CN101629277A

CN101629277A - 真空镀膜方法、真空镀膜设备以及镀膜元件和外壳

Info

Publication number: CN101629277A
Application number: CN200810068554A
Authority: CN
Inventors: 张凯; 方焱
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2008-07-18
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2010-01-20

Abstract

本发明提供一种真空镀膜方法，该方法包括以下步骤：将待镀膜工件置于真空镀膜室内的支架上；在待镀膜工件与镀膜源之间设置遮挡片；在工件表面进行真空镀膜，并在工件表面被遮挡片所遮挡的区域形成渐变镀层。本发明还涉及用于该方法的真空镀膜设备以及由该方法制得的镀膜元件和外壳。该真空镀膜方法通过在镀膜源和工件之间设置遮挡片，在镀膜时，可以在工件的特定区域形成厚度渐变的镀膜层。而且，镀膜后形成的镀膜元件或外壳的表面在外观上表现一致。在其实际使用时，可增加工件表面多样性效果，如可产生特定的光泽效果和光学效果。

Description

真空镀膜方法、真空镀膜设备以及镀膜元件和外壳

技术领域

本发明关于物理气相沉积形成镀膜的技术，尤其涉及一种真空镀膜方法及其使用的真空镀膜设备，以及由该方法制得的镀膜元件和外壳。

背景技术

物理气相沉积(Physical vapour deposition，以下简称为PVD)工艺是在真空环境中将欲镀材料，例如金属元素，采用溅射或蒸发等方式转移到工件表面，以在工件表面形成厚度均一的膜层，从而实现使工件表面具有特殊的效果，例如金属光泽、光学效果等。

以获得光学效果为例，通常利用PVD工艺在工件表面形成光学镀膜，如半透膜。采用传统的PVD工艺进行光学镀膜时，往往追求工件表面镀膜膜厚的均一，这就使很多具有半透效果的产品在各个位置的透光率都是相同不变，只能实现单一的效果。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种使工件具有渐变镀膜厚度的真空镀膜方法及其使用的真空镀膜设备。

以及提供一种采用该真空镀膜方法获得的、具有渐变镀膜层的镀膜元件。

一种真空镀膜方法，其包括以下步骤：

将待镀膜工件置于真空镀膜室内的支架上；

在待镀膜工件与镀膜源之间设置遮挡片；

在工件表面真空镀膜，并在工件表面被遮挡片所遮挡的区域形成渐变镀层。

一种真空镀膜设备，其包括真空镀膜室，所述真空镀膜室内设有镀膜源以及与所述镀膜源相对的工件支架，所述工件支架与镀膜源之间设有遮挡片。

一种由上述真空镀膜方法形成的镀膜元件，其包括镀膜元件本体以及形成于所述本体上的镀膜，所述镀膜包括第一镀膜部分和第二镀膜部分，所述第一镀膜部分是均匀的镀膜层，所述第二镀膜部分是渐变镀层。

以及，一种由上述真空镀膜方法形成的外壳，其包括壳体以及形成于所述壳体上的镀膜，所述镀膜包括第一镀膜部分和第二镀膜部分，所述第一镀膜部分是均匀的镀膜层，所述第二镀膜部分是渐变镀层。

与现有技术相比，所述真空镀膜方法及其镀膜设备通过在镀膜源和待镀膜工件之间设置遮挡片，在镀膜时，可以在工件的特定区域形成厚度渐变的镀膜层，由此形成具有渐变镀膜层的镀膜元件或便携式电子装置的外壳。而且，具有镀膜层的镀膜元件或外壳表面在外观上表现一致，在实际使用时可增加它们表面的多样性效果，如产生特定的光泽效果和光学效果。

附图说明

图1是本发明第一实施例的真空镀膜设备的结构示意图；

图2是本发明第一实施例的真空镀膜方法流程图；

图3是采用图1中的真空镀膜设备进行真空镀膜的结构示意图；

图4是沿图3中的IV-IV截面的结构示意图；

图5是本发明第二实施例的真空镀膜设备的局部结构示意图；

图6是图5中的镀膜设备形成的镀膜分区示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，是本发明第一实施例提供的真空镀膜设备10，该设备10包括真空镀膜室12、设置于镀膜室12内的镀膜源14和工件支架16。镀膜源14和工件支架16相对设置，在镀膜源14和工件支架16之间设置有一个遮挡片18。工件支架16上放置有待镀膜工件19，该工件19可以是后面形成的镀膜元件的本体或者是手机等便携式电子装置外壳的壳体。

