JP6000293B2

JP6000293B2 - ハウジング及びその製造方法

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Publication number: JP6000293B2
Application number: JP2014007526A
Authority: JP
Inventors: 春傑張
Original assignee: 深▲セン▼富泰宏精密工業有限公司; 富士康（香港）有限公司
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2034-01-20
Also published as: CN103935076A; TW201429701A; TWI580562B; US9219803B2; US20140204508A1; CN103935076B; JP2014141091A

Description

本発明は、ハウジング及びその製造方法に関し、特により高い硬度及びポーセリングエナメル外観を有するハウジング及びそのハウジングの製造方法に関するものである。

従来から、通常塗装或いは電気メッキなどの方法を介して、電子製品のハウジングの表面に装飾機能を有する紫色塗膜を形成して、ハウジングに紫色外観を付与する。しかし、塗装技術自体の欠点によって、形成された装飾用膜は高い光透過性及び高光沢性を備えておらず、ハウジングはポーセリングエナメルのような白さ、繊細さ、透明、清潔感等の視覚効果或いは外観効果を表すことができない。また、塗装による装飾用膜は、硬度が低く、傷も付き易い。

上記の問題点に鑑みて、本発明は、高硬度及びポーセリングエナメル外観を有するハウジング及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るハウジングは、基材と、前記基材の表面に順次に形成された下地層、移行層及びカラー層と、を備える。前記下地層は、Ｔｉ−Ｍ層であり、前記移行層は、窒化チタンとＭの窒化物との混合層であり、Ｍは、クロム、アルミ又はシリコンであり、前記カラー層は、窒化チタン・アルミ層である。

また、上記の目的を達成するために、本発明に係るハウジングの製造方法は、基材を提供する工程と、真空蒸着法を用いて前記基材の上面に、Ｔｉ−Ｍ層である下地層、窒化チタンとＭの窒化物との混合層である移行層及び窒化チタン・アルミ層であるカラー層を順次にコーティングする工程と、を備え、前記Ｍは、クロム、アルミ又はシリコンである。

従来の技術と異なり、本発明のハウジングは、基材の表面に下地層、移行層及びカラー層を順次にコーティングして形成し、これらの３層の協同作用によって、ハウジングの表面を滑らかにし、ポーセリングエナメル外観を表現することができる。また、本発明の方法で得られたハウジングは、強度が高く、耐擦傷性にも優れている。

本発明の実施形態に係るハウジングの断面図である。本発明に係るハウジングの製造方法に使用する真空蒸着装置の平面図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係るハウジング１０は、基材１１と、基材１１の上面に順次に形成された下地層１３、移行層１５及びカラー層１７と、を備える。ハウジング１０は、電子装置用ハウジング、自動車用装飾部品或いは時計のケースであっても良い。

基材１１は、アルミ或いはステンレスからなる。下地層１３は、基材１１の表面を被覆しれているＴｉ−Ｍ層であり、且つその厚さは０．１μｍ〜０．２μｍである。その中で、Ｍはクロム、アルミ或いはシリコンである。下地層１３は、基材１１と移行層１５との接合力を高めることができる。また、下地層１３において、Ｔｉは５０〜６０質量％を含有し、Ｍは４０〜５０質量％を含有する。

移行層１５は、下地層１３の表面を被覆している窒化チタンとＭの窒化物との混合層であり、且つその厚さは０．３μｍ〜０．５μｍである。移行層１５は、ハウジング１０の硬度を高める役割を果たしている。前記Ｍは、クロム、アルミ或いはシリコンである。移行層１５おいて、窒化チタンは５０〜６０質量％を含有し、Ｍの窒化物は４０〜５０質量％を含有する。

カラー層１７は、移行層１５の表面を被覆している窒化チタン・アルミニウム層であり、その厚さは０．５μｍ〜０．８μｍであり、且つ紫色を呈する。窒化チタン・アルミニウム層において、窒化チタンは３０〜４０質量％を含有し、窒化アルミは６０〜７０質量％を含有する。

