CN101892452B - 在塑料工件上形成电磁干扰防护层的方法 - Google Patents
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Abstract
一种在塑胶工件上形成电磁干扰防护层的方法，包含以下步骤：于一个被设置在一个治具的塑胶工件的一内表面电浆聚合一层中间层；及在电浆聚合后，于该被设置在该治具的塑胶工件的中间层上溅镀一层电磁干扰防护层。另外，本发明也提供另一种在塑胶工件上形成电磁干扰防护层的方法，包含以下步骤：电浆清洗一个被设置在一个治具的塑胶工件的一内表面；及在电浆清洗后，于该被设置在该治具的塑胶工件的内表面上溅镀一层电磁干扰防护层。
Description
技术领域
本发明涉及一种形成电磁干扰(electromagnetic interference，EMI)防护层(shielding layer)的方法，特别是涉及一种在塑料(plastic)工件上形成电磁干扰防护层的方法。
背景技术
现阶段可携式(portable)数码电子产品(electronic product)持续地轻薄短小化，电磁波对于电子设备的干扰也无处不在。为了确保电子设备在复杂的电磁环境中能够正常地运作，同时减少电磁波对人体的不良影响，开发EMI防护则成为了数码电子产品不可或缺的重要课题。
参图1，一种在塑料工件上形成电磁干扰防护层的现有方法，包含以下步骤：
(1)喷砂(sand blasting process)一个塑料工件的一个内表面以粗化(roughen)该塑料工件的内表面；
(2)于喷砂处理后，湿式清洗(wet cleaning)该塑料工件的内表面以移除残留在该塑料工件的内表面上的有机污染物；
(3)于湿式清洗后，烘烤(baking)该塑料工件借以排除该塑料工件的残留水气；及
(4)于烘烤后，于该塑料工件的内表面上溅镀(sputtering)一层电磁干扰防护层。
该现有方法主要是利用喷砂处理来增加该塑料工件的内表面的表面积，借以使得该电磁干扰防护层于附着在该塑料工件的内表面时的表面积得以提升，并增加该电磁干扰防护层的附着性(adhesion)。
然而，该现有方法不论是在喷砂处理或是在湿式清洗、烘烤处理等过程中，皆须使用到不同的设备、治具及人力；此外，碍于该塑料工件于实施电磁干扰防护层的溅镀前已透过喷砂处理来粗化其内表面，因而导致沉积在该塑料工件的内表面上的电磁干扰防护层的平均厚度至少需大于足够覆盖已被粗化的内表面并满足电磁波干扰防护功效的厚度，举例来说，以铜(Cu)或不锈钢(stainless steel)所构成的电磁干扰防护层是分别至少需0.5μm与0.1μm。因此，制造成本不但因不同的治具需求量而提升；此外，也耗费许多工时。
经由上述说明可知，如何在数码电子产品用的塑料工件(机壳)的内表面上形成电磁干扰防护层的整体制程上，降低制造成本并缩减制作工时，是此技术领域者所需改进的课题。
发明内容
本发明的目的是在提供一种在塑料工件上形成电磁干扰防护层的方法。
本发明的另一目的，也是在提供一种在塑料工件上形成电磁干扰防护层的方法。
本发明在塑料工件上形成电磁干扰防护层的方法，包含以下步骤：
a.于一个被设置在一个治具的塑料工件的一内表面电浆聚合(plasmapolymerization)一层中间层；及
b.在步骤a.后，于该被设置在该治具的塑料工件的中间层上溅镀一层电磁干扰防护层；
其中，所述治具是被设置在一个电浆聚合系统的一个反应室内的一个载台实施电浆聚合，且所述电浆聚合反应是经由使用所述电浆聚合系统的一个电浆源对所述其反应室内的一个电极板提供一输出功率来裂解一被引入于所述反应室内的含硅气体分子所实施；所述电浆聚合系统的电浆源具有一交流电源，且使用一个双频电源供应器来作为该电浆聚合系统的电浆源，所述交流电源的频率是300kHz～3MHz的中频与3MHz～30MHz的高频的组合；提供于所述反应室的电极板的输出功率所构成的功率密度是介于0.5kW/m2～2.5kW/m2间；所述含硅气体分子是硅烷类、硅氧烷类、硅氮烷类或前述含硅气体分子的组合。
此外，本发明另一种在塑料工件上形成电磁干扰防护层的方法，包含以下步骤：
A.电浆清洗(plasma cleaning)一个被设置在一个治具的塑料工件的一内表面；及
