用于电磁屏蔽的镀膜屏蔽体的制作方法

本实用新型涉及一种电磁屏蔽体，尤其涉及一种用于电磁屏蔽的镀膜屏蔽体。

背景技术：

对于来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和其内部的电磁波，电磁屏蔽体能够通过涡流损耗而吸收电磁波，通过电磁波在屏蔽体上的界面上的反射而反射电磁波，并且通过电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场而抵消电磁波。因此，屏蔽体具有减弱导线、电缆、元部件、电路或系统等之间的电磁干扰的功能。

但现有几种技术中，分别存在不足之处：

1、早期FPC（柔性电路板）用的电磁屏蔽材料采用的是印制银浆油墨，其工艺繁琐、成本高昂、良率偏低、厚度偏厚、柔韧性偏差，并且由于过多弯折容易导致银浆断裂，其在FPC中的应用受到很大的限制。

2、电镀方法虽然可以有效地解决塑料盒的金属镀层问题，但电镀工艺对环境的污染大，且工艺过程复杂。随着欧盟环保新规定（ROHS指令）的实施，含有六价铬、汞、铅、镉、多溴和多溴二苯醚等六种有害物质的产品将被禁止使用，这对塑料机盒的金属化课题提出了严峻的挑战

3、现有技术通常采用真空镀膜、化学镀或化学镀与电镀相结合等方式在塑料或其它基材上依次形成铜层、耐腐蚀防护层，使塑料基材金属化后具有电磁屏蔽性能。但由于铜、不锈钢只有导电性而不具有磁性，经上述方法处理后的塑料基材的电磁屏蔽性能较差，尤其是对工频（即工业上用的交流电源的频率，50Hz）的电磁屏蔽性能几乎为零。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明的目的在于，提供一种改进的镀膜屏蔽体，以用于电磁屏蔽，其成本低、屏蔽效果好。大体上，该镀膜屏蔽体在表面上包括内层和外层，其中，内层采用导电性能良好的金属材料以获得良好的屏蔽效能，而外层采用耐腐蚀、抗氧化的金属材料以延长使用寿命。

技术方案1. 一种用于电磁屏蔽的镀膜屏蔽体，其包括：

基材；

注入到所述基材表面以下一定深度的离子注入层，其与所述基材形成掺杂结构；以及

沉积在所述离子注入层上的导电籽晶层。

技术方案2. 根据技术方案1所述的镀膜屏蔽体，其特征在于，所述基材为片状的。

技术方案3. 根据技术方案2所述的镀膜屏蔽体，其特征在于，所述基材为刚性的。

技术方案4. 根据技术方案2所述的镀膜屏蔽体，其特征在于，所述基材为柔性的。

技术方案5. 根据技术方案3所述的镀膜屏蔽体，其特征在于，所述基材包含LCP、PTFE、CTFE、FEP、PPE和PBT中的一种或多种。

技术方案6. 根据技术方案4所述的镀膜屏蔽体，其特征在于，所述基材包含PI、PTO、PC、PSU、PES、PPS、PS、PE、PP、PEI、PTFE、PEEK、PA、PET、PEN、LCP和PPA中的一种或多种。

技术方案7. 根据技术方案3所述的镀膜屏蔽体，其特征在于，所述基材的厚度为0.1mm到2mm。

技术方案8. 根据技术方案4所述的镀膜屏蔽体，其特征在于，所述基材的厚度为15μm到180μm。

技术方案9. 根据技术方案1到8中任一项所述的镀膜屏蔽体，其特征在于，所述离子注入层的厚度为5nm到20nm，所述离子注入层上表面与基材上表面齐平。

技术方案10. 根据技术方案1到8中任一项所述的镀膜屏蔽体，其特征在于，所述离子注入层包含Ti、Cr、Ni、Cu、Ag、Au、V、Zr、Mo、Nb以及它们之间的合金中的一种或多种。

