转贴时可以根据玻璃的尺寸大小和外观形状对转印纸进行任意的裁剪，甚至是拼接，具有高度的操作灵活性，这也是现有夹金属丝网方法无法办到的。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于导电网格结构的电磁屏蔽玻璃的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)制备印刷浆料，将镍包铜粉，玻璃粉，硼粉，及有机粘结剂混合搅拌均匀；
(b)利用所述印刷浆料制作网格图案；
(c)将所述网格图案转贴在玻璃表面；并且
(d)使得所述玻璃钢化。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述镍包铜粉，玻璃粉，硼粉，及有机粘结剂按质量百分比(55～75％)：(1～7％)：(10～20％)：(14～16％)比例混合搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述镍包铜粉是选用粒径为60～90nm的镍包铜粉与粒径为0.8～1.2μm的镍包铜粉以8∶1的比例混合而成。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述玻璃粉是B2O3-SiO2-Bi2O3体系玻璃，质量百分比为SiO215～35％，B2O310～50％，Bi2O320～55％，余量为A12O3+ZnO+MgO。
5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述玻璃粉的粒径为3.0～5.0μm。
6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述硼粉的粒径为1.0～3.0μm。
7.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，利用所述印刷浆料制作网格图案包括制作网格图案的印刷网版并且将网格图案印刷在水转印纸上。
8.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，使得所述玻璃钢化包括将印有网格图案的玻璃送入钢化炉，经过600℃左右的高温均匀加热后，所述玻璃急冷成为钢化玻璃。
9.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，调整所述网格图案 的目数和线径，以达成需要的电磁屏蔽玻璃的屏蔽值。
10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述网格图案的导电网格目数为16～100目，线径为85～500μm。
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