CN1760404A - 一种塑料基材不导电金属化的制造方法及其结构 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种塑料基材不导电金属化的制造方法及其结构，主要是于塑料基材表面进行多层的金属蒸着处理所达成，其中该金属蒸着是利用金属材料的物性，使金属蒸着于塑料基材后能维持不导电的状况；藉此，通过本发明所制造的塑料基材表面可具有显著的金属光泽，但对于电磁波却可保有不具遮蔽性的可通过特性；可在通讯器材上应用，例如：在携带电话的外壳组件应用，可达到不会对电磁波传输与接收造成吸收或反射等干扰，进而能够维持高通讯品质的特性；藉此，本发明所提出在塑料基材上进行金属蒸着的方法，不仅能够符合市场对具有金属外观塑料组件的需求，且又能突破外壳不导电、不干扰电磁波传输与接收品质的限制。
Description
技术领域
本发明是关于一种塑料基材不导电金属化的制造方法及其结构，更具体而言之，尤指关于电子、通讯、信息等相关产品的塑料外壳或组件的不导电金属化制造技术。
背景技术
新世代无线通讯手机产品，随着个人化、流行化趋势的演变，对于具有金属外观表面装饰的需求有愈显强烈的趋势；虽然直接采用金属或合金素材即可符合需求；但值得注意的是，若直接采用金属素材，对于机构组件的加工程序而言，不仅成本较高且耗费工时；况且，受限于导电金属对电磁波具有遮蔽性(金属屏蔽效应)，以致在内建天线(Internal antenna)的通讯手机应用时，该金属外壳将造成对电磁波传输与接收的屏蔽干扰，进而影响通讯品质，显非可行之道；
此外，目前产业界亦有尝试藉以射出成型的塑料组件作为电子产品的外壳，再透过传统的电镀、电阻热式真空蒸着、真空溅镀(sputtering)、电子枪真空蒸着(Electron beam)等加工方法，进行塑料基材的表面金属涂布作业；前述方法，虽然能够达到在塑料基材表面形成金属光泽的效果，然而该金属膜层是具有导电特性者，因此对于电磁波的传输或接收将造成干扰的负面效应，以致在内建天线的无线通讯产品应用上，将引起通讯中断或干扰等收讯不良的品质问题；
为解决前述于塑料基材表面形成金属层后，所造成的电磁波干扰问题，产业界研发出如下的诸多方案，例如：藉由精确的膜厚控制，以取得不导电或对电磁波无干扰的效果，但因为能够达到此一效果的膜厚仅在＜200angstrom的范围，以传统电镀技术而言，其所产生的镍-铜-镍薄膜厚度在数个micro-meter以上，且电镀制程原本就是利用塑料基板导电化之后，进行膜层的堆栈者，因此必然无法取得符合的不导电效果；
而在真空蒸着方面，虽然能够经由膜厚控制达到＜200angstrom，但因为此一膜厚并不足以提供市场需要的金属光泽，再者，通讯手机塑料组件的几何形状为三次元变化，蒸着能否达到各部的均匀膜厚，亦是一大困难。
经过以上的说明可知，直接使用传统技术，并无法同时符合达到市场的金属光泽需求，且无法确保膜层各部份皆能维持不导电、不干扰电磁波的特性。
为提高国内在通讯手机产业的整体竞争力，本发明是针对新世代通讯产品塑料组件的实际需求，开发出一种同时具有不干扰电磁波传输或接收、且兼具充分金属光泽的通讯产品塑料组件金属化制造方法；技术上，本发明必须整合二项技术，包括：其一，塑料组件表面不导电金属化；其二，底涂、中涂与面涂喷漆技术。
发明内容
本发明的主要目的，是在于提供一种塑料基材不导电金属化的制造方法及其结构，通过本发明的制造方法，可将金属镀膜层成型于塑料基材的表面底涂与中涂之间，配合外加的面涂，使得所制造的产品不但具有充分的金属光泽、而且对电磁波传输与接收不具干扰或中断影响。
