本發(fā)明屬于電子，涉及一種基于疊層金屬網(wǎng)的碳層包覆三維結(jié)構(gòu)的制備方法。

背景技術(shù)：

1、電子束蒸鍍設(shè)備、電子束顯微鏡、電子束曝光機等儀器利用電子槍或者電子光學柱操控電子束的運動，其中的機械件結(jié)構(gòu)受到電子束轟擊時往往具有較強的電子散射，因而為了在減少電子散射的同時保持足夠的機械強度，需要添加足夠厚的碳層以減少電子散射并內(nèi)置金屬骨架保持機械強度。因此，獲得一種碳層厚度足夠且能夠有效包覆在金屬骨架表面、機械強度高的機械件結(jié)構(gòu)具有重要意義。

2、碳膜的制備方法有多種，常用的包括物理氣相沉積、化學氣相沉積、電化學沉積等。物理氣相沉積方法制備的碳膜較為精細，其厚度通常在十數(shù)納米至幾微米厚度，通常而言在5微米厚度以下；化學氣相沉積速度更快，成膜相對粗糙，但膜厚同樣受到限制。而且物理化學氣相沉積所需設(shè)備復雜，系統(tǒng)精密，制備碳膜成本較高。電化學沉積性價比更高但同樣受到膜厚的限制，通常也在5微米以下。

3、當碳層厚度達到50微米以上時可以采用軋制成型的方法進行制備，并通過與銅層疊加后打孔切割的方法，實現(xiàn)碳層包覆結(jié)構(gòu)，但該制備方法難以兼顧二維平面上的數(shù)十微米量級的精密結(jié)構(gòu)，同時切割孔的側(cè)壁區(qū)域會留下無碳面，無法實現(xiàn)全區(qū)域的碳層包覆。另外，還可以將三維結(jié)構(gòu)浸入碳溶液中，烘干后留下全覆蓋的三維結(jié)構(gòu)，但此方法容易使得微細結(jié)構(gòu)間的碳層發(fā)生粘結(jié)，無法維持原有三維結(jié)構(gòu)功能。此外，集成電路領(lǐng)域的pcb板制備工藝中，具備20微米量級的碳層制備方法，但難以形成機械結(jié)構(gòu)件。

4、因此，獲得一種工藝簡單、操作方便且能夠?qū)崿F(xiàn)碳層全覆蓋的三維機械結(jié)構(gòu)件的制備方法，對于促進電子束蒸鍍設(shè)備、電子束顯微鏡、電子束曝光機等儀器的廣泛使用具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種工藝簡單、操作方便的基于疊層金屬網(wǎng)的碳層包覆三維結(jié)構(gòu)的制備方法。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、一種基于疊層金屬網(wǎng)的碳層包覆三維結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：

4、s1、根據(jù)功能，制備不同細節(jié)設(shè)計的金屬網(wǎng)和與所述金屬網(wǎng)配合使用的金屬墊片；

5、s2、將導電碳油印刷在不同細節(jié)設(shè)計的金屬網(wǎng)上，得到包覆有導電碳油的金屬網(wǎng)；

6、s3、對包覆有導電碳油的金屬網(wǎng)進行烘烤，得到包覆有碳層的金屬網(wǎng)；

7、s4、將金屬墊片設(shè)置在印刷有碳層的金屬網(wǎng)之間，使各個金屬網(wǎng)的外周與金屬墊片相接觸，壓緊，形成疊層金屬網(wǎng)；

8、s5、對金屬網(wǎng)和金屬墊片的接觸區(qū)域進行同質(zhì)焊接，使金屬網(wǎng)的外周與金屬墊片連接在一起，完成對基于疊層金屬網(wǎng)的碳層包覆三維結(jié)構(gòu)的制備。

9、上述的制備方法，進一步改進的，步驟s1中，所述金屬網(wǎng)包括結(jié)構(gòu)區(qū)域和焊接區(qū)域；所述焊接區(qū)域位于所述結(jié)構(gòu)區(qū)域的外周。