技术方案11. 根据技术方案1到8中任一项所述的镀膜屏蔽体，其特征在于，所述导电籽晶层的厚度为5nm到100nm。

技术方案12. 根据技术方案1到8中任一项所述的镀膜屏蔽体，其特征在于，所述导电籽晶层包含Ti、Cr、Ni、Cu、Ag、Au、V、Zr、Mo、Nb、W、Mn以及它们之间的合金中的一种或多种。

技术方案13. 根据技术方案1到8中任一项所述的镀膜屏蔽体，其特征在于，所述镀膜屏蔽体还包括形成于所述导电籽晶层上的导电加厚层。

技术方案14. 根据技术方案13所述的镀膜屏蔽体，其特征在于，所述导电加厚层的厚度为0.5μm到5μm。

技术方案15. 根据技术方案13所述的镀膜屏蔽体，其特征在于，所述导电加厚层包含Ti、Cr、Cu、Ag、Au、V、Zr、Mo、Nb、W、Mn、Ni、Sn、Pt、Pd以及它们之间的合金中的一种或多种。

附图说明

在参照附图阅读以下的详细描述后，本领域技术人员将更容易理解本发明的这些及其它的特征、方面和优点。为了清楚起见，附图不一定按比例绘制，而是其中有些部分可能被夸大以示出细节。在所有附图中，相同的参考标号表示相同或相似的部分，其中：

图1是表示根据本发明的制造用于电磁屏蔽的镀膜屏蔽体的方法的流程图；以及

图2(a-d)是表示与图1所示方法的各步骤相应的镀膜屏蔽体的剖面示意图。

参考标号：

10 镀膜屏蔽体

11 基材

12 基材的表面

13 离子注入层

14 导电籽晶层

15 导电加厚层。

具体实施方式

以下，参照附图，详细地描述本发明的实施方式。本领域技术人员应当理解，这些描述仅仅列举了本发明的示例性实施例，而决不意图限制本发明的保护范围。

图1是表示根据本发明的制造用于电磁屏蔽的镀膜屏蔽体的方法的流程图。如图1所示，所述方法包括：对基材的表面进行等离子体清洗（S1）；对基材的表面进行高能金属离子体注入，以形成离子注入层（S2）；进行磁过滤阴极真空弧沉积，以在离子注入层上形成导电籽晶层（S3）；以及在导电籽晶层上形成导电加厚层（S4）。

图2(a-d)中的图2（a）、图2（b）、图2（c）和图2（d）分别对应于步骤S1、S2、S3和S4。下面同时参考图1和图2(a-d)，详细地说明该方法的各个步骤。

在镀膜屏蔽体10的制造过程中，通常使用绝缘材料作为基材11，在该基材11的至少一个表面12上进行镀膜，从而制得镀膜屏蔽体10。绝缘基材可为三维立体形状，优选为片状。作为片状基材的示例，可以使用片状刚性基材，例如有机高分子刚性板。有机高分子刚性板可包括LCP、PTFE、CTFE、FEP、PPE、PBT中的一种或多种。片状刚性基材可制成手机、数码相机及笔记本电脑等便携式电子产品的电磁屏蔽壳体。片状刚性基材的厚度可为0.1mm至2mm。另外，绝缘基材还可以使用片状有机高分子薄膜，其包括PI、PTO、PC、PSU、PES、PPS、PS、PE、PP、PEI、PTFE、PEEK、PA、PET、PEN、LCP或PPA中的一种或多种。片状有机高分子薄膜可制成FPC用电磁屏蔽膜。片状有机高分子薄膜的厚度可为15μm到180μm。

