DE3889976T2

DE3889976T2 - Elektroformung von Abschirmungselementen gegen elektromagnetische Impulse.

Info

Publication number: DE3889976T2
Application number: DE3889976T
Authority: DE
Inventors: Charles Richard Glenshaw Pa. 15116 Graham; Dennis Sylvester Natrona Heights Pa. 15165 Postupack; Jean Pierre Evans City Pa. 16033 Pressau
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1987-04-28
Filing date: 1988-04-20
Publication date: 1994-12-22
Anticipated expiration: 2008-04-21
Also published as: BR8802030A; CN88102678A; CA1331575C; DE3889976D1; EP0297231A3; JPS63282289A; CN1017729B; IL86113A0; JPH0783196B2; EP0297231B1; EP0297231A2; IL86113A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf die Technik der Galvanoplastik und im besonderen auf die Technik der galvanoplastischen Ausbildung eines Gitters, das eine Abschirmung vor den Auswirkungen elektromagnetischer Schwingung (EMP) schafft.
Das galvanoplastische Ausbilden von Präzisionsmustern wie solchen, die bei optischen Systemen verwendet werden, wurde mit verschiedenen Methoden durchgeführt. Zum Beispiel wurden Präzisionsmaschenbilder hergestellt durch Elektroplattieren auf ein Grundmuster von Linien, ausgebildet durch das Ätzen oder Ziehen von Linien in einen Glasträger und Abscheiden eines leitfähigen Materials in die geätzten oder gezogenen Linien, um ein leitfähiges Grundmuster für das Elektroplattieren auszubilden. Ein großer Nachteil bei diesem Verfahren ist die Beschränkung in Feinheit und Präzision beim Ätzen von Glas.
Es wurden auch photolithographische Verfahren verwendet, um gemusterte galvanoplastische Werkzeuge auszubilden. Zum Beispiel wird ein leitfähiger Träger, wie eine Platte aus poliertem rostfreiem Stahl, mit einer Schicht Photoresist beschichtet. Eine gemusterte Photomaske wird über das Photoresist gelegt, das dann einer aktinischen Strahlung durch die Maske ausgesetzt wird, wodurch ein Muster aus belichtetem und unbelichtetem Photoresist geschaffen wird, das weiter entwickelt wird. Es werden entweder die belichteten oder die unbelichteten Teile des Photoresist entfernt, was davon abhängt, ob ein positives oder negatives Muster gewünscht wird, wodurch sich auf dem Träger ein leitfähiges Muster ergibt. Dann wird ein Elektroplattierverfahren durchgeführt, um einen Abdruck des leitfähigen Musters auszubilden, das dann vom Träger entfernt werden kann.
Das Patent US-A-3,703,450 von Bakewell beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen Präzisionsmaschenmusters auf einer wiederholt verwendbaren Grundplatte, die eine Glasplatte enthält, die mit einem leitfähigen Metallmuster beschichtet ist und einen Bereich mit Abscheidungen aus Siliciuminonoxid in den Zwischenräumen im leitfähigen Muster. Von dem leitfähigen Muster werden Abdrücke durch Elektroplattieren ausgebildet.
Das Patent US-A-3,833,482 von Jacobus beschreibt eine Matrix zur Ausbildung von Feinmaschen, enthaltend eine Grundplatte, ein Photorestist, das das Maschenmuster festlegt, und eine Siliciumdioxidbeschichtung, die die Oberseite der Grundplatte und das Photoresist abkapselt.
Eine Schicht aus elektrisch leitfähigem Metall wird über der gesamten Oberfläche der Matrix zerstäubt, und anschließend wird das leitfähige Metall von der oberen Oberfläche des Resists auf der Matrix entfernt. Die Matrix ist dann für Galvanoplastik auf der Schicht aus leitfähigem Metall geeignet, die sich in den Vertiefungen der Matrix befindet.
Das Patent US-A-3,878,061 von Feldstein beschreibt eine Matrix mit einem stark polierten, degeneriert dotierten Einkristallträger aus Silicium mit einer Schicht aus anorganischem Dielektrikum darauf und einem Muster aus Rillen in der dielektrischen Beschichtung, das die Siliciumoberfläche frei legt.
"A New and Unique Element for Aircraft Transparencies" ("Ein neues und einzigartiges Element für die lichtdurchlässigen Teile des Flugzeugs") von Olson et al., von der Conference on Aerospace Transparent Materials and Enclosures, Dezember 1983, beschreibt ein Bauteil, das unzählige dünne Fasern enthält, hergestellt durch eine photolithographisch/chemische Verarbeitungsmethode, zu der gehört: das Erzeugen eines Grundmusters, das Herstellen einer Photomaske des Musters, Aufbringen einer leitfähigen Metallschicht über einem Träger, Beschichten der Metallschicht mit Photoresist, Belichten des Photoresists durch die Photomaske, Entwickeln des Photoresists und Legen des Trägers in ein Ätzmittel, um das unerwünschte Material zu entfernen, wobei nur das gewünschte Muster zurückbleibt, das als Wärmeelement wirkt.
Seit einer Reihe von Jahren werden Gitter zur Dämpfung von magnetischen Schwingungen (EMP) und Mikrowellen bei lichtdurchlassigen Spezialscheiben für Flugzeuge verwendet. Der Hauptteil der EMP-Energie liegt zwischen 10 kHz und 100 mHz, und die Schwingung ist durch elektromagnetische Felder mit kurzen Anstiegszeiten (wenige Nanosekunden) und einer hohen Spitzenamplitude des elektrischen Felds (50 kV pro Meter) gekennzeichnet. Die durch chemische Bearbeitung hergestellten EMP-Gitter waren für die Dämpfung von EMP akzeptabel. Diese groblinigen, orthogonalen Muster waren jedoch nicht gleichmäßig, besonders nicht im Querschnitt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen für die Herstellung eines Metallgitters mit einem gleichmäßigeren Querschnitt und feineren Linien zur Verwendung in einer lichtdurchlässigen Scheibe, die die Auswirkung elektromagnetischer Schwingung dämpfen kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Metallgitters zur Verwendung in einem lichtdurchlässigen Element, um die Wirkung von elektromagnetischer Schwingung zu dämpfen, durch die Schritte:
a) Vorlegen eines Metallträgers, dessen Oberfläche sich mit einem Photoresist verbinden kann,
b) Aufbringen einer Photoresistschicht auf die Metalloberfläche,
c) Aussetzen des Photoresists aktinischer Strahlung durch eine Photommaske mit einem Gitterbild, das mindestens 100 Öffnungen pro 6,451 cm² aufweist, um belichtete Stellen des Photoresists zu erzeugen, deren Löslichkeit sich von unbelichteten Stellen unterscheidet,
d) Entwickeln des Photoresists mit einem Lösemittel, das Stellen desselben entfernt, um das Gittermuster auf der Metalloberfläche freizulegen und ein galvanoplastisches Werkzeug auszubilden,
e) Oxydieren der freigelegten Metalloberfläche des galvanoplastischen Werkzeugs,
f) Eintauchen des Werkzeugs in eine Metallionen enthaltende Lösung,
g) Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen einer Anode und dem Werkzeug als Kathode,
h) elektrolytisches Abscheiden eines Metalles auf der freigelegten metallischen Werkzeugoberfläche im Gittermuster,
i) Entfernen des mit dem Metallgittermuster durch elektrolytisches Abscheiden versehenen Werkzeuges aus der Lösung und
j) Entfernen des Gittermusters vom Werkzeug.
Die Lösung umfaßt einen transparenten Gegenstand, der in der Lage ist, die Wirkung elektromagnetischer Schwingungen zu dämpfen, mit
a) einem transparenten Träger und