真空镀膜室12可以是通常所用的镀膜室12，本实施例的镀膜室12为磁控溅射镀膜室，并且是卧式连续镀膜机的真空镀膜室。镀膜室12内的真空度一般为1-8×10^-2Pa，优选为3×10^-2Pa。镀膜源14采用溅射靶材，如果采用蒸发镀方式，则镀膜源14为蒸发源。

镀膜源14的材质是所需镀膜的材质，如锡、铝或不锈钢等材质，具体可根据实际需要选择，本实施例以锡靶为例。

工件19固定于支架16上，其欲镀膜的表面面对镀膜源14。工件19的基材选用聚碳酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等透明素材。采用这种原料的塑胶基材可以通过各种方法制备得到，例如，可以通过将现有的各种塑胶基材裁切得到，也可以通过直接注塑成型得到。所述注塑成型的方法例如可以通过使用住友SE180DU注塑成型机进行注塑成型，获得塑胶基材。

遮挡片18具体可位于从镀膜源14溅射出的镀膜源分子或原子沉积至工件19的路径中，例如，遮挡片18距工件19表面2cm。遮挡片18可以是一个无孔的实体结构，并采用溅射材料不可穿透的材质，并且不与溅射材料以及镀膜室12内工作气体反应。遮挡片18的形状、大小以及相对工件19的高度等因素都影响透光率的变化梯度，因此，为使渐变达到设计需要的效果，遮挡片18的形状、大小以及高度由具体的需求而定。遮挡片18与工件19镀膜表面平行放置，遮挡片18的形状与欲形成渐变镀层的区域(如图1和3中的中心区域192)形状相一致。

此外，为能够适应不同具体需求，遮挡片18可以通过一个调整机构来调整其相对工件19的距离，也就是遮挡片18相对于工件19的高度。例如，在工件支架16上设置有一个调整装置162，该调整装置162包括一个立柱164和可沿着立柱164上下滑动的滑动臂166，遮挡片18与滑动臂166相连。通过上下滑动该滑动臂166，即可调整遮挡片18相对于工件19的距离。

请结合图1参阅图2，图2显示本发明实施例的真空镀膜方法流程，其包括以下步骤：

(a)放置待镀膜工件19于真空镀膜室12内的支架16上；

(b)在待镀膜工件19与镀膜源14之间设置遮挡片18；

(c)在工件19表面真空镀膜，并在工件19表面被遮挡片18所遮挡的区域形成渐变镀层。

通常在将工件19放置于支架16之前，先对工件19欲镀膜表面进行表面预处理，例如对工件表面进行清洗、静电除尘及喷涂底漆等过程。

清洗的条件包括使用浓度为70％的酒精和3019无尘布，清洗车间必须是无尘车间，至少是十万级的洁净度。具体操作为，在室温下用无尘布蘸上酒精沿同一方向清洗基材。一般清洗1分钟左右为宜。

静电除尘是将清洗处理后的基材放入静电除尘室，基材装夹在夹具上后安装在自动线上，慢慢往前运行，经过静电除尘室时开始除尘，除尘时间在30秒左右，除尘结束后还要经过二次静电除尘室除尘，时间相同。

底漆喷涂是在喷涂车间进行，要求车间洁净度是1万级的，自动线上五抓的转速设为5转/分钟，自动线前进的速度设为4米/秒，涂料选用科秀8000，涂料粘度设为8″75-8″85，优选为8″80，喷涂湿度为40-70％RH，优选为60％RH，喷涂温度为15-25℃，优选为20℃，底漆膜厚控制在15微米左右。

经过上述喷涂后，进一步将喷涂表面流平，使塑胶表面的涂料分布均匀一致，此时，五抓转速为5转/分钟，自动线前进速度为2米/秒，流平时间在10-20分钟，优选为15分钟。