B.在步骤A.后，于该被设置在该治具的塑料工件的内表面上溅镀一层电磁干扰防护层；
其中，电浆清洗是经由使用一个电浆清洗系统的一个电浆源对一个电浆清洗室内的一个电极板提供一输出功率来裂解一被引入所述电浆清洗室内的表面改质用的气体分子所实施；所述电浆清洗系统的电浆源具有一交流电源，且使用一个双频电源供应器来作为该电浆清洗系统的电浆源，所述交流电源的频率是选自30kHz～300kHz的低频与300kHz～3MHz的中频的组合、300kHz～3MHz的中频舆3MHz～160MHz的高频的组合，或30kHz～300kHz的低频舆3MHz～160MHz的高频的组合；提供于所述电浆清洗室的电极板的输出功率所构成的功率密度是介于3.3kW/m2～8.3kW/m2间；所述表面改质用的气体分子是含有氧气与氩气。
本发明的有益效果在于：在数码电子产品用的塑料工件(机壳)的内表面上形成电磁干扰防护层的整体制程上，降低制造成本并缩减制作工时。
附图说明
图1是一流程图，说明一种在塑料工件上形成电磁干扰防护层的现有方法；
图2是一流程图，说明发明在塑料工件上形成电磁干扰防护层的方法的一第一优选实施例；
图3是一流程图，说明本发明在塑料工件上形成电磁干扰防护层的方法的一第二优选实施例。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：
参阅图2，本发明在塑料工件上形成电磁干扰防护层的方法的一第一优选实施例，包含以下步骤：
a.于一个被设置在一个治具的塑料工件的一内表面电浆聚合一层中间层；及
b.在步骤a后，于该被设置在该治具的塑料工件的中间层上溅镀一层电磁干扰防护层。
优选地，该治具是被设置在一个电浆聚合系统(plasma polymerizationsystem)的一个反应室内的一个载台实施电浆聚合，且该电浆聚合系统的反应室内具有一介于40℃～80℃间的工作温度。更优选地，该电浆聚合系统的反应室内的工作温度是介于35℃～65℃间。
优选地，该电浆聚合系统的反应室具有一介于1.0×10-1Torr～8.0×10-1Torr间的工作压力；且适用于本发明的塑料工件是由聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物(acrylonitrile-butadiene-styrene，ABS)、聚乙烯(polyethylene，PE)、聚丙烯(polypropylene，PP)或其混合物所构成。
优选地，该电浆聚合反应是经由使用该电浆聚合系统的一个电浆源(plasma source)对该反应室内的一个电极板提供一输出功率来裂解一被引入于该反应室内的含硅(Si)气体分子所实施。
优选地，该电浆聚合系统的电浆源具有一交流电源，且该交流电源的频率是选自300kHz～3MHz的中频、3MHz～30MHz的高频或前述频率的组合；提供于该反应室的电极板的输出功率所构成的功率密度是介于0.5kW/m2～2.5kW/m2间。
此处值得说明的是，为了避免该塑料工件因电浆聚合过程中遭受离子轰击(ion bombardment)所导致的软化问题，本发明该第一优选实施例是使用双频(dual-frequency)电源供应器来作为该电浆聚合系统的电浆源，透过组合高频交流电源与中频交流电源并调整提供于该电浆聚合系统的反应室内的电极板的输出功率值，借以降低因离子轰击所累积于该塑料工件的内表面的高温，并提升含硅气体分子于裂解过程中的电浆密度。因此，更优选地，该交流电源的频率是组合350kHz～2MHz的中频、13.5MHz～27MHz的高频，且提供于该电浆聚合系统的反应室内的电极板的输出功率所构成的功率密度是介于0.5kW/m2～1.5kW/m2间。
优选地，该含硅气体分子是硅烷类(silanes)、硅氧烷类(siloxanes)、硅氮烷类(silazanes)或前述含硅气体分子的组合。适用于本发明的含硅气体分子是六甲基二硅氧烷(hexamethyldisiloxane；简称HMDSO；化学式为C6H18Si2O)，或六甲基二硅氮烷(hexamethyldisilazane；简称HMDSZ；化学式为C6H19Si2N)。