为达到上述发明目的所采用的技术方案如下：一种塑料基材不导电金属化的制造方法，其主要是先取一塑料基材，接着于塑料基材上蒸着一金属膜层，并控制该金属膜层的厚度符合不导电要求，待金属膜层固化成型后，于前述金属膜层表面，再叠置蒸着另一金属膜层，藉此于塑料基材上形成复数层的不导电金属镀模，而令塑料基材具有多层金属镀膜但保持不导电状态。
各金属膜层所用的金属材料，可为不同者；例如：可为第一层为铬、第二层为锡、第三层为锡、第四层为铬或第一层为锡、第二层为铬、第三层为锡、第四层为铬或其它的组合方法；其它的金属材料，例如：铝、镍、钛、不锈钢、铜亦可搭配使用。
一种塑料基材不导电金属化的结构，其主要是于一塑料基材表面蒸着有复数层的金属膜层结构，该各金属膜层是为连续堆栈，且各金属膜层为不导电结构。
该塑料基材表面进行金属蒸着之前，塑料基材表面可先进行喷涂底漆作业。
一种塑料基材不导电金属化的制造方法，其主要是先取一塑料基材，接着于塑料基材上蒸着一金属膜层，控制该金属膜层的厚度符合不导电条件，待金属膜层固化成型后，于前述金属膜层表面，蒸着一氧化物层；再于金属膜层表面蒸着另一金属膜层，藉此于塑料基材上形成复数层的不导电金属膜层，而令塑料基材保持不导电状态。
该塑料基材表面进行金属蒸着之前，塑料基材表面可先进行喷涂底漆作业。
该氧化物层可为SiO(silicon mono-oxide)所构成。
该氧化物层可为SiO2(silicon dioxide)所构成。
该氧化物层可为ZrO2(Zirconium dioxide)所构成。
根据权利要求该氧化物层可为TiO2(titanium dioxide)。
一种塑料基材不导电金属化的结构，其主要是于一塑料基材表面蒸着有复数层的金属膜层结构及氧化物层结构，且金属膜层与氧化物是交错堆栈者，而该各金属膜层为不导电结构。
一种塑料基材不导电金属化的制造方法，其主要是先取一塑料基材，接着于塑料基材上蒸镀一金属镀膜，控制该金属镀膜厚度符合不导电条件，通入氧气于该金属膜层，待金属膜层表面氧化后，再于金属膜层表面蒸着另一金属镀膜，藉此于塑料基材上形成复数层的不导电金属镀模，而令塑料基材保持不导电状态。
一种塑料基材不导电金属化的制造方法，其主要是先取一塑料基材，接着于塑料基材上蒸镀一金属镀膜，控制该金属镀膜厚度符合不导电条件，接着，可直接将蒸着机腔体打开，待金属膜层表面氧化后，再于金属膜层表面蒸着另一金属镀膜，藉此于塑料基材上形成复数层的不导电金属镀模，而令塑料基材保持不导电状态。
一种塑料基材不导电金属化的结构，其主要是于一塑料基材表面蒸着有复数层的金属膜层结构，该各金属膜层是连续堆栈，且各金属膜层为不导电结构，并可于各金属膜层表面形成氧化膜。
一种塑料基材不导电金属化的制造方法，其主要是先取一塑料基材，接着于塑料基材上蒸着一金属膜层，控制该金属膜层的厚度符合不导电条件，接着，通入惰性气体，待金属膜层定化成型后，再于金属膜层表面蒸着另一金属膜层，藉此于塑料基材上形成复数层的不导电金属膜层，而令塑料基材保持不导电状态。
通过本发明的制造方法，可将金属镀膜层成型于塑料基材的表面底涂与中涂之间，配合外加的面涂，使得所制造的产品不但具有充分的金属光泽、而且对电磁波传输与接收不具干扰或中断影响。通过本发明所制造的塑料基材表面可具有显著的金属光泽，但对于电磁波却可保有不具遮蔽性的可通过特性。本发明所提出在塑料基材上进行金属蒸着的方法，不仅能够符合市场对具有金属外观塑料组件的需求，且又能突破外壳不导电、不干扰电磁波传输与接收品质的限制。另外，本发明所制造的成品，可同时符合有耐磨损、耐候性、耐药品性、外型美观等需求。