b) einem durch Galvanoplastik erzeugten Metallgitter, das mindestens 100 Öffnungen pro 6,451 cm² (Inch²) aufweist.
Das Gittermuster ist vorzugsweise nicht orthogonal und enthält nichtlineare Segmente. Das nichtorthogonale Gittermuster kann eine Reihe von geschlossenen Schleifen in gleichmäßigem Abstand aufweisen, die durch Bögen miteinander verbunden sind.
Ein feinliniges orthogonales Gitter, hergestellt durch das erfindungsgemäße galvanoplastische Verfahren, hat verbesserte optische und Abschirmungseigenschaften mit einem gleichmäßigen, fast rechteckigen Querschnitt.
Elektrisch werden die kleinen Öffnungen in einem elektromagnetischen Schirm am besten anhand der magnetischen und elektrischen Feldpolarisierbarkeiten charakterisiert. Eine elektrisch kleine Öffnung kann definiert werden als eine Öffnung mit beträchtlich kleineren Maßen als eine Wellenlänge mit der höchsten interessierenden Frequenz. Im Fall von EMP hat diese Frequenz eine Größenordnung von 100 mHz, was einer Wellenlänge von 3 Meter entspricht. Somit können Öffnungen von etwa einem halben Meter als recht klein angesehen werden. Da ein typisches lichtdurchlässiges Element eines Flugzeuges Abmessungen von dieser Größe hat, kann das Aufbringen eines Gitters auf das lichtdurchlässige Element eine EMP-Abschirmung schaffen, ohne den Durchblick wesentlich zu beeinträchtigen.
Polarisierbarkeiten einer Öffnung sind die Quantitäten, die die Beziehung der äußeren einfallenden Felder zu den äquivalenten Dipolmomenten für die elektrischen und magnetischen Felder im Inneren der Öffnung darstellen. Da die Polarisierbarkeiten nur von der Größe und Form der Öffnung abhängen, können sie verwendet werden, eine vollständige elektromagnetische Beschreibung der Öffnung festzulegen. Es wurde festgestellt, daß die Polarisierbarkeiten von der dritten Potenz des Öffnungsdurchmessers abhängen. Der Begriff "normalisierte Polarisierbarkeiten" wird verwendet, den Dämpfungseffekt eines über eine Öffnung gelegten dünnen Film- oder Metallgitters zu beschreiben. Normalisierte Polarisierbarkeit, an, wird definiert als das Verhältnis der Polarisierbarkeit der abgeschirmten Öffnung, a, zur Polarisierbarkeit der offenen Öffnung, ao. Die "Abschirmeffektivität" eines gegen EMP abgeschirmten lichtdurchlässigen Elements ist direkt abhängig von der normalisierten Polarisierbarkeit, wie in der folgenden Gleichung dargestellt:
20 log(a/ao) = 20 log an
Da das erfindungsgemäße galvanoplastische Verfahren feinere Linien mit einem gleichmäßigeren Durchschnitt erzeugt, ist eine größere Gitterdichte möglich, d. h. mehr Öffnungen in einem gegebenen Oberflächenbereich. Da das unterteilen einer Öffnung in N Öffnungen das Durchdringungsfeld um 1/N verringert, wird der Abschirmungseffekt durch Erhöhen der Gitterdichte mit den feineren Gitterlinien verbessert, die mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geschaffen werden. Durch Ersetzen der geraden Linien eines herkömmlichen Gittermusters mit den nichtlinearen Segmenten gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein flexibles Gitter mit verbesserten optischen Eigenschaften geschaffen, das in der Lage ist, sich einem gekrümmten Träger anzupassen. Desweiteren schaffen die bevorzugten nichtorthogonalen Gittermuster der vorliegenden Erfindung verbesserte optische Eigenschaften und eine größere physikalische Flexibilität, um sich Mehrfachkrümmungen und komplexen Formen anzupassen. Bei Kupfergittern zur Abschirmung gegen EMP mit einer reflektierenden Oberfläche, die irritierend sein kann, wenn man durch das abgeschirmte lichtdurchlässige Element schaut, wird erfindungsgemäß eine Blendung beseitigende Behandlung durchgeführt.
Die vorliegende Erfindung schafft ein galvanoplastisches Verfahren zum Herstellen eines Gitters, das für eine Abschirmung vor elektromagnetischer Schwingung (EPM) sorgt. Ein Träger, der für aktinische Strahlung durchlässig ist, wird mit einem gewünschten Muster für das EMP-Abschirmgitter versehen, um eine Photomaske auszubilden. Als galvanoplastisches Werkzeug wird ein Träger mit einer leitfähigen Oberfläche verwendet. Über der leitfähigen Oberfläche des Werkzeuges wird eine durchgehende Schicht aus Photoresist abgeschieden. Das Photoresist wird durch die Photomaske einer aktinischen Strahlung ausgesetzt, wobei das Muster Teile des Photoresists gegen die Belichtung abdeckt. Das Photoresist wird dann entwickelt und die nichtbelichteten Teile werden entfernt, um ein leitfähiges Muster der darunterliegenden Werkzeugoberfläche zu erhalten, das dem Muster der Photomaske entspricht. Das Werkzeug wird in eine galvanoplastische Lösung getaucht und es wird Strom angelegt, um ein elektrolytisches Abscheiden des Metalls auf die Fläche mit dem leitfähigen Muster auf dem Werkzeug zu bewirken. Wenn eine Ablagerung von ausreichender Dicke erreicht ist, wird das verbleibende Photoresist entfernt und das galvanoplastisch ausgebildete EMP-Abschirmgitter wird vom Werkzeug getrennt.
Die vorliegende Erfindung schafft des weiteren durch Galvanoplastik erzeugte Gitter mit überlegenem Aufbau vorzugsweise für die Verwendung auf Trägern mit Mehrfachkrümmung oder komplexen Formen, was bedeutet, daß ein herkömmliches rechteckiges Gittermuster durch Ersetzen der linearen Segmente des Rechtecks durch nichtlineare Segmente verändert wird, so daß sich das Gitter gleichzeitig in unterschiedlichen Bereichen oder Richtungen dehnen oder zusammenziehen kann, um sich dem mehrfach gekrümmten oder komplex geformten Träger anzupassen. Gemäß der einen Ausführungsform wird das anpassungsfähige durch Galvanoplastik erzeugte Gitter schließlich auf einen lichtdurchlassigen Träger montiert, um letzten Endes eine gekrümmte lichtdurchlässige Scheibe mit einem angepaßten Gitter zu ergeben.
Die vorliegende Erfindung schafft auch hochwertige nichtorthogonale Muster zur Herstellung eines Gitters, das eine Abschirmung vor elektromagnetischen Schwingungen (EPM) schafft. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schaffen die nichtorthogonalen Muster eine Abschirmwirkung, die äquivalent der ist, die durch orthogonale Gitter gemäß dem bekannten Stand der Technik erreicht wird, wobei die optischen Eigenschaften durch Verringern der Beugungsinterferenzbilder ("starburst" -Effekt) verbessert werden. Zusätzlich sind die erfindungsgemäßen, nichtorthogonalen Muster ohne weiteres an Träger mit Mehrfachkrümmungen und komplexen Formen anzupassen.
Desweiteren verbessert die vorliegende Erfindung ein galvanoplastisches Verfahren zur Herstellung eines Gitters, das Abschirmung gegen elektromagnetische Schwingung (EMP) bietet, durch das galvanoplastische Ausbilden eines Gitters mit irgendeinem geeigneten Aufbau, wie oben beschrieben. Das Metallgitter wird dann mit einer dünnen Schicht aus Zinn und Blei elektroplattiert, um das Reflexionsvermögen zu verringern. Schließlich wird eine elektrochemische Behandlung mit umgekehrter Polarität in einem sauren Medium durchgeführt, um die Beschichtung aus Zinn und Blei dunkler werden zu lassen und zu härten und das Reflexionsvermögen weiter zu verringern.