此处值得说明的是，当该中间层的厚度不足时，将可能因无法良好地覆盖住整个塑料工件的内表面，导致未良好覆盖住的表面处的附着力变差，产品可靠度变差；相反地，当该中间层的厚度过大时，将可能因该中间层本身的内聚力(cohesive force)或应力过大，导致对塑料工件的接着性与附着力变差。因此，优选地，该中间层的厚度是介于0.5μm～2.5μm间；且电浆聚合的时间是介于60秒～300秒间。更优选地，该中间层的厚度是介于1.0μm～2.5μm间；且电浆聚合的时间是介于150秒～300秒间。
优选地，该电磁干扰防护层是由厚度介于200nm～500nm间的铜或厚度介于20nm～50nm间的不锈钢所构成。
再参图2，在本发明该第一优选实施例中，于该步骤a.前还依序包含烘烤该塑料工件与电浆清洗该被设置于该治具的塑料工件的内表面；其中，借由烘烤的实施来移除残留在该塑料工件内的湿气。
优选地，电浆清洗是经由使用一个电浆清洗系统(plasma cleaningsystem)的一个电浆源对一个电浆清洗室内的一个电极板提供一输出功率来裂解一被引入该电浆清洗室内的表面改质(surface modification)用的气体分子所实施。优选地，该电浆清洗系统的电浆源具有一交流电源，且该交流电源的频率是选自30kHz～300kHz的低频、300kHz～3MHz的中频、3MHz～160MHz的高频或前述频率的组合；提供于该电浆清洗室的电极板的输出功率所构成的功率密度是介于3.3kW/m2～8.3kW/m2间；该表面改质用的气体分子是含有氧气(O2)与氩气(Ar)。
优选地，该电浆清洗系统的电浆清洗室具有一介于2.0×10-2Torr～8.0×10-2Torr间的工作压力；且电浆清洗的时间是介于40秒～150秒间。
此处值得一提的是，本发明是采用干式清洗(dry cleaning)来取代现有技术所使用的湿式清洗。透过氧电浆来破坏吸附于该塑料工件的内表面的有机污染物(如，大分子有机物)的键结(如，C-H、C-C、C＝C、C-O、C-N等键)，以使得经断键后的有机分子得以与氧电浆形成H2O、CO、CO2等分子；同时，透过抽气系统以将前述H2O、CO、CO2等分子带离该电浆清洗系统的电浆清洗室，进而避免因吸附于该塑料工件的内表面的有机污染物破坏后续电磁干扰防护层的附着性。
此处电浆清洗所需注意的地方也相同于前段所提的电浆聚合所需注意的地方。本发明该第一优选实施例是使用双频电源供应器来作为该电浆清洗系统的电浆源。因此，更优选地，该电浆清洗系统的电浆源的交流电源的频率是组合50kHz～150kHz的低频与350kHz～2.7MHz的中频、50kHz～150kHz的低频与13.5MHz～100MHz的高频或350kHz～2.7MHz的中频与13.5MHz～100MHz的高频，且提供于该电浆清洗系统的电浆清洗室内的电极板的输出功率所构成的功率密度是介于3.5kW/m2～5kW/m2间。举例来说，适用于本发明该电浆清洗系统的电浆源的交流电源的频率，是组合2MHz与13.56MHz或是组合2MHz与60MHz。
优选地，设置有该塑料工件的治具是自该电浆清洗系统的电浆清洗室中被传输至一个呈减压态的第一缓冲室，并自该第一缓冲室被传输至该电浆聚合系统的反应室中实施该电浆聚合。优选地，设置有该塑料工件的治具是自该电浆聚合系统的反应室中被传输至一个呈减压态的第二缓冲室，并自该第二缓冲室被传输到一个溅镀系统(sputtering system)的一个反应室中实施该溅镀。
由本发明该第一优选实施例的方法所形成的电磁干扰防护层经百格测试(ASTM 3359D)后，其附着性为5B。
参阅图3，本发明在塑料工件上形成电磁干扰防护层的方法的一第二优选实施例，包含以下步骤：
A.电浆清洗一个被设置在一个治具的塑料工件的一内表面；及
B.在步骤A.后，于该被设置在该治具的塑料工件的内表面上溅镀一层电磁干扰防护层
优选地，在本发明该第二优选实施例中，于该步骤A.前还包含烘烤该塑料工件借以移除残留在该塑料工件内的湿气。
本发明该第二优选实施例所使用的电浆清洗的细部条件以及该电磁干扰防护层的厚度要求是相同于该第一优选实施例，于此不再多加赘述。
由本发明该第二优选实施例所形成的电磁干扰防护层经百格测试(ASTM 3359D)后，其附着性为5B。