附图说明
图1是本发明第一实施例的金属镀膜结构示意图。
图2是本发明第二实施例的金属镀膜结构示意图。
图3是本发明第三实施例的金属镀膜结构示意图。
图4是本发明构成的携带电话外壳局部剖视示意图。
图号说明
10塑料基材 201第一层金属膜
202第二层金属膜 203第三层金属膜
30氧化物层 40氧化膜
50携带电话 51外壳
52金属膜层
具体实施方式
关于本发明为达成上述目的，所采用的技术、手段及其它的功效，兹举几个较佳可行实施例并配合图式详细说明如后，相信本发明上述的目的、特征及其它的优点，当可由之得一深入而具体的了解；首先，兹将本发明技术所应用的材料物性原理说明如下：
其一，应用某一样品的电阻值计算原理；例如，电阻值与样品长度成正比、但和材料的导电率与样品导通面积成反比，其中导通面积为导通宽度与导通厚度的乘积，其中导通厚度可视为金属膜层的膜厚；由前述电阻值计算原理可知，首先必须选择具有最低导电率的金属材料，以目前较广泛使用在金属镀膜的材料而言，其导电率、熔点温度、蒸发热及其沸点温度等资料，详细表列说明如下：
金属镀膜材料物性表：
| 金属 | 导电率(1/cm-W) | 熔点温度(℃) | 蒸发热(KJ/mole) | 沸点温度(℃) | |
| Ti | 0.0234x106 | 1660 | 421 | 3287 | |
| Mo | 0.187 | 2617 | 598 | 4612 | |
| W | 0.189 | 3407 | 824 | 5655 | |
| Sn | 0.0917 | 232 | 295 | 2270 | |
| Al | 0.377 | 660 | 293 | 2467 | |
| Cr | 0.0774 | 1857 | 344 | 2672 | |
| Ni | 0.143 | 1453 | 370 | 2732 | |
| Zn | 0.166 | 419 | 115 | 907 | |
| Fe | 0.0993 | 1535 | 349 | 2750 |
由表中所列得知，Ti、Sn和Cr具有较低的导电率，即在某一膜厚下，其具有较高的电阻值；因此，Ti、Sn和Cr是为不导电金属镀膜的较佳首选材料；其次，透过精确的控制膜层厚度使其具有最大的电阻值，亦是达成于塑料组件形成金属不导电层的必须考量。
其二，应用蒸着膜之间的接触阻力原理，在一层不导电膜上以间隔方式再堆栈一层以上的不导电膜；其中，该各层皆允许电磁波进出，而所堆栈的金属膜虽然具有足够的金属光泽，但仍然可保持不导电状态；换言之，即本发明提供的金属镀膜方法，所镀制的金属薄膜，不会对无线通讯器材的电磁波传输或接收产生干扰，因此能够确保无线通讯器材的通讯品质。
而本发明实施例所提供的一种塑料基材不导电金属化的制造方法，其主要制程是包括可在塑料基材上先进行喷涂底漆作业，而在底漆干燥完成后(亦可不进行底漆喷涂)，可将成品置放入真空蒸着机中，进行塑料基材10的表面金属真空蒸着作业；该真空蒸着的金属膜厚度，可经由金属原料量控制或蒸着时间控制；而所蒸着形成的第一层金属膜201，必须符合不导电或对无线射频(Radio frequency)的传输或接收不产生干扰者，之后，蒸着机先暂停一段时间，例如：3~30秒后待第一层金属膜固化后，接着，再蒸着第二层金属膜202，其亦必须是不导电的金属膜层；最后，可视塑料组件表面光泽的实际需要，可再顺序暂停蒸着机、蒸着第三层金属膜203、暂停蒸着机、蒸着第四层不导电金属膜直至所需要的设计为止，其结构型态如图1所示；