Beschreibung der Zeichnungen

Abb. 1 zeigt den Vergleich der Abschirmwirkung eines EMP- Abschirmgitters (STD) der vorliegenden Erfindung mit der eines chemisch bearbeiteten Gitters (B&sub2;) gemäß dem bekannten Stand der Technik. Die Abschirmwirkung des E-Feldes (elektrisch) wird im oberen Teil von Abb. 1 und die Abschirmwirkung des H-Feldes (magnetisch) wird im unteren Teil dargestellt.
Abb. 2 zeigt ein anpassungsfähiges Muster, bei dem ein herkömmliches rechteckiges Gitter durch Ersetzen der geradlinigen Segmente durch miteinander verbundene abwechselnde Halbkugeln verändert wird.
Abb. 3 vergleicht die Abschirmwirkung von nichtorthogonalen EMP-Abschirmgittern (A3 und A5) der vorliegenden Erfindung mit der eines orthogonalen Gitters (STD) nach dem bekannten Stand der Technik. Die Abschirmung des E-Feldes (elektrisch) wird im oberen Teil von Abb. 3 und die Abschirmwirkung des H-Feldes (magnetisch) wird im unteren Teil dargestellt.
Abb. 4 zeigt ein Muster aus Kreisen, die durch Bogenpaare miteinander verbunden sind, die die in Beispiel 111 beschriebenen Abmessungen haben.
Abb. 5 zeigt ein Muster aus Kreisen, die durch Bogenpaare miteinander verbunden sind, die die in Beispiel IV beschriebenen Abmessungen haben.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Grundplatte einer Photomaske mit einem Muster versehen, das den Aufbau des EMP-Abschirmgitters, das durch Galvanoplastik hergestellt werden soll, darstellt. Ein Träger mit einer leitfähigen Oberfläche, vorzugsweise ein Blech aus Nickel oder rostfreiem Stahl, wird als elektrogalvanisches Werkzeug verwendet. Dann wird eine durchgehende Schicht aus Photoresist über der leitfähigen Oberfläche des Werkzeugs aufgebracht. Es ist jedes herkömmliche Photoresist mit einer ausreichenden Auflösung akzeptabel.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird Photoresist in Folienform auf die leitfähige Oberfläche des Werkzeugs laminiert. Das Photoresist wird einer aktinischen Bestrahlung durch die Photomaske ausgesetzt, um die belichteten Abschnitte des Photoresist zu härten. Das Muster der Photomaske deckt Teile des Photoresists vor dem Belichten ab, und diese Teile bleiben unbehandelt. Nach dem Belichten des Photoresists und, wenn notwendig, einem Nachhärten, wird das Photoresist entwickelt.
Das Photoresist wird vorzugsweise mit einer chemischen Lösung in Berührung gebracht, die die nichtbelichteten ungehärteten Teile des Photoresists auflöst und entfernt, wodurch ein Muster der darunterliegenden leitfähigen Folie geschaffen wird, die ein positives Abbild des Musters in der Photomaske ist. Die verbleibenden belichteten, gehärteten Teile des Photoresists, die das leitfähige Muster umgeben, bilden Wände, innerhalb welcher das elektrogalvanisch ausgebildete Gitter anschließend abgeschieden wird. In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein als Positiv wirkendes Photoresist zur Ausbildung eines leitfähigen Folienmusters verwendet werden, das ein negatives Abbild des Musters der Photomaske ist.
Das Ergebnis wird als Werkzeug für das galvanoplastische Ausbilden eines metallischen EMP-Abschirmgitters verwendet, das eine Umkehrung des Musters auf der leitfähigen Oberfläche des Werkzeugs ist. Erfindungsgemäß wird das freigelegte Metallmuster auf der Werkzeugoberfläche behandelt, um eine leicht oxydierte Oberfläche zu schaffen, was das anschließende Lösen des galvanoplastisch ausgebildeten Gitters vom Werkzeug erleichtert.
Die Rückseite des Werkzeugs wird mit einem nicht leitfähigen Material beschichtet, um zu vermeiden, daß sich das Metall außer auf dem Muster abscheidet. Dann wird das Werkzeug in eine metallhaltige Lösung zur elektrolytischen Abscheidung getaucht. Bevorzugte galvanoplastische Lösungen enthalten Nickel- oder Kupfersalze, vorzugsweise Nickelsulfamat oder Kupfersulfat. Es wird ein elektrischer Schaltkreis aufgebaut, wobei die leitfähige Werkzeugoberfläche als Kathode und eine Elektrode aus dem abzuscheidenden Metall als Anode verwendet wird. Bevorzugte Anoden enthalten Nickel oder Kupfer. Es wird eine elektrische Spannung angelegt und auf der leitfähigen freigelegten Werkzeugoberfläche wird ein Metall in dem Muster abgeschieden, wie es durch das nicht leitende Photoresist vorgegeben ist. Die elektrolytische Abscheidung wird fortgesetzt, bis die für das galvanoplastisch ausgebildete EMP-Abschirmgitter gewünschte Dicke erreicht ist.
Der Träger, auf dem sich das Photoresist und das galvanoplastisch ausgebildete EMP-Abschirmgitter befinden, wird aus der Lösung für elektrolytische Abscheidung herausgenommen. Die Trennung des galvanoplastisch ausgebildeten EMP-Abschirmgitters vom Werkzeug kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, z. B. durch abwechselndes Erwärmen und Kühlen. Bei bestimmten Anwendungen, wo das galvanoplastisch ausgebildete EMP-Abschirmgitter sehr dünn ist und/oder sehr feine Linien enthält, wird zuerst das verbleibende Photoresist, vorzugsweise durch Auflösen entfernt. Dann wird das galvanoplastisch ausgebildete EMP- Abschirmgitter vom Werkzeug abgehoben. Bei anderen Anwendungen kann das galvanoplastisch ausgebildete Gitter vom Werkzeug getrennt werden ohne daß das verbleibende Photoresist entfernt wird, wodurch das Werkzeug sofort wiederverwendet werden kann. In den am meisten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei denen das galvanoplastisch ausgebildete EMP-Abschirmgitter sehr feine Linien enthält, besteht ein bevorzugtes Verfahren für das Trennen des galvanoplastisch ausgebildeten Wärmeelements vom Werkzeug im Entfernen des Photoresists und einem vorsichtigen Abziehen des galvanoplastisch ausgebildeten Gitters von der Werkzeugoberfläche.
In einer am meisten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Photomaske hergestellt durch Beschichten einer Grundplatte mit einer photographischen Emulsion, enthaltend Silberhalogenid, das einer aktinischen Strahlung durch ein Grundmuster in der Form des galvanoplastisch auszubildenden Gitters ausgesetzt wird. Die belichteten Flächen der photographischen Emulsion bilden ein latentes Bild aus, das durch Eintauchen in Entwicklerlösungen entwickelt wird, die das Silberhalogenid in kolloidales Silber umwandeln.
Ein galvanoplastisches Werkzeug wird vorzugsweise durch Reinigen einer Oberfläche eines Trägers aus rostfreiem Stahl hergestellt. Eine durchgehende Schicht aus Photoresist wird über der leitfähigen Oberfläche des rostfreien Stahlblechs vorzugsweise durch Laminieren einer Folie aus Photoresist auf die rostfreie Stahloberfläche, z. B. bei einer Temperatur von 113ºC (235ºF) aufgebracht. Eine bevorzugte Photoresistschicht mit einer Dicke von 0,025 mm (0,001 Inch) ist bei der Thiokol/Dynachem Corporation in Tustin, Kalifornien, erhältlich. Das Photoresist wird vorzugsweise etwa 20 Sekunden einer aktinischen Strahlung durch die Photomaske ausgesetzt und gehärtet. Das Photoresist wird mit einem Lösemittel entwickelt, das die nichtbelichteten Teile des Photoresist entfernt, wodurch ein leitfähiges Muster auf der darunterliegenden Werkzeugoberfläche aus rostfreiem Stahl geschaffen wird. Das sich ergebende galvanoplastische Werkzeug wird vorzugsweise behandelt, um eine leichtoxydierte Oberfläche auf dem freigelegten Metallmuster auszubilden, vorzugsweise durch Kontakt mit einer starken Säure, um das nachfolgende Abziehen des galvanoplastisch ausgebildeten Gitters zu erleichtern.