10、上述的制備方法，進一步改進的，所述不同細節(jié)設(shè)計的金屬網(wǎng)中結(jié)構(gòu)區(qū)域的網(wǎng)孔圖形相同。

11、上述的制備方法，進一步改進的，所述結(jié)構(gòu)區(qū)域的網(wǎng)孔圖形為蜂窩型孔或圓環(huán)型孔，但不僅限于此。

12、上述的制備方法，進一步改進的，所述結(jié)構(gòu)區(qū)域的厚度為0.05mm～2mm。

13、上述的制備方法，進一步改進的，所述結(jié)構(gòu)區(qū)域的線條寬度為0.02?mm～2?mm。

14、上述的制備方法，進一步改進的，所述結(jié)構(gòu)區(qū)域中線條與線條之間的間距為0.05mm～2?mm。

15、上述的制備方法，進一步改進的，所述焊接區(qū)域設(shè)有定位孔和螺紋孔。

16、上述的制備方法，進一步改進的，所述焊接區(qū)域的形狀為圓環(huán)形。

17、上述的制備方法，進一步改進的，所述焊接區(qū)域的線條寬度≥5?mm。

18、上述的制備方法，進一步改進的，步驟s1中，所述金屬網(wǎng)的總尺寸≤300?mm×300mm；所述金屬網(wǎng)為銅網(wǎng)。

19、上述的制備方法，進一步改進的，步驟s1中，所述金屬墊片的形狀、材質(zhì)與所述金屬網(wǎng)的外周相同。

20、上述的制備方法，進一步改進的，所述金屬墊片的厚度為0.01?mm～0.1?mm。

21、上述的制備方法，進一步改進的，步驟s1中，所述不同細節(jié)設(shè)計的金屬網(wǎng)的制備方法包括以下步驟：

22、（1.1）根據(jù)功能，將不同細節(jié)設(shè)計轉(zhuǎn)移至金屬蝕刻菲林上；

23、（1.2）根據(jù)金屬蝕刻菲林，采用硝酸-硫酸-氯化鈉的混合溶液對金屬板材進行刻蝕，得到不同細節(jié)設(shè)計的金屬網(wǎng)。

24、上述的制備方法，進一步改進的，還包括：重復步驟s2和步驟s3，直至碳層的厚度滿足設(shè)計要求；所述碳層的厚度為5μm～50μm。

25、上述的制備方法，進一步改進的，步驟s2中，所述包覆有導電碳油的金屬網(wǎng)的制備方法包括以下步驟：

26、（2.1）根據(jù)功能，將不同細節(jié)設(shè)計轉(zhuǎn)移至絲網(wǎng)印刷網(wǎng)板上；

27、（2.2）根據(jù)絲網(wǎng)印刷網(wǎng)板，將導電碳油印刷在金屬網(wǎng)上，使導電碳油包覆在金屬網(wǎng)正方面及側(cè)壁上，得到包覆有導電碳油的金屬網(wǎng)。

28、上述的制備方法，進一步改進的，步驟s3中，所述烘烤在溫度為150℃～300℃；所述烘烤的時間為5min～35min。

29、上述的制備方法，進一步改進的，步驟s4中，采用石墨夾具壓緊所述金屬網(wǎng)的外周。

30、上述的制備方法，進一步改進的，步驟s4中，所述疊層金屬網(wǎng)中不同金屬網(wǎng)的網(wǎng)孔具有相同位置，或以錯位排布的方式整體形成垂直，或傾斜、或彎曲的通孔。

31、上述的制備方法，進一步改進的，步驟s5中，所述同質(zhì)焊接在真空條件下進行；所述同質(zhì)焊接的溫度為750℃～1050℃。

32、上述的制備方法，進一步改進的，步驟s5中，所述同質(zhì)焊接完成后還包括對基于疊層金屬網(wǎng)的碳層包覆三維結(jié)構(gòu)進行退火處理。

33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

34、針對制備方法中難以快速制備得到全區(qū)域碳層包覆的三維機械結(jié)構(gòu)件等缺陷，本發(fā)明中提供了一種基于疊層金屬網(wǎng)的碳層包覆三維結(jié)構(gòu)的制備方法，根據(jù)設(shè)計匹配功能，制備不同細節(jié)設(shè)計的金屬網(wǎng)和與金屬網(wǎng)配合使用的金屬墊片，然后將導電碳油印刷在不同細節(jié)設(shè)計的金屬網(wǎng)上，并通過烘烤使足夠厚度的碳層包覆在金屬網(wǎng)上，使碳層包覆在金屬網(wǎng)的正反面及側(cè)壁上，實現(xiàn)全方位包覆，在此基礎(chǔ)上，將金屬墊片設(shè)置在印刷有碳層的金屬網(wǎng)之間，使各個金屬網(wǎng)的外周與金屬墊片相接觸，壓緊，形成疊層金屬網(wǎng)，最后對金屬網(wǎng)和金屬墊片的接觸區(qū)域進行同質(zhì)焊接，在同質(zhì)焊接過程中，金屬網(wǎng)的外周（焊接區(qū)域）與金屬墊片滲透連接，使金屬網(wǎng)的外周與金屬墊片緊密連接在一起，且焊接區(qū)域接觸面完全閉合，更為重要的是，在同質(zhì)焊接過程中，不同金屬網(wǎng)之間的碳層相互接觸但不會粘接在一起，同時能夠促進碳層對金屬網(wǎng)的結(jié)構(gòu)區(qū)域的包覆，由此可以維持原有三維機械結(jié)構(gòu)件，并能快速制備得到全區(qū)域碳層包覆的三維機械結(jié)構(gòu)件，即為本發(fā)明的基于疊層金屬網(wǎng)的碳層包覆三維結(jié)構(gòu)。本發(fā)明制備方法，通過制備不同設(shè)計細節(jié)的金屬網(wǎng)并在這些金屬網(wǎng)上全方位包覆碳層，以及在金屬墊片的作用下進行同質(zhì)焊接，可以快速制備得到全區(qū)域碳層包覆、機械強度高的三維機械結(jié)構(gòu)件，同時本發(fā)明制備方法還具有工藝簡單、操作方便等優(yōu)點，可實現(xiàn)大規(guī)模制備，便于工業(yè)化應(yīng)用。