藉此，即可于塑料基材表面构成具有金属光泽效果，但又不会对电磁波传输与接收造成吸收或反射等干扰。
其中，本发明各层膜所用的金属材料，实务上并不限制必需相同，例如：可为第一层为铬、第二层为锡、第三层为锡、第四层为铬或第一层为锡、第二层为铬、第三层为锡、第四层为铬或其它的组合方法；其它的金属材料，例如：铝、镍、钛、不锈钢、铜等亦可搭配使用。
值得一提者是，在蒸着金属薄膜后的塑料组件，可再进行中涂喷漆(中间程序喷漆简称：中涂)，其中可加入颜料以取得着色效果，然后再进行面涂喷漆；另外亦可不进行中涂而直接进行面涂喷漆、或在面涂喷漆中加入颜料产生着色效果。
而本发明所提供的另一种金属层不导电蒸着膜的制造方法，是在每一不导电金属膜层之间，蒸着一层氧化物层30，例如SiO(silicon mono-oxide)、SiO2(silicon dioxide)、TiO2(titanium dioxide)、ZrO2(Zirconium dioxide)、….等，并进行其与金属膜层的间隔式混合堆栈；藉由这些氧化物可以提供足够的电阻，使得所蒸着的堆栈膜层具有不导电的特性(如图2所示)；例如：可为一锡金属层、一SiO层、一锡金属层、一SiO层的搭配。
再一种不导电蒸着膜的制造方法，为在每一不导电金属膜层形成后，将氧气通入蒸镀机之中，造成金属膜层表面的氧化，使得金属表面形成一氧化膜40，然后依序进行另一层金属膜的堆栈；在实际应用中，若不通入气体，而是直接将蒸着机腔体打开后，再行关闭，亦可达到不导电金属膜表面氧化的效果；
此外，若在完成每一层金属膜蒸着后，通入的气体并非氧气，而是Argon、Helium、氮气等惰性气体，则所制造的堆栈式金属膜亦可达到不导电、不干扰电磁波传输和接收的效果。进一步明之，若在完成每一层金属膜蒸着后，不通入任何气体，只是进行短暂停止，之后、再进行不导电金属膜的蒸着堆栈，则所制造的金属堆栈膜亦具有不导电、不干扰电磁波传输和接收的效果，此即在发明原理中所说明的蒸着膜之间的接触阻力原理。
藉此，透过本发明技术所制造的塑料基材表面可具有显著的金属光泽，但对于电磁波却可保有不具遮蔽性的可通过特性；因此，在通讯器材的应用上，例如：请参阅图4所示，在携带电话50的外壳51组件应用时，该各金属膜层52可达到不会对电磁波传输与接收造成吸收或反射等干扰，进而能够维持高通讯品质的特性；藉此，本发明所提出在塑料基材上进行金属蒸着的方法，不仅能够符合市场对具有金属外观塑料组件的需求，且又能突破外壳不导电、不干扰电磁波传输与接收品质的限制，为一真正符合产业界实际需求的制造方法。
综上所述，本案发明实施例所揭示的制程，由于操作实施时，通过本发明的金属膜蒸着制造方法，可将高光泽金属膜蒸着在塑料组件表面，配合底涂喷漆、中涂喷漆和面涂喷漆，取得具有金属光泽外观、而且具有不导电、不干扰电磁波传输和接收的效果。对具有内建天线的无线通讯器材，例如个人用通讯手机的塑料外壳表面金属化，具有无可取代的功能。
Claims (15)
1.一种塑料基材不导电金属化的制造方法，其主要是先取一塑料基材，接着于塑料基材上蒸着一金属膜层，并控制该金属膜层的厚度符合不导电要求，待金属膜层固化成型后，于前述金属膜层表面，再叠置蒸着另一金属膜层，藉此于塑料基材上形成复数层的不导电金属镀模，而令塑料基材具有多层金属镀膜但保持不导电状态。