Das Werkzeug wird in eine Lösung für Galvanoplastik eingetaucht, die vorzugsweise Kupfersulfat enthält und eine Kupferanode verwendet, um galvanoplastisch ein stark leitfähiges Kupfergitter auszubilden, das, wenn es auf ein lichtdurchlässiges Element aufgebracht wird, eine wesentliche Abschirmung vor EMP bietet. Während herkömmliche rechteckige Gittermuster galvanoplastisch gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet werden können, werden nichtlineare Gitter mit verbesserten optischen Eigenschaften und einer verbesserten Flexibilität bevorzugt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Grundplatte einer Photomaske mit einem Muster versehen, das den Aufbau eines anpassungsfähigen Gitters darstellt, das durch Galvanoplastik herzustellen ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Werkzeug in einer vorzugsweise Kupfersulfat enthaltenden Lösung für Galvanoplastik mit einer Kupferanode untergetaucht, um galvanoplastisch ein stark leitfähiges anpassungsfähiges Kupfergitter aus zubilden, das einem gekrümmten lichtdurchlässigen Element eine beträchtliche EMP-Abschirmung verleiht. Die erfindungsgemäßen nichtlinearen Gitter werden vorzugsweise in Laminaten mit Glas und/oder starren lichtdurchlässigen Kunststoffteilen, wie Polycarbonat und Acryl, verwendet, die vorzugsweise noch eine elastomere Schicht, wie Polyvinylbutyral oder Polyurethan, enthält. Solche laminierten Erzeugnisse sind besonders für die Windschutzscheiben von Flugzeugen geeignet.
Ein besonders wirksames Muster ist ein Netz aus geschlossenen, miteinander durch gekrümmte Linien verbundenen Schleifen. Ein stark leitfähiges metallisches Gittermuster, das in die lichtdurchlässige Scheibe eines Flugzeugs laminiert wurde, muß sowohl ausgezeichnete optische Eigenschaften als auch eine wirksame EMP-Abschirmung für die elektronische Ausrüstung aufweisen. Ein feinliniges, orthogonales Gittermuster bringt, obwohl die EMP-Abschirmung wirksam aufgebaut ist, ein für die Besatzung unangenehmes Problem optischer Verzerrung mit sich, besonders bei nächtlichen Sichtverhältnissen. Interferenzbilder mit Fraunhoferschen Beugungserscheinungen, erzeugt durch die rechteckigen Öffnungen des Gittermusters, bewirken beim einfallenden Licht den optischen Effekt des "starburst". Die feinlinigen nichtorthogonalen Gittermuster der vorliegenden Erfindung bestehen aus einer durchgehenden Reihe von miteinander verbundenen Öffnungen von geschlossenen Schleifen, besonders Kreisen, die durch Bögen, vorzugsweise durch Bogenpaare, miteinander verbunden sind. Das Interferenzbild mit Fraunhoferschen Beugungserscheinungen, erzeugt durch die kreisförmigen Öffnungen,ist diffus kreisförmig und stellt keine so starke Beeinträchtigung der Sicht dar wie das "starburst"-Muster eines orthogonalen Gitters.
Zusätzlich hat ein orthogonales Gitter mit ausreichender physikalischer Flexibilität, um sich einer einfachen Krümmung, wie einer zylindrischen Oberfläche, anzupassen nicht genügend Freiheitsgrade, sich Mehrfachkrümmungen oder komplexen Formen ohne Falten und Knicke anzupassen.
Bei einem orthogonalen Gitter sind die mechanischen Eigenschaften und Beschränkungen ähnlich denen eines dünnen, flachen Blechs. Wenn ein orthogonales Gitter als EMP-Abschirmung für die lichtdurchlässigen Elemente eines Flugzeugfensters verwendet werden soll, die mehrfach gekrümmte Form aufweisen, bildet das Gitter Falten oder Knicke, wenn es mit einem lichtdurchlässigen Träger laminiert wird. Bei solchen Anwendungen muß das Gitter strenge physikalische Abmessungen mit sehr engen Toleranzen einhalten, um richtig als EMP-Abschirmung zu wirken. Die nichtorthogonalen Gittermuster der vorliegenden Erfindung, vorzugsweise aus einem leitfähigen Metall, verändern die physikalischen Eigenschaften gegenüber denen einer dünnen ebenen Folie, indem sie in gleichem Abstand angeordnete rechteckige Gitter durch ein Netz von geschlossenen Schleifen, vorzugsweise durch durch Bögen miteinander verbundene Kreise, vorzugsweise paarweise, in einem gleichmäßigen Muster ersetzen, das sich ohne weiteres Mehrfachkrümmungen und komplexen Formen anpaßt. Bei den erfindungsgemäßen nichtorthogonalen Gittermustern werden die Laminierungs- oder Formungsverfahren mit recht gleichmäßigen Verformungskräften durchgeführt, weil sich das gesamte nichtorthogonale Gitter der Krümmung und Form des Trägers mit minimaler Faltenbildung anpaßt. Die nichtorthogonalen Gittermuster, dargestellt in den Abbildungen 4 und 5, weisen im Vergleich zu einem standardgemäßen rechteckigen Gittermuster eine wesentliche Verbesserung der Flexibilität und Anpassungsfähigkeit auf.
Die nichtorthogonalen Muster der vorliegenden Erfindung können nach den gleichen Verfahren und Methoden hergestellt werden, die zur Herstellung von herkömmlichen flachen, rechteckigen EMP-Gittern verwendet werden; der einzige Unterschied liegt im Muster der Druckvorlage. Mit Hilfe von trigonometrischen Funktionen kann ein mathematischer Algorithmus definiert werden, um ein rechnerunterstütztes Entwurfsprogramm (CAD) zu erstellen, um Zeichenbefehle für einen Präzisionsphotoplotter zu erzeugen.
Der durch den Photoplotter erzeugte Film enthält das Musterbild, das die Druckvorlage für die Herstellung einer Photomaske wird, die zur Reproduktion eines nichtorthogonalen Musters auf ein Werkzeug verwendet wird, das wiederum in einem galvanoplastischen Verfahren zur Herstellung eines nichtorthogonalen Gitters verwendet wird.
Ein Grundalgorithmus, der zur Erzeugung des Netzmusters verwendet wird, das oben für ein EMP-abschirmendes Muster beschrieben wurde, wird als eine in gleichem Abstand angeordnete Matrix aus gleichgroßen Kreisen definiert, die in Reihen und Säulen ausgerichtet sind. Die Größe der Kreise und des Abstandes zwischen ihnen wird vermittels des Radiusses eines Kreises R&sub1; festgelegt. Der Abstand von Mitte zu Mitte sowohl in den waagerechten Reihen als auch in den senkrechten Säulen beträgt vorzugsweise das Dreifache von R&sub1;, nämlich R&sub3;, wobei R&sub1; auch der Radius der Kreise sein kann. Die Knotenpunkte der Matrix sind die oben beschriebenen Kreise. Der Abstand der Knoten (3 · R&sub1;) kann konstant gehalten werden, während der Radius der Kreise (R&sub3;) vergrößert oder verkleinert wird, um die Flexibilität des Gitters zu verändern. In ähnlicher Weise kann der Radius der Krümmung der Bögen sowie auch der Abstand zwischen den Knoten verändert werden.
Das nichtorthogonale Gitter sorgt für eine beträchtliche EMP-Abschirmung, wenn es auf einem lichtdurchlässigen Element aufgebracht ist, während es optische Fehler, wie "starburst"-Bilder, minimiert. Die nichtorthogonale Anordnung der Gitter der vorliegenden Erfindung gestattet die Laminierung in Mehrfachkrümmungen und komplexe Formen ohne Falten oder Knicke. Die erfindungsgemäßen nichtorthogonalen Gitter werden vorzugsweise in lichtdurchlässige Elemente laminiert, die Schichten aus Glas oder starren lichtdurchlässigen Kunststoffen, wie Polycarbonat und Acryl, und vorzugsweise noch eine elastomere Schicht enthalten, wie Polyvinylbutyral und Polyurethane. Solche Laminate sind für die Windschutzscheiben von Flugzeugen besonders geeignet.
Das durch Galvanoplastik erzeugte Gitter von irgendeiner Anordnung wird vorzugsweise in einer Lösung für Galvanoplastik untergetaucht, vorzugsweise einem herkömmlichen Lötbad, um auf den Oberflächen des Metallgitters eine Beschichtung aus Zinn und Blei abzuscheiden, um das Reflexionsvermögen zu verringern. Bei einer Stromdichte von 25 bis 30 A pro (Quadratfuß) 929 cm² geht das Elektroplattieren von Zinn und Blei bei einer Geschwindigkeit von etwa (0,004 Inch) 0,1 mm pro Stunde vor sich. Die Zinn-/Bleibeschichtung ist naturgemäß weich, und Bereiche, die einer Abrasion ausgesetzt waren, weisen glänzende Punkte auf. Deshalb wird das mit Zinn und Blei beschichtete Gitter in einer Säurelösung untergetaucht und einer elektrochemischen Behandlung mit umgekehrter Polarität ausgesetzt, die die Zinn-/Bleibeschichtung härtet und dunkel werden läßt und das Reflexionxvermögen weiter verringert. Die Zinn-/Bleibeschichtung schafft bei dem galvanoplastisch erzeugten Gitter sowohl Korrosionsbeständigkeit als auch verbesserte optische Eigenschaften. Die erfindungsgemäß galvanoplastisch erzeugten Gitter werden vorzugsweise in lichtdurchlässige Elemente laminiert, die Schichten aus Glas und/oder lichtdurchlässigen Kunststoffen, wie Polycarbonat und Acryl, und vorzugsweise noch eine elastomere Schicht enthalten, wie Polyvinylbutyral und Polyurethane. Solche Laminate sind besonders für die Windschutzscheiben von Flugzeugen geeignet.
Die vorliegende Erfindung wird noch verständlicher aus den nachfolgenden Beschreibungen von spezifischen Beispielen.