流平后再经过红外线IR烘烤，烘烤条件是在40-60℃，优选为50℃，烘烤时间在25-35分钟，优选为30分钟，五抓转速和自动线前进速度同喷涂时的速度。

烘烤后再进行紫外UV固化，是基材喷了涂料后在UV光能量的照射下固化，UV能量在800-1200mj/cm²，优选为1000mj/cm²，固化时间在1-3分钟，优选为2分钟。

工件19经过上述处理后，再放置于支架16上进行磁控溅射镀膜。先在待镀膜工件19与镀膜源14之间设置遮挡片18，以遮挡镀膜源14溅射出的镀膜源分子或原子直接沉积至于工件19的局部区域。如图3所示，本实施例中，该局部区域为工件19的中心区域192，也就是需要形成透光率渐变的区域。其中，优选地，中心区域192、遮挡片18以及镀膜源14的中心共线。

此外，可通过调整机构来调整遮挡片18相对工件19的高度，以获得所需的透光率渐变的区域。而且，如果工件19需要镀膜的区域大小与以前不同，还可以更换遮挡片18，或者调整遮挡片18相对于工件19的高度。例如，为获得一个圆形的渐变区域，其直径为5.5cm，中心透光率为25％，渐变类型为透光率从中心向边缘逐渐减小，则可采用的遮挡片18的大小为4.8cm，遮挡片18距工件19表面2cm，并使遮挡片18与工件19镀膜表面平行放置。

放置并调整好工件19及遮挡片18后，对镀膜室12抽真空以进行溅镀，即进行步骤(c)。镀膜室12的真空度一般为1-8×10^-2Pa，优选为3×10^-2Pa。然后进行氧气RF(射频)清洗，清洗时间一般为1-3分钟，优选为2分钟，功率为600-900W，优选为800W。当真空度到2-5×10^-3Pa时，优选为3×10^-3Pa时，通入工作气体，如氩气等惰性气体。氩气的主要作用是：氩气离子化后，利用被离化了的氩离子在电场作用下对镀膜源14进行溅射，溅射出的镀膜源分子或原子沉积到工件19表面形成膜层。

在磁控溅镀时，真空度控制在1-8×10^-1Pa，优选为5×10^-1Pa，工件19到镀膜源14的距离设为15cm，然后进行磁控溅射镀锡。根据透光率的不同要求，溅射的时间和功率也不同，素材的整体透光率要求若在可见分光光度计WFJ2100型550nm处为4.5％，则选择的功率为4.5kw，时间一般为2s。

经过磁控溅镀后，在工件19表面没有遮挡的位置均匀的镀了层锡，透光率为4.5％，遮挡位置的锡层厚度从边沿到中心逐渐减小，其中心透光率为25％。

具体地，在溅镀后，形成镀膜元件，即包括工件19和形成于其上的镀膜层17。如图4所示，镀膜层17包括第一镀膜部分172和第二镀膜部分174。第一镀膜部分172是均匀的镀膜层，透光率为4.5％。第二镀膜部分174是渐变镀层，其中心透光率为25％，从边沿到中心透光率由25％递减至4.5％。

这种渐变的形成主要是利用真空镀膜的绕射性，通过设置遮挡片18，阻挡大量锡金属原子团直接沉积在工件19表面的中心区域192，使少数锡金属原子团能够从遮挡片18的侧面以一定角度，例如按照如图4所示的溅射虚线15沉积在工件19表面的中心区域(图中的溅射线15仅为示意，实际上真空镀膜的绕射可以是曲线)，以遮挡片18在工件19上的投影为中心，从该投影边缘向中心沉积的原子团数量逐渐减少，从而实现镀膜膜厚以及透光率的逐渐变化。

另外，在完成具有渐变效果的镀膜层后，进一步在镀膜层上进行静电除尘和喷涂后处理过程，这两种处理步骤与前述的原始工件表面的静电除尘和喷涂处理方法相同。其中喷涂包括形成中漆和面漆等保护漆，其中，中漆可以掺以色彩，面漆为透明较硬的材料。

上述镀膜方法应用于制造便携式电子装置如手机、相机等的外壳镀膜时，与镀膜元件的镀膜形成过程相同。最后形成的便携式电子装置的外壳包括壳体和形成于壳体上的镀膜层。壳体可以根据需要采用所需的材质如金属或塑料等，镀膜层可以是如上所述的镀膜元件的镀膜层17。