归纳上述，本发明在塑料工件上形成电磁干扰防护层的方法，不需使用到大量的治具，也不需耗费工时来沉积足够厚度的电磁干扰防护层；因此，可降低制造成本并缩减制作工时，所以确实能达成本发明的目的。
Claims (9)
1.一种在塑料工件上形成电磁干扰防护层的方法，其特征在于，其包含以下步骤：
a.于一个被设置在一个治具的塑料工件的一内表面电浆聚合一层中间层；及
b.在步骤a后，于所述被设置在所述治具的塑料工件的中间层上溅镀一层电磁干扰防护层；
其中，所述治具是被设置在一个电浆聚合系统的一个反应室内的一个载台实施电浆聚合，且所述电浆聚合反应是经由使用所述电浆聚合系统的一个电浆源对所述反应室内的一个电极板提供一输出功率来裂解一被引入所述反应室内的含硅气体分子所实施；所述电浆聚合系统的电浆源具有一交流电源，且使用一个双频电源供应器来作为该电浆聚合系统的电浆源，所述交流电源的频率是300kHz～3MHz的中频与3MHz～30MHz的高频的组合；提供于所述反应室的电极板的输出功率所构成的功率密度介于0.5kW/m2～2.5kW/m2间；所述含硅气体分子是硅烷类、硅氧烷类、硅氮烷类或前述含硅气体分子的组合。
2.根据权利要求1所述的在塑料工件上形成电磁干扰防护层的方法，其特征在于：所述反应室具有一介于35℃～65℃间的工作温度。
3.根据权利要求1所述的在塑料工件上形成电磁干扰防护层的方法，其特征在于：所述中间层的厚度介于0.5μm～2.5μm间；且电浆聚合的时间介于60秒～300秒间。
4.根据权利要求3所述的在塑料工件上形成电磁干扰防护层的方法，其特征在于：所述电磁干扰防护层是由厚度介于200nm～500nm间的铜或厚度介于20nm～50nm间的不锈钢所构成。
5.根据权利要求2所述的在塑料工件上形成电磁干扰防护层的方法，其特征在于：于所述步骤a前还包含电浆清洗所述被设置于所述治具的塑料工件的内表面。
6.根据权利要求5所述的在塑料工件上形成电磁干扰防护层的方法，其特征在于：电浆清洗是经由使用一个电浆清洗系统的一个电浆源对一个电浆清洗室内的一个电极板提供一输出功率来裂解一被引入所述电浆清洗室内的表面改质用的气体分子所实施；所述电浆清洗系统的电浆源具有一交流电源，且所述交流电源的频率是选自30kHz～300kHz的低频、300kHz～3MHz的中频、3MHz～160MHz的高频或前述频率的组合；提供于所述电浆清洗室的电极板的输出功率所构成的功率密度介于3.3kW/m2～8.3kW/m2间；所述表面改质用的气体分子含有氧气与氩气。
7.根据权利要求6所述的在塑料工件上形成电磁干扰防护层的方法，其特征在于：设置有所述塑料工件的治具自所述电浆清洗系统的电浆清洗室中被传输至一个呈减压态的第一缓冲室，并自所述第一缓冲室被传输至所述电浆聚合系统的反应室中实施所述电浆聚合；设置有所述塑料工件的治具自所述电浆聚合系统的反应室中被传输至一个呈减压态的第二缓冲室，并自所述第二缓冲室被传输到一个溅镀系统的一个反应室中实施所述溅镀。
8.一种在塑料工件上形成电磁干扰防护层的方法，其特征在于，其包含以下步骤：
A.电浆清洗一个被设置在一个治具的塑料工件的一内表面；及
B.在步骤A后，于所述被设置在所述治具的塑料工件的内表面上溅镀一层电磁干扰防护层；
其中，电浆清洗是经由使用一个电浆清洗系统的一个电浆源对一个电浆清洗室内的一个电极板提供一输出功率来裂解一被引入所述电浆清洗室内的表面改质用的气体分子所实施；所述电浆清洗系统的电浆源具有一交流电源，且使用一个双频电源供应器来作为该电浆清洗系统的电浆源，所述交流电源的频率是选自30kHz～300kHz的低频与300kHz～3MHz的中频的组合、300kHz～3MHz的中频与3MHz～160MHz的高频的组合，或30kHz～300kHz的低频与3MHz～160MHz的高频的组合；提供于所述电浆清洗室的电极板的输出功率所构成的功率密度介于3.3kW/m2～8.3kW/m2间；所述表面改质用的气体分子含有氧气与氩气。
9.根据权利要求8所述的在塑料工件上形成电磁干扰防护层的方法，其特征在于：所述电磁干扰防护层是由厚度介于200nm～500nm间的铜或厚度介于20nm～50nm间的不锈钢所构成。
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