BEISPIEL I

Es wird ein Werkzeug aus rostfreiem Stahl mit Abmessungen von etwa 0,61 mal 0,91 m (24 mal 36 Inch) entfettet, aufgerauht und mit Reinigungsmittel und Salzsäure gereinigt.
Eine Folie eines als Negativ wirkenden trockenen Photoresists, etwa 0,038 mm (0,0015 Inch) dick, wird auf eine Oberfläche des Werkzeugs laminiert. Eine bebilderte Photomaske mit dem gewünschten Muster für ein EMP-Gitter wird mit der mit Photoresist beschichteten Oberfläche des Werkzeugs in Berührung gebracht. Die Kombination Photomaske und Werkzeug werden in eine Belichtungskammer für ultraviolettes Licht gelegt, um das Photoresist zu aktivieren und ein Negativbild zu erzeugen. Das Photoresist wird entwickelt, wobei der belichtete Teil entfernt wird, um ein leitfähiges Muster auf der Werkzeugoberfläche zu erhalten. Das mit einem Muster versehene Werkzeug wird 30 Minuten lang bei etwa 121ºC (250ºF) erwärmt, um die Haftfähigkeit des Photoresists zu verbessern.
Nach dem Abkühlen wird die Rückseite des Werkzeugs, d. h. die der mit dem Photoresistmuster beschichteten gegenüberliegenden Seite, mit einem nichtleitenden Material beschichtet, um die elektrolytische Abscheidung von Metall auf der Rückseite zu verhindern. Das Werkzeug wird noch einmal durch Tauchen in 10-%ige Salzsäure, 30 Sekunden lang, und Abspülen gereinigt. Ein bevorzugtes Reinigungsverfahren mit umgekehrter Polarität wird durchgeführt, indem man das Werkzeug in einer alkalischen Reinigungslösung untertaucht und für 2 Minuten einen Strom von 2 A anlegt, wobei das Werkzeug als Anode wirkt, um auf dem leitfähigen Metallmuster eine oxydierte Oberfläche auszubilden, die das anschließende Abziehen des durch Galvanoplastik erzeugten Gitters erleichtert. Nach der Reinigung durch umgekehrte Polarität wird das Werkzeug 15 Minuten lang in 5-%iger Salpetersäure untergetaucht und dann abgespült.
Schließlich wird das Werkzeug in einer Lösung für Galvanoplastik mit senkrecht ausgerichteten Anoden untergetaucht, die vorzugsweise mindestens die gleichen Oberflächenabmessungen wie das Werkzeug haben. Dann wird zwischen den Anoden und dem Werkzeug, das als Kathode wirkt, eine elektrische Spannung angelegt. Von der Anode treten Metallatome als Ionen in die Lösung ein, während sich Ionen von der Lösung als Metall auf der Kathode ablagern, d. h. auf der leitfähigen Oberfläche des Werkzeuges. Die Lösung für Galvanoplastik enthält etwa 225 Gramm pro Liter Kupfersulfat und wird bei Umgebungstemperatur, etwa 21ºC (70ºF), verwendet. Bei einer Stromdichte von etwa 80 A pro 929 cm² (pro Quadratfuß) belichteter Metalloberfläche des Werkzeuges wird Kupfer mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,76 mm (0,003 Inch) pro Stunde abgeschieden. Die galvanoplastische Reaktion wird fortgesetzt, bis das Kupfer die gewünschte Dicke erreicht hat. In diesem Beispiel, wo das Photoresist eine Dicke von etwa 0,038 mm (0,0015 Inch) hat und eine Linie des Musters etwa 0,043 mm (0,0017 Inch) breit ist, wird die galvanoplastische Reaktion fortgesetzt, bis eine Kupferdicke von etwa 0,043 mm (0,0017 Inch) erreicht ist, was zu einer maximalen Linienbreite von etwa 0,054 mm (0,0021 Inch) führt.
Um das galvanoplastisch ausgebildete Gitter vom Werkzeug zu entfernen, wird das beschichtete Werkzeug in ein lösemittelhaltiges Bad gelegt, - vorzugsweise auf etwa 54ºC (130ºF) erwärmt - das das Photoresist von der Werkzeugoberfläche entfernt. Das galvanoplastisch ausgebildete Gitter wird dann von der Werkzeugoberfläche abgehoben, um anschließend in ein lichtdurchlassiges Element laminiert zu werden. Der Widerstand des Gitters beträgt etwa 22 Milliohm pro Quadrat.
Die normalisierten Polarisierbarkeiten des galvanoplastisch ausgebildeten Gitters werden in einer Doppelzelle für elektromagnetische Transversalwellen (TEM), DNA/JAYCOR, gemessen, in der das elektrische Feld senkrecht und das magnetische Feld parallel zum Prüfmaterial verläuft. Die Doppelzelle für TEM wurde den meisten anderen Prüfvorrichtungen für EMP vorgezogen, da die berechneten Ergebnisse sowohl die Abschirmungswirkung des E- Feldes (elektrisch) als auch die des H-Feldes (magnetisch) betreffen. Um eine normalisierte Polarisierbarkeit zu erhalten, gehören zu Beurteilung Grundgeräusch- oder Geräuschprüfungen mit und ohne feste metallische Abschirmung in der Öffnung, Prüfungen der nicht abgeschirmten Öffnung und Prüfungen, bei denen die EMP- abgeschirmte Probe angebracht ist. Die Proben werden sorgfältig in die Prüfkammer gelegt um zu gewährleisten, daß die Kontaktimpedanz (?) weniger als 0,1 Milliohm beträgt. Die Ergebnisse dieser Prüfungen sind in Abb. 1 dargestellt, wo das durch Galvanoplastik erzeugte Gitter der vorliegenden Erfindung mit einem nach dem bekannten Stand der Technik chemisch bearbeiteten Gitter verglichen wird.

BEISPIEL II

Es wird ein Werkzeug aus rostfreiem Stahl mit Abmessungen von etwa 0,61 mal 0,91 m (24 mal 36 Inch) entfettet, aufgerauht und mit Reinigungsmittel und Salzsäure gereinigt. Die Folie eines als Negativ wirkenden trockenen Photoresists, etwa 0,038 mm (0,0015 Inch) dick, wird auf eine Oberfläche des Werkzeugs laminiert. Eine abgebildete Photomaske mit dem gewünschten nichtlinearen Gittermuster, wie in Abb. 2 dargestellt, wird mit der mit Photoresist beschichteten Werkzeugoberfläche in Berührung gebracht. Die Photomaske und das Werkzeug werden wie im vorhergehenden Beispiel vorbereitet und in einer Lösung für Galvanoplastik untergetaucht, die Nickelsulfamat enthält, so daß das metallische Nickel die Form des Musters des Photoresists auf der Werkzeugoberfläche annimmt. Die galvanoplastische Reaktion wird fortgesetzt, bis das Nickel die gewünschte Dicke erreicht hat. In diesem Beispiel, wo das Photoresist eine Dicke von etwa 0,013 mm (0,0005 Inch) hat und eine Linie des Musters etwa 0,033 mm (0,0013 Inch) breit ist, wird die galvanoplastische Reaktion fortgesetzt, bis eine Nickeldicke von etwa 0,013 mm (0,0005 Inch) erreicht ist, was zu einer maximalen Linienbreite von etwa 0,033 mm (0,0013 Inch) führt.
Um das galvanoplastisch ausgebildete Gitter vom Werkzeug zu entfernen, wird das beschichtete Werkzeug in ein lösemittelhaltiges Bad gelegt, - vorzugsweise auf etwa 54ºC (130ºF) erwärmt - das das Photoresist von der Werkzeugoberfläche entfernt. Das galvanoplastisch ausgebildete Gitter wird dann von der Werkzeugoberfläche abgehoben, um anschließend in ein lichtdurchlässiges Element laminiert zu werden. Das in Abb. 2 dargestellte Muster wird zur Herstellung eines nichtlinearen Gitters verwendet, bei dem die Entfernung zwischen den obersten Punkten zweier benachbarter Halbkugeln etwa 2 mm (0,08 Inch) und die Entfernung zwischen nichtlinearen Segmenten etwa 1 mm (0,04 Inch) beträgt. Das Nickelgitter hat einen Widerstand von etwa 0,25 Ohm pro Quadrat.