首先是步骤S1，对基材11的表面12进行等离子体清洗。镀膜室在清洗时通入工作气体（通常为氢气（H2）、氮气（N2）、氧气（O2）、氩气（Ar）或甲烷（CH4）），在电磁场的作用下所激发的等离子与基材表面产生物理反应和化学反应。其中，物理反应机制是活性粒子轰击待清洗表面，使污染物脱离表面最终被真空泵吸走；化学反应机制是各种活性的粒子和污染物反应生成易挥发性的物质，再由真空泵吸走挥发性的物质，从而增加材料表面的粘附性、相容性、浸润性、扩散性等等。这有助于去除基材11的表面12的油污、水及吸附的其它异物，以及改善基材11的表面12与后续镀层的结合力。

接着是步骤S2，对基材11的表面12进行高能金属离子体注入，以在表面12下形成离子注入层13，离子注入层13与基材形成稳定的掺杂结构，以作为后续镀层和基材的过渡层。这进一步活化基材，降低表面张力的作用，以进一步改善基材表面与后续镀层的结合力。

离子注入层的形成可通过以下方法来实现：使用导电材料作为靶材，在真空环境下的离子注入设备中，通过电弧作用使靶材中的导电材料电离而产生离子，然后在高电压的电场下使该离子加速而获得很高的能量，例如为5-100keV。高能的导电材料离子接着以很高的速度直接撞击到基材的表面，并且注入到基材表面下一定的深度，例如1-100nm。在所注入的导电材料离子与组成基材的材料之间形成了稳定的掺杂结构。该掺杂结构（即，离子注入层）的外表面与基材表面相齐平，而其内表面深入到基材的内部。

可以使用各种金属、合金、导电氧化物、导电碳化物、导电有机物等作为离子注入用的导电材料，但是并不限于此。优选地，使用与基材分子结合力强的金属或合金来进行离子注入，包括Ti、Cr、Ni、Cu、Ag、Au、V、Zr、Mo、Nb以及它们之间的合金中的一种或多种，其合金例如为NiCr、TiCr、VCr、CuCr、MoV、NiCrV、TiNiCrNb等。

在离子注入期间，导电材料的离子以很高的速度强行地注入到基材的内部，与基材之间形成稳定的掺杂结构，相当于在基材表面下方形成了数量众多的基桩。由于基桩的存在，且后续制得的金属层（导电层）与基桩相连，因此，基材与后续形成于其上的金属层之间的剥离强度可以达到0.5N/mm以上，例如在0.7-1.5N/mm之间，更特定地介于0.8-1.2N/mm之间。而且，用于离子注入的导电材料离子的尺寸通常为纳米级别，在离子注入期间分布比较均匀，而且到基材表面的入射角差别不大。因此，能够确保后续在离子注入层上形成的导电层具有良好的均匀度和致密性，不容易出现针孔现象。

然后是步骤S3，采用磁过滤阴极真空沉积，在离子注入层13上面沉积一层金属，以形成与基材有兼具良好导电性和良好结合力的导电籽晶层14。

磁过滤阴极真空沉积可在离子注入设备中采用与上文所述的离子注入类似的方式来进行，只是施加较低的电压而使导电材料离子具有较低的能量。即，使用导电材料作为靶材，在真空环境下，通过电弧作用使靶材中的导电材料电离而产生离子，然后在电场下使该离子加速而获得一定的能量。加速后的导电材料离子飞向基材表面且沉积到形成于基材表面下方的离子注入层上，构成厚度为1-100nm的导电籽晶层。

在磁过滤阴极真空沉积中，可以使用与离子注入相同或不同的导电材料作为靶材。此外，可以根据所选用的基材、以及离子注入层的组成成分和厚度等来选择导电材料。优选地，使用与离子注入层结合性良好的金属或合金来进行磁过滤阴极真空沉积，例如可以使用Ti、Cr、Ni、Cu、Ag、Au、V、Zr、Mo、Nb、W、Mn以及它们之间的合金中的一种或多种，其合金例如为TiCu、MnCu、NiCu、WCu、MoCu、NiCr、TiCr、VCr、CuCr、MoV、NiCrV、TiNiCrNb等。