本発明の実施形態に係るハウジング１０の製造方法は、以下の工程を備える。

第一工程において、真空蒸着装置２０を提供する。図２に示すように、真空蒸着装置２０は、真空チャンバ２１と、真空チャンバ２１内に設けられた冶具２３と、第一ターゲット２５と、第二ターゲット２７と、第三ターゲット２９と、を備える。第一ターゲット２５はチタンターゲットであり、第二ターゲット２７はクロムターゲット、アルミターゲット或いはシリコンターゲットである。第三ターゲット２９は、チタン４０〜５０質量％とアルミ５０〜６０質量％を含んでいる。真空蒸着装置２０は、中間周波数マグネトロンスパッタリング蒸着装置又はアークイオン蒸着装置であっても良い。

第二工程において、アルミ或いはステンレスからなる基材１１を提供する。

第三工程において、基材１１に対して前処理する。具体的には、無水エタノールを用いて基材１１に対して超音波洗浄を行なって、基材１１の表面の油或いは汚れを除去する。超音波洗浄の時間は、２５分間〜３５分間である。

第四工程において、基材１１を真空蒸着装置２０の冶具２３に装着固定して、真空チャンバ２１を１８０℃〜２２０℃まで加熱し、且つ真空ポンプ（図示されない）にて真空チャンバ２１を３×１０^−３Ｐａまで真空にする。その後、真空蒸着装置２０の電源出力を３ｋｗ〜５ｋｗに調節して、真空チャンバ２１のデューティ比（ＤｕｔｙＣｙｃｌｅ）を７５〜８０％に調節し、真空チャンバ２１内に流量が標準状態６００〜８００ｍｌ／分間（ｓｃｃｍ）の不活性ガスとするアルゴンを注入して、基材１１に対して１０００Ｖ〜１２００Ｖのバイアス電圧を印加した後、基材１１の表面に対してプラズマ洗浄を行って、基材１１の表面の酸化層を除去する。プラズマ洗浄の時間は、１５分間〜２０分間である。

第五工程において、真空蒸着法を介してプラズマ洗浄された後の基材１１の上面に下地層１３を形成する。具体的には、第一ターゲット２５及び第二ターゲット２７に対応する電源を起動して、真空チャンバ２１内のデューティ比（ＤｕｔｙＣｙｃｌｅ）を４５〜５０％に調節し、基材１１に対して２００Ｖ〜３００Ｖのバイアス電圧を印加し、真空チャンバ２１の中に流量が１００ｓｃｃｍ〜１５０ｓｃｃｍのアルゴンを注入し、コーティング時間を５分間〜１０分間にするという条件下、下地層１３を形成する。本工程で得られた下地層１３は、Ｔｉ−Ｍ層であり、且つ０．１μｍ〜０．２μｍの厚さを有する。下地層１３の構成成分とするＭは、クロム、アルミ或いはシリコンである。下地層１３において、Ｔｉは５０〜６０質量％を含有し、Ｍは４０〜５０質量％を含有する。また、下地層１３は、基材１１と移行層１５との間の接合力を高めることができる。

第六工程において、真空蒸着法を介して下地層１３の表面に移行層１５を形成する。具体的には、第一ターゲット２５及び第二ターゲット２７に対応する電源をそれぞれ起動し、真空チャンバ２１内のデューティ比を４０〜５０％に調節し、基材１１に対して２５０Ｖ〜３００Ｖのバイアス電圧を印加し、真空チャンバ２１の中に流量が１００ｓｃｃｍ〜１５０ｓｃｃｍのアルゴンを不活性気体として注入し、流量が３０ｓｃｃｍ〜５０ｓｃｃｍの窒素を反応気体として注入し、コーティング時間を２５分間〜３５分間にする。以上により、０．３μｍ〜０．５μｍの移行層１５が形成される。また、本工程で得られた移行層１５は、窒化チタンとＭの窒化物の混合層であり、ハウジング１０の硬度を高めることができる。移行層１５において、窒化チタンは５０〜６０質量％を含有し、Ｍの窒化物は４０〜５０質量％を含有する。Ｍは、クロム、アルミ或いはシリコンである。