BEISPIEL III

Es wird ein nichtorthogonales Gitter, wie in Abb. 4 dargestellt, mit folgenden Abmessungen entworfen: R&sub1; = 0,84 mm (0,033 Inch), R&sub2; = 1,8 mm (0,071 Inch) und R&sub3; = 0,635 mm (0,025 Inch); wobei R&sub1; der Radius eines Kreises ist, der den Abstand der Matrix festlegt (der Abstand zwischen den Knoten entspricht dem Dreifachen von R&sub1;), R&sub2; ist der Radius einer Krümmung der verbindenden Bögen, und R&sub3; ist der Radius der verbundenen Kreise. Zur Herstellung einer Photomaske wird ein mit einem Photoplotter erzeugtes Druckbild verwendet, das zur Reproduktion des nichtorthogonalen Musters auf ein Werkzeug zur galvanoplastischen Ausbildung eines nichtorthogonalen Gitters mit dem gleichen Muster verwendet wird.
Es wird ein Werkzeug aus rostfreiem Stahl mit Abmessungen von etwa 0,61 mal 0,91 m (24 mal 36 Inch) entfettet, aufgerauht und mit Reinigungsmittel und Salzsäure gereinigt. Die Folie eines als Negativ wirkenden trockenen Photoresists, etwa 0,038 mm (0,0015 Inch) dick, wird auf eine Oberfläche des Werkzeugs laminiert. Eine abgebildete Photomaske mit einem nichtorthogonalen EMP-Gittermuster, wie in Abb. 4 dargestellt, wird mit der mit Photoresist beschichteten Oberfläche des Werkzeugs in Berührung gebracht. Die Photomaske und das Werkzeug werden wie in den vorhergehenden Beispielen vorbereitet und in einer Lösung für Galvanoplastik untergetaucht, die Kupfersulfat enthält, so daß das metallische Kupfer die Form des nichtorthogonalen Musters des Photoresists auf der Werkzeugoberfläche annimmt. Die galvanoplastische Reaktion wird fortgesetzt, bis das Kupfer die gewünschte Dicke erreicht hat. In diesem Beispiel, wo das Photoresist eine Dicke von etwa 0,038 mm (0,0015 Inch) hat und eine Linie des Musters etwa 0,043 mm (0,0017 Inch) breit ist, wird die galvanoplastische Reaktion fortgesetzt, bis eine Kupferdicke von etwa 0,043 mm (0,0017 Inch) erreicht ist, was zu einer maximalen Linienbreite von etwa 0,054 mm (0,0021 Inch) führt.
Um das galvanoplastisch ausgebildete Gitter vom Werkzeug zu entfernen, wird das beschichtete Werkzeug in ein lösemittelhaltiges Bad gelegt, - vorzugsweise auf etwa 54ºC (130ºF) erwärmt - das das Photoresist von der Werkzeugoberfläche entfernt. Das galvanoplastisch ausgebildete, nichtorthogonale Gitter wird dann von der Werkzeugoberfläche abgehoben, um anschließend in ein lichtdurchlässiges Element laminiert zu werden.

BEISPIEL IV

Es wird ein nichtorthogonales Muster, wie in Abb. 5 dargestellt, und wie in Beispiel 111 hergestellt mit folgenden Abmessungen entworfen: R&sub1; = 0,84 mm (0,033 Inch), R&sub2; = 1,98 mm (0,078 Inch) und R&sub3; = 0,84 mm (0,033 Inch). Der Widerstand des nichtorthogonalen Gittermusters dieses Beispiels beträgt etwa 24 Milliohm pro Quadrat.
Die normalisierten Polarisierbarkeiten der galvanoplastisch ausgebildeten, nichtorthogonalen Gitter der Beispiele III und IV werden in einer Doppelzelle für elektromagnetische Transversalwellen (TEM), DNA/JAYCOR, gemessen, in der das elektrische Feld senkrecht und das magnetische Feld parallel zum prüfmaterial verläuft. Die Ergebnisse dieser Prüfung werden in Abb. 3 gezeigt, wo die Abschirmungswirkung der galvanoplastisch ausgebildeten, nichtorthogonalen Gittermuster der Beispiele III und IV (A3 bzw. A5) der vorliegenden Erfindung mit einem nach dem bekannten Stand der Technik galvanoplastisch ausgebildeten, orthogonalen Gitter (STD) verglichen wird.

BEISPIEL V

Es wird ein Werkzeug aus rostfreiem Stahl mit Abmessungen von etwa 0,61 mal 0,91 m (24 mal 36 Inch) entfettet, aufgerauht und mit Reinigungsmittel und Salzsäure gereinigt. Die Folie eines als Negativ wirkenden trockenen Photoresists, etwa 0,038 mm (0,0015 Inch) dick, wird auf eine Oberfläche des Werkzeugs laminiert. Eine abgebildete Photomaske mit dem gewünschten Muster für ein EMP-Gitter wird mit der mit Photoresist beschichteten Oberfläche des Werkzeugs in Berührung gebracht. Die Photomaske und das Werkzeug werden wie in den vorherigen Beispielen vorbereitet und in einer Lösung für Galvanoplastik untergetaucht, die etwa 225 Gramm pro Liter Kupfersulfat enthält und bei Umgebungstemperatur, etwa 21ºC (70ºF), verwendet wird. Bei einer Stromdichte von etwa 80 A pro 929 cm² (pro Quadratfuß) belichteter Metalloberfläche des Werkzeuges wird Kupfer mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,76 mm (0,003 Inch) pro Stunde abgeschieden. Die galvanoplastische Reaktion wird fortgesetzt, bis das Kupfer die gewünschte Dicke erreicht hat. In diesem Beispiel, wo das Photoresist eine Dicke von etwa 0,038 mm (0,0015 Inch) hat und eine Linie des Musters etwa 0,043 mm (0,0017 Inch) breit ist, wird die galvanoplastische Reaktion fortgesetzt, bis eine Kupferdicke von etwa 0,043 mm (0,0017 Inch) erreicht ist, was zu einer maximalen Linienbreite von etwa 0,054 mm (0,0021 Inch) führt.