在磁过滤阴极真空沉积期间，导电材料离子以较高速度飞向基材表面且沉积到形成于基材表面下的离子注入层上，与离子注入层中的导电材料之间形成较大的结合力，因而不容易从基材表面脱落。此外，用于磁过滤阴极真空沉积的导电材料离子的尺寸通常为纳米级别，在磁过滤阴极真空沉积期间分布较为均匀，而且到基材表面的入射角差别不大，所以能够确保所得的导电籽晶层或后续形成于其上的导体加厚层具有良好的均匀度和致密性，不容易出现针孔现象。此外，离子注入层的厚度通常较薄、导电性欠佳，而导电籽晶层能够提高导电性，从而改善所得屏蔽体的性能。所述离子注入层和导电籽晶层在平面处、凹处及折缝处沉积均匀，且可以做到与基材无缝结合，如此提高屏蔽体的电磁屏蔽性能。

然后是步骤S4，在导电籽晶层13上形成导电加厚层14。可通过磁过滤阴极真空弧沉积、电镀、化学镀、真空蒸发镀、溅射中的一种或多种，采用Ti、Cr、Cu、Ag、Au、V、Zr、Mo、Nb、W、Mn、Ni、Sn、Pt、Pd以及它们之间的合金中的一种或多种来形成该导电加厚层。

导电加厚层可避免在使用过程中离子注入层和/或导电籽晶层发生剥落或龟裂而降低屏蔽体的电磁屏蔽性能。

片状刚性基材实施例

当所述基材为单片刚性基材时，首先进行等离子体清洗，等离子体清洗的具体操作和工艺参数可为：将基材固定于真空镀膜机的转架上；将镀膜室本底真空抽至1.4×10^-3~2.7×10^-3Pa；然后向镀膜室通入流量约为100~200sccm（标准状态毫升/分钟）的高纯氩气、氧气或氢气（纯度为99.999%），以对基材的表面进行氩气等离子体清洗，其中，功率为100-2000w，清洗时间为5~15min。

然后进行高能金属源离子注入，对经氩气、氧气或氢气等离子体清洗后的基材注入Ni，注入能量为5-20keV，注入深度为5-20nm，注入剂量为2-10μA/cm²。经过高能离子注入后，在绝缘基材的表面下形成离子注入层13。这时，基材的表面的绝缘电阻仍然大于100MΩ。

然后采用磁过滤阴极真空弧镀膜法，利用镍铜（NiCu）合金，在离子注入层上沉积导电籽晶层。在磁过滤阴极真空弧沉积过程中，对基材施加-50~-300V的偏压，并保持镀膜室温度为20~120℃（即镀膜温度为20~120℃），其中，镀膜时间为2~20min，沉积厚度为10-100nm。可以理解的，若只需对基材11 的表面的一部分进行电磁屏蔽处理，则可采用遮蔽装置（图未示）对不需要电磁屏蔽的区域进行遮蔽。

最后采用过滤阴极真空弧镀膜，利用NiCr合金，在导电籽晶层上形成导电加厚层。对基材施加-50~-300V的偏压，并保持镀膜室温度为20~120℃（即镀膜温度为20~120℃），其中，镀膜时间为1~5min，沉积厚度为5-25nm。由于NiCr合金在空气中极易氧化形成致密钝化膜，从而提高耐腐蚀性和耐潮性。

卷状PET基材实施例

当所述基材为卷绕成卷的厚度15μm的柔性卷状PET基材时，首先进行等离子体清洗，等离子体清洗的具体操作及工艺参数可为：将基材装于有卷绕收放卷系统的真空镀膜机内；将镀膜室本底真空至抽1.0×10^-3~2.0×10^-3Pa；然后向镀膜室内通入流量约为100~200sccm（标准状态毫升/分钟）的高纯氩气（纯度为99.999%），以0.2-2m/min速度使基材进入等离子体清洗室，以对基材的表面进行氩气等离子体清洗，其中，功率为100-1000w。