2.根据权利要求1所述的塑料基材不导电金属化的制造方法，其特征在于：各金属膜层所用的金属材料，可为不同者；例如：可为第一层为铬、第二层为锡、第三层为锡、第四层为铬或第一层为锡、第二层为铬、第三层为锡、第四层为铬或其它的组合方法；其它的金属材料，例如：铝、镍、钛、不锈钢、铜亦可搭配使用。
3.一种塑料基材不导电金属化的结构，其主要是于一塑料基材表面蒸着有复数层的金属膜层结构，该各金属膜层是为连续堆栈，且各金属膜层为不导电结构。
4.根据权利要求1所述的塑料基材不导电金属化的制造方法，其特征在于：该塑料基材表面进行金属蒸着之前，塑料基材表面可先进行喷涂底漆作业。
5.一种塑料基材不导电金属化的制造方法，其主要是先取一塑料基材，接着于塑料基材上蒸着一金属膜层，控制该金属膜层的厚度符合不导电条件，待金属膜层固化成型后，于前述金属膜层表面，蒸着一氧化物层；再于金属膜层表面蒸着另一金属膜层，藉此于塑料基材上形成复数层的不导电金属膜层，而令塑料基材保持不导电状态。
6.根据权利要求5所述的塑料基材不导电金属化的制造方法，其特征在于：该塑料基材表面进行金属蒸着之前，塑料基材表面可先进行喷涂底漆作业。
7.根据权利要求5所述的塑料基材不导电金属化的制造方法，其特征在于：该氧化物层可为SiO(silicon mono-oxide)所构成。
8.根据权利要求5所述的塑料基材不导电金属化的制造方法，其特征在于：该氧化物层可为SiO2(silicon dioxide)所构成。
9.根据权利要求5所述的塑料基材不导电金属化的制造方法，其特征在于：该氧化物层可为ZrO2(Zirconium dioxide)所构成。
10.根据权利要求5所述的塑料基材不导电金属化的制造方法，其特征在于：根据权利要求该氧化物层可为TiO2(titanium dioxide)。
11.一种塑料基材不导电金属化的结构，其主要是于一塑料基材表面蒸着有复数层的金属膜层结构及氧化物层结构，且金属膜层与氧化物是交错堆栈者，而该各金属膜层为不导电结构。
12.一种塑料基材不导电金属化的制造方法，其主要是先取一塑料基材，接着于塑料基材上蒸镀一金属镀膜，控制该金属镀膜厚度符合不导电条件，通入氧气于该金属膜层，待金属膜层表面氧化后，再于金属膜层表面蒸着另一金属镀膜，藉此于塑料基材上形成复数层的不导电金属镀模，而令塑料基材保持不导电状态。
13.一种塑料基材不导电金属化的制造方法，其主要是先取一塑料基材，接着于塑料基材上蒸镀一金属镀膜，控制该金属镀膜厚度符合不导电条件，接着，可直接将蒸着机腔体打开，待金属膜层表面氧化后，再于金属膜层表面蒸着另一金属镀膜，藉此于塑料基材上形成复数层的不导电金属镀模，而令塑料基材保持不导电状态。
14.一种塑料基材不导电金属化的结构，其主要是于一塑料基材表面蒸着有复数层的金属膜层结构，该各金属膜层是连续堆栈，且各金属膜层为不导电结构，并可于各金属膜层表面形成氧化膜。
15.一种塑料基材不导电金属化的制造方法，其主要是先取一塑料基材，接着于塑料基材上蒸着一金属膜层，控制该金属膜层的厚度符合不导电条件，接着，通入惰性气体，待金属膜层定化成型后，再于金属膜层表面蒸着另一金属膜层，藉此于塑料基材上形成复数层的不导电金属膜层，而令塑料基材保持不导电状态。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20060419 |