Um das galvanoplastisch ausgebildete Gitter vom Werkzeug zu entfernen, wird das beschichtete Werkzeug in ein Bad mit Abziehlösung gelegt, - vorzugsweise auf etwa 54ºC (130ºF) erwärmt - das das restliche Photoresist von der Werkzeugoberfläche entfernt. Das galvanoplastisch ausgebildete Gitter wird dann von der Werkzeugoberfläche abgehoben, um anschließend in ein lichtdurchlässiges Element laminiert zu werden. Der Widerstand des Gitters beträgt etwa 22 Milliohm pro Quadrat. Die vordere Oberfläche des Gitters hat ein höheres Reflexionsvermögen als die Oberfläche, die mit dem Werkzeug in Berührung war. Das Elektroplattieren von Blei und Zinn und die anschließende Säurebehandlung mit umgekehrter Polarität werden so durchgeführt, daß das Reflexionsvermögen beider Oberflächen vergleichbar ist.
Das Kupfergitter wird in einer Galvanisierungslösung untergetaucht, und über dem Kupfer wird eine Beschichtung aus Zinn und Blei abgeschieden, um das Reflexionsvermögen zu verringern. Die Galvanisierungslösung ist ein herkömmliches Lötbad, wie es von Technic, Inc. in Providence, Rhode Island, erhältlich ist, das Zinn und Blei im Verhältnis 60 : 40 in einer sauren wäßrigen Lösung enthält. Die Lösung enthält fluorborsaures Stannosalz, fluorborsaures Bleisalz, Borsäure und freie Borflußsäure mit einem pH-Wert von 0,0024. Die Lösung wird auf einer Temperatur zwischen 24º und 38ºC (75º und 100ºF) gehalten und mechanisch gerührt. Bei einer Stromdichte von 16 A pro Quadrat wird die vordere Oberfläche des Gitters, die der Anode gegenüberliegt, 2 Minuten lang mit Zinn und Blei elektroplattiert. Während Zinn und Blei auf allen Oberflächen des Gitters abgeschieden werden, wird die Oberfläche, die der Anode gegenüberliegt, in stärkerem Maße elektroplattiert. Das elektroplattierte, galvanoplastisch ausgebildete Gitter wird dann in einer Säurelösung untergetaucht und einer umgekehrten elektrochemischen Behandlung ausgesetzt, um die Beschichtung aus Zinn und Blei dunkler zu machen und das Reflexionsvermögen weiter zu verringern. Die Lösung enthält saures Natriumsulfat und Amidosulfaminsäure mit einem pH-Wert von etwa 0,4 bis 0,58. Das Gitter wird mit seiner vorderen Oberfläche, die der Kathode gegenüberliegt, 2 Minuten lang einer umgekehrten Polarität bei einer Stromdichte von 10 A pro 929 cm² (pro Quadratfuß) ausgesetzt, um eine Beschichtung aus Kupfer und Zinn zu erzeugen, die nicht nur das Reflexionsvermögen des Kupfergitters verringert, sondern auch einen Korrosionsschutz bietet. Die Schritte Elektroplattieren und Behandeln bei umgekehrter Polarität werden dann mit umgedrehtem Gitter wiederholt, d. h. die Rückfläche ist am meisten ausgesetzt. Das Elektroplattieren wird eineinhalb Minuten bei einer Stromdichte von 8 A pro 929 cm² (pro Quadratfuß) und die Säurebehandlung mit umgekehrter Polarität 30 Sekunden lang bei einer Stromdichte von 10 A pro 929 cm² (pro Quadratfuß) durchgeführt.
Die oben aufgeführten Beispiele sollen die vorliegende Erfindung verdeutlichen. Es können verschiedene Lösungen für Galvanoplastik verwendet werden, um galvanoplastisch Gitter aus anderen Metallen auszubilden, oder es können verschiedene Anordnungen und Liniendichten zur EMP-Abschirmung und für andere Zwecke verwendet werden. Zum Beispiel können Gitter mit einem höheren Widerstand als Wärmeelemente verwendet werden. Galvanoplastisch ausgebildete Gitter können mit einer Vielzahl von Materialien zur Verwendung in lichtdurchlässigen Elementen kombiniert und auch verwendet werden, um nichttransparente Materialien abzuschirmen oder zu erwärmen. Anpassungsfähige, galvanoplastisch ausgebildete Gitter können mit einer Vielzahl von Materialien zur Verwendung in gekrümmten lichtdurchlässigen Elementen genutzt und auch zusammen mit nichttransparenten Materialien verwendet werden. Während die Galvanoplastik das bevorzugte Verfahren für die Herstellung der erfindungsgemäßen, nichtorthogonalen Gittermuster ist, ist die Verbesserung der optischen Eigenschaften und der Flexibilität, die mit den nichtorthogonalen Gittermustern erreicht wird, dadurch nicht beschränkt. Obwohl das nichtorthogonale Gittermuster der vorliegenden Erfindung hier als für die EMP-Abschirmung brauchbar geschildert wird, ist es auf diese Verwendung nicht beschränkt. Zum Beispiel können nichtorthogonale Metallgitter als Wärmeelemente verwendet werden. Es können andere Metalle, die das Reflexionsvermögen eines leitfähigen Gitters verringern, elektroplattiert und das Reflexionsvermögen kann weiter durch andere Chemikalien oder elektrochemische Behandlungen gemindert werden. Der Schutzbereich der Erfindung wird durch die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Metallgitters zur Verwendung in einem lichtdurchlässigen Element, um die Wirkung von elektromagnetischer Schwingung zu dämpfen, durch die Schritte:

a)Vorlegen eines Metallträgers, dessen Oberfläche sich mit einem Photoresist verbinden kann,

b) Aufbringen einer Photoresist-Schicht auf die Metalloberfläche,

c) Aussetzen des Photoresists aktinischer Strahlung durch eine Photomaske mit einem Gitterbild, das mindestens 100 Öffnungen pro 6,451 cm² aufweist, um belichtete Stellen des Photoresists zu erzeugen, deren Löslichkeit sich von unbelichteten Stellen unterscheidet,

d) Entwickeln des Photoresists mit einem Lösemittel, das Stellen desselben entfernt, um das Gittermuster auf der Metalloberfläche freizulegen und ein galvanoplastisches Werkzeug auszubilden,

e) Oxydieren der freigelegten Metalloberfläche des galvanoplastischen Werkzeuges,

f) Eintauchen des Werkzeuges in eine Metallionen enthaltende Lösung,

g) Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen einer Anode und dem Werkzeug als Kathode,

h) elektrisches Abscheiden eines Metalles auf der freigelegten metallischen Werkzeugoberfläche im Gittermuster,

i) Entfernen des mit dem Metallgittermuster durch elektrisches Abscheiden versehenen Werkzeuges aus der Lösung und

j) Entfernen des Gittermusters vom Werkzeug.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Eintauchens des Werkzeuges in eine Metallionen enthaltende Lösung unter Verwendung einer Lösung von Metallsalz, ausgewählt aus der aus Nickelsulfamat und Kupfersulfat bestehenden Gruppe, ausgeführt wird und die Anode ein Metall enthält, ausgewählt aus der aus Nickel und Kupfer bestehenden Gruppe.

3. Verfahren nach Anspruch 1,. gekennzeichnet durch die weiteren Schritte des Eintauchens des Metallgitters in eine Ionen von Blei und Zinn enthaltende Lösung, Elektroplattieren einer Beschichtung von Blei und Zinn auf das Gitter und Behandeln der Zinn-/Bleibeschichtung, um diese dunkler werden zu lassen und zu härten und das Reflektionsvermögen zu verringern.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Behandelns der Zinn-/Bleibeschichtung durch Eintauchen des elektroplattierten, durch Galvanoplastik gebildeten Gitters in eine saure Lösung und elektrochemisches Behandeln mit umgekehrter Polarität ausgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gittermuster des Metallgitters nichtorthogonal ist und nichtlineare Segmente aufweist.

6. Transparenter Gegenstand, der in der Lage ist, die Wirkung elektromagnetischer Schwingungen zu dämpfen, mit einem transparenten Träger und

a) einem durch Galvanoplastik erzeugten Metallgitter, das mindestens 100 Öffnungen pro 6,451 cm² (Inch ) aufweist.

7. Transparenter Gegenstand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Galvanoplastik gebildete Metallgitter eine darauf durch Elektroplattieren aufgebrachte nichtreflektierende Beschichtung aufweist.

8. Transparenter Gegenstand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Galvanoplastik gebildete Metallgitter ein Metall enthält, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nickel und Kupfer, und die durch Elektroplattieren aufgebrachte Beschichtung Zinn und Blei enthält.

9. Transparenter Gegenstand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Träger gekrümmt ist und das Metallgitter nichtlineare Segmente aufweist, um mit dem gekrümmten Träger Übereinzustimmen.

10. Transparenter Gegenstand nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gittermuster des Gitters nichtorthogonal ist und eine Reihe von geschlossenen Schleifen in gleichmäßigem Abstand voneinander aufweist, die durch Bögen miteinander verbunden sind.