然后使离子体清洗后的基材进入到离子注入室，并注入Ni，注入能量为5-15keV，注入深度为5-20nm，注入剂量1-5μA/cm²。经过高能离子注入后，在绝缘基材的表面下形成离子注入层13。这时基材的表面的绝缘电阻仍然大于100MΩ。

然后，在真空镀膜室中，采用磁过滤阴极真空弧镀膜法，利用钨铜（WCu）合金，在离子注入层上沉积导电籽晶层。沉积厚度为5-50nm。钨铜合金具有较好导热性、导电性和较高的硬度，因此，良好的导热性可提高导电籽晶层14的散热性，良好的导电性可提高导电籽晶层14的电磁屏蔽性，较高的硬度可使基材11在组装、使用等过程中不易被刮伤而影响其电磁屏蔽性能。

最后，采用过滤阴极真空弧镀膜，利用金属Au，在导电籽晶层上沉积导电加厚层14，沉积厚度为5-15nm。因为Au同时具有优异的化学稳定性和导电性，使得屏蔽膜很好的保护和屏蔽效能。

卷状PI膜实施例

当所述基材为卷绕成卷的厚度25μm的柔性卷状PI膜时，首先进行等离子体清洗，等离子体清洗的具体操作及工艺参数可为：将基材装于有卷绕收放卷系统的真空镀膜机内，将镀膜室本底真空抽至1.0×10^-3~2.0×10^-3Pa，然后向镀膜室内通入流量约为100~200sccm（标准状态毫升/分钟）的高纯氩气/氢气混合气（纯度为99.999%），以0.2-2m/min速度使基材先进入等离子体清洗室，以对基材的表面进行氩气等离子体清洗，其中，功率100-1000w。

然后使离子体清洗后的基材进入到离子注入室，注入Ti，注入能量为10-20keV，注入深度为10-20nm，注入剂量为1-5μA/cm²。经过高能离子注入后，绝缘基材的表面下形成离子注入层13。这时基材的表面的绝缘电阻仍然大于100MΩ。

然后，在真空镀膜室中，采用磁过滤阴极真空弧镀膜法，利用钛铜（TiCu）合金，在离子注入层上沉积第一导电层。沉积厚度为5-50nm。钛铜合金具有极高的强度、弹性和抗疲劳性，导电性优异，与PI基材之间形成良好可靠的结合，在使用等过程中反复弯折也不会断裂。

最后，在TiCu合金层表面，通过电镀方式加厚电镀0.5-2μm的Cu。然后在电镀Cu表面涂覆苯并三唑类（BTA）的有机防氧化层，对其赋予良好的耐腐蚀性。

在本实施例中，镀膜屏蔽体的表面光滑的Rz<0.1μm。金属层与基材之间的结合力>0.7N/mm。288℃浸锡300秒没有分层起泡。

本实施例中，屏蔽体的屏蔽效果数值为：10MHz-3GHz。屏蔽效能达到>70dB（最高100dB），而现有技术的屏蔽膜的屏蔽效果数值一般在50dB。

本实施例中，屏蔽体的导电效果数值为：内阻小于0.1Ω。屏蔽体的导电效果数值根据不同的铜厚而变化，铜越厚则屏蔽体的导电效果数值越小。而现有技术的屏蔽膜的导电效果数值一般规定是小于1Ω。

上文描述的内容仅仅提及了本发明的较佳实施例。然而，本发明并不受限于文中所述的特定实施例。本领域技术人员将容易想到，在不脱离本发明的要旨的范围内，可以对这些实施例进行各种显而易见的修改、调整及替换，以使其适合于特定的情形。实际上，本发明的保护范围是由权利要求限定的，并且可包括本领域技术人员可预想到的其它示例。如果这样的其它示例具有与权利要求的字面语言无差异的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言有非显著性差异的等同结构要素，那么它们将会落在权利要求的保护范围内。