基于石墨烯与氧化铟锡薄膜的透明电磁屏蔽盒的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于射频与微波电磁兼容技术领域，特别涉及电磁屏蔽盒，可用于集成电 路封装、电磁抗干扰及微弱信号测试系统。
【背景技术】
[0002] 石墨烯是一种二维平面碳原子薄膜材料，具有单原子层厚度、机械硬度高、载流子 迀移率高、柔韧性和透光性好、电导率可调节等特点，可以被用来设计各种新型纳米器件或 者透明导电材料，如透明电极，光学调制器，极化器，等离子器件，光子探测器，超棱镜和吸 波器件等。氧化铟锡是在柔性材料上利用溅射、蒸发等多种方法加工制成的半导体薄膜材 料，具有透明、导电率高、透光率高、机械硬度高和化学稳定性好等特点。传统的电磁屏蔽盒 是一种封闭的金属盒体，将盒体内外的电磁信号进行隔离，使内部电磁信号免受外界干扰 和影响，从而实现工作的稳定可靠。
[0003] 2006年，张博文等人在《半导体技术》期刊第31卷第6期上发表了《膜电阻作为 微波电路封装谐振模式抑制层》，提出了在金属屏蔽盒内的顶层增加一层介质及一层薄膜 电阻的结构设计集成电路屏蔽盒，对屏蔽盒内部谐振能量进行吸收，防止干扰集成电路正 常工作。但是对盒体谐振模式的抑制效果不够理想，且盒体非透明，不便于使用者观察屏蔽 盒内部结构和工作状态。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提出一种基于石墨烯与氧化铟锡薄 膜的透明电磁屏蔽盒，在屏蔽外部电磁干扰的同时，吸收屏蔽盒内部由射频电路元器件与 盒体作用产生的谐振模式能量，保护屏蔽盒内部的射频电路免受外界电磁环境及内部谐振 的影响。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供的透明电磁屏蔽盒包括盒体和金属盒底，金属盒底 上放置需要电磁屏蔽的射频电路，盒体固定在金属盒底上，其特征在于：
[0006] 所述盒体其外表面贴有表面电阻率介于lQ/sq - 10 Q/sq之间的透明氧化铟锡 薄膜，用于屏蔽外部电磁信号；其内表面贴有表面电阻率介于200 Q /sq - 1000 Q /sq之间 的透明石墨烯薄膜，用于吸收盒体内由射频电路与盒体相互作用产生的谐振能量。
[0007] 进一步，盒体采用由厚度在0? 5mm至10mm之间，相对介电常数在1至10之间的透 明介质材料构成的空心长方体。
[0008] 进一步，盒体采用由厚度在0? 5mm至10mm之间，相对介电常数在1至10之间的透 明介质材料构成的空心半球体。
[0009] 进一步，金属盒底的形状和大小与盒体底部开口的形状和大小相同，用于为需要 电磁屏蔽的射频电路提供接地。
[0010] 本发明具有以下技术优点：
[0011] 1.本发明由于在透明介质盒的外侧涂覆高电导率的透明氧化铟锡薄膜，具有高透 光性的电磁屏蔽功能，可以实现对内部和外部电磁信号的有效隔离；
[0012] 2.本发明由于在透明介质盒的内侧涂覆有耗的透明石墨烯薄膜，具有高透光性的 电磁吸波功能，可以实现对内部谐振能量进行有效的吸收和抑制。
[0013] 3.本发明由于介质盒采用透光性材料，在不打开屏蔽盒情况下可以实现对屏蔽盒 内部电路或系统的实时监控。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明的长方体结构示意图；
[0015] 图2为本发明的长方体结构的剖面示意图；
[0016] 图3为本发明的半球体结构示意图；
[0017] 图4为本发明的半球体结构的剖面示意图；
[0018] 图5为本发明方形结构与现有方形金属屏蔽盒效果对比图；
[0019] 图6为本发明半球形结构与现有半球形金属屏蔽盒效果对比图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图对本发明的实施例和效果作进一步详细说明：
[0021] 实施例1 :介质材料厚度为1. 7mm的石英玻璃空心长方体电磁屏蔽盒。
[0022] 参照图1，本实例包括方形盒体1和方形金属盒底2,方形金属盒底2上放置需要 电磁屏蔽的射频电路，方形盒体1固定在方形金属盒底2上。其中：
[0023] 所述方形盒体1的材料选用厚度为1. 7mm，相对介电常数为3. 78的石英玻璃，构成 空心长方体结构，方形盒体1的长、宽、高根据放置在方形金属盒底2上需要电磁屏蔽的射 频电路板的大小及电路板上固定的器件高度确定，即要保证需要电磁屏蔽的射频电路板能 放置在方形盒体1内。
[0024] 参照图2,为减少外界电磁环境对方形盒体1内放置的射频电路产生的不良影响， 本发明在盒体1的外表面贴附有表面电阻率为2 Q/Sq的氧化铟锡薄膜3,由于氧化铟锡薄 膜3具有较高的电导率，电磁波途径氧化铟锡薄膜3时大部分能量将被反射，只有极少部分 的电磁波能量能穿透氧化铟锡薄膜3传输到方形盒体1内，因此，通过氧化铟锡薄膜3将会 起到对外部电磁辐射屏蔽的作用。
[0025] 同时由于在方形盒体1外表面贴附了表面电阻率为2 Q/sq的氧化铟硒薄膜3,又 与方形金属盒底2 -起构成了一种微波谐振腔，其谐振频率取决于如下公式：
[0026]
[0027] 其中c为真空中的光速，^为腔内等效磁导率，e ^为腔内等效相对介电常数，a、 b、1分别为盒体1的长、宽、高，m、n、p分别为方形盒体1所构成的微波谐振腔在长、宽、高 方向上的半波长个数。在这些频率点，方形盒体1内产生强烈的谐振能量，放置于方形盒体 1内的射频电路元器件之间的电磁干扰在此时最严重，致使该射频电路无法正常工作。所以 必须在方形盒体1内表面粘附吸波材料，吸收方形盒体1内部产生的强烈的谐振能量，保证 方形盒体1内部放置的射频电路的正常工作。
[0028] 为此，本发明在方形盒体1的内表面贴附有表面电阻率为300 Q/sq的石墨烯薄 膜4,由于石墨烯薄膜4具有较高的表面电阻率，当电磁波入射于石墨烯薄膜4时，电磁 波能量都将在石墨烯薄膜上产生欧姆损耗；同时石墨烯-介质-氧化铟锡复合结构形成 Salisbury吸波器，使方形盒体1内由射频电路元器件产生的谐振能量得到吸收和抑制。因 此，通过石墨烯薄膜4将会起到对方形盒体1内部谐振模式能量吸收的作用。
[0029] 所述方形金属盒底2大小与盒体1底部开口大小相同，即方形金属盒底2完整地 覆盖了方形盒体1的底部开口。由于方形金属盒底2采用了金属材料，使它不仅能够屏蔽 外界电磁环境对方形盒体1内部的影响，还能为方形盒体1内放置的射频电路提供接地，保 证该射频电路的正常工作。
[0030] 实施例2 :介质材料厚度为1mm的水晶板空心长方体电磁屏蔽盒。
[0031] 本实例的结构与实施例1相同，所述方形盒体1的材料选用厚度为1_，相对介电 常数为10的水晶板，构成空心长方体结构，
[0032] 本实例在方形盒体1的外表面贴附有表面电阻率为10 Q /sq的氧化铟锡薄膜3,在 方形盒体1的内表面贴附有表面电阻率为200 Q/sq的石墨烯薄膜4。
[0033] 实