请参阅图5，是本发明第二实施例提供的真空镀膜设备20内部结构示意图。本实施例中的设备20与第一实施例中的真空镀膜设备20结构基本相同，主要不同之处在于遮挡片18的放置方式不同，图4中的元件与第一实施例中相同的元件采用同一标号，在此不再赘述。

在本实施例中，遮挡片18不平行于工件19，即遮挡片18相对工件19，即工件支架16倾斜一定角度，因而，遮挡片18与工件19或支架16成一夹角，具体夹角的角度可按照实际所需的效果来设定。遮挡片18的这种倾斜的放置方式，也能够形成渐变的镀膜层厚度，不同在于其呈现非圆周性变化。

请参阅图6，显示本实施例中遮挡片18的镀膜遮挡效果图。此时的镀膜厚度的最薄点靠近于遮挡片18倾斜较低的一侧，如图所示的O点，出现偏心现象。而等厚度线，也就是对应于等透光率线呈现椭圆或者扁圆的形状，在等透光率线上的透光率相同，例如图中示出三条等透光率线201、203、205，它们对应的透光率分别为10％，40％，40％，而中心点O的透光率为70％。由此，通过改变遮挡片18与工件19或者是支架16的夹角，可以选择得到椭圆形状的透光渐变效果，由此获得具有椭圆透光渐变的镀膜元件或外壳，更加丰富产品外观。

由以上描述可知，上述实施例的真空镀膜方法，通过在镀膜源14和工件19之间设置遮挡片18，在镀膜时，可以在工件19的特定区域形成厚度渐变的镀膜层，以形成镀膜元件或外壳。而且，镀膜元件或外壳表面在外观表现一致，由此增加其表面特定的光泽效果和光学效果。例如，当用来形成光学镀膜时，可以在镀膜元件或外壳特定区域实现透光率逐渐连续的变化。在背光灯打开的情况下，通过该方法形成的镀膜元件或外壳可以表现出明显的渐变效果，并且能够保证在没有背光灯的情况下产品外观一致。因而，本发明极大的丰富了半透产品的外观，为半透产品的制作与设计提供了新的思路。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种真空镀膜方法，其包括以下步骤：

将待镀膜工件放置于真空镀膜室内的支架上；

在待镀膜工件与镀膜源之间设置遮挡片；

在工件表面进行真空镀膜，并在工件表面被遮挡片所遮挡的区域形成渐变镀层。

2、如权利要求1所述的真空镀膜方法，其特征在于，在放置所述待镀膜工件于真空镀膜室之前，对工件进行经过表面预处理。

3、如权利要求1所述的真空镀膜方法，其特征在于，所述表面预处理包括对工件表面进行清洗、静电除尘及喷涂底漆。

4、如权利要求1所述的真空镀膜方法，其特征在于，还包括调整所述遮挡片相对于待镀膜工件的距离。

5、一种真空镀膜设备，其包括真空镀膜室，所述真空镀膜室内设有镀膜源以及与所述镀膜源相对的工件支架，其特征在于，所述工件支架与镀膜源之间设有遮挡片。

6、如权利要求5所述的真空镀膜设备，其特征在于，所述遮挡片平行于所述工件支架或者相对所述工件支架倾斜。

7、如权利要求5所述的真空镀膜设备，其特征在于，所述工件支架上设置有一个调整装置，所述调整装置与所述遮挡片相连接以调整遮挡片相对于工件的距离。

8、一种由权利要求1所述的真空镀膜方法形成的镀膜元件，其包括镀膜元件本体以及形成于所述本体上的镀膜，其特征在于，所述镀膜包括第一镀膜部分和第二镀膜部分，所述第一镀膜部分是均匀的镀膜层，所述第二镀膜部分是渐变镀层。

9、如权利要求8所述的镀膜元件，其特征在于，所述镀膜元件是具有预定透光率的光学膜片，在所述第二镀膜部分的透光率由其中心向外递减。

10、一种由权利要求1所述的真空镀膜方法形成的外壳，其包括壳体以及形成于所述壳体上的镀膜，所述镀膜包括第一镀膜部分和第二镀膜部分，所述第一镀膜部分是均匀的镀膜层，所述第二镀膜部分是渐变镀层。