第七工程において、真空蒸着法を介して移行層１５の表面にカラー層１７を形成する。具体的には、第三ターゲット２９に対応する電源を起動して、真空チャンバ２１内のデューティ比を３０〜４５％に調節し、基材１１に対して３００Ｖ〜３５０Ｖのバイアス電圧を印加し、真空チャンバ２１の中に流量が６０ｓｃｃｍ〜７０ｓｃｃｍのアルゴン及び流量が１５０ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍの窒素を持続的に注入し、コーティング時間を３５分間〜４５分間にする。本工程で得られたカラー層１７は、窒化チタン・アルミニウム層であり、且つその厚さは０．５μｍ〜０．８μｍである。カラー層１７は、紫色を呈するので、ハウジング１０は紫色のポーセリングエナメル外観を有する。前記窒化チタン・アルミニウム層において、窒化チタンは３０〜４０質量％を含有し、窒化アルミは６０〜７０質量％を含有する。

以下、具体的な実施例を挙げて、本発明について説明する。

［実施例１］
（ａ）中間周波数マグネトロンスパッタリング蒸着装置２０及びステンレス材質の基材１１を提供する。

（ｂ）基材１１の上面に下地層１３を形成する。具体的には、チタンからなる第一ターゲット２５及びクロムからなる第二ターゲット２７に対応する電源をそれぞれ起動し、真空チャンバ２１内のデューティ比を４５％に調節し、基材１１に対して２００Ｖのバイアス電圧を印加し、真空チャンバ２１の中に流量が１００ｓｃｃｍのアルゴンを持続的に注入し、コーティング時間を５分間にする。本工程で得られた下地層１３は、Ｔｉ−Ｃｒ層であり、その厚さは０．１μｍである。また、下地層１３において、Ｔｉは５０質量％を含有し、Ｃｒも５０質量％を含有する。

（ｃ）下地層１３の上面に移行層１５を形成する。具体的には、チタンからなる第一ターゲット２５及びクロムからなる第二ターゲット２７に対応する電源をそれぞれ起動して、真空チャンバ２１内のデューティ比を４０％に調節し、基材１１に対して２５０Ｖのバイアス電圧を印加し、真空チャンバ２１の中に流量が１００ｓｃｃｍのアルゴン及び流量が３０ｓｃｃｍの窒素を持続的に注入し、コーティング時間を２５分間にする。本工程で得られた移行層１５は、窒化チタンと窒化クロムの混合層であり、厚さが０．３μｍである。また、移行層１５において、窒化チタンは５０質量％を含有し、窒化クロムも５０質量％を含有する。

（ｄ）移行層１５の上面にカラー層１７を形成する。具体的には、チタン及びアルミからなる第三ターゲット２９に対応する電源を起動し、真空チャンバ２１内のデューティ比を３０％に調節し、基材１１に対して３００Ｖのバイアス電圧を印加し、真空チャンバ２１の中に流量が６０ｓｃｃｍのアルゴン及び流量が１５０ｓｃｃｍの窒素を持続的に注入し、コーティング時間を３５分間にする。本工程で得られたカラー層１７は、窒化チタン・アルミ層であり、厚さが０．５μｍであり、且つ紫色を呈する。また、窒化チタン・アルミ層において、窒化チタンは４０質量％を含有し、窒化アルミは６０質量％を含有する。移行層１７によって、ハウジング１０は紫色のポーセリングエナメル外観を有する。

［実施例２］
（ａ）アークイオン蒸着装置２０及びアルミ材質の基材１１を提供する。

（ｂ）基材１１の上面に下地層１３を形成する。具体的には、チタンからなる第一ターゲット２５及びクロムからなる第二ターゲット２７に対応する電源をそれぞれ起動し、真空チャンバ２１内のデューティ比を４５％に調節し、基材１１に対して２５０Ｖのバイアス電圧を印加し、真空チャンバ２１の中に流量が１２０ｓｃｃｍのアルゴンを持続的に注入し、コーティング時間を８分間にする。本工程で得られた下地層１３は、Ｔｉ−Ａｌ層であり、その厚さは０．１５μｍである。また、下地層１３において、Ｔｉは５５質量％を含有し、Ａｌは４５質量％を含有する。

（ｃ）下地層１３の上面に移行層１５を形成する。具体的には、チタンからなる第一ターゲット２５及びアルミからなる第二ターゲット２７に対応する電源をそれぞれ起動して、真空チャンバ２１内のデューティ比を４５％に調節し、基材１１に対して２８０Ｖのバイアス電圧を印加し、真空チャンバ２１の中に流量が１２０ｓｃｃｍのアルゴン及び流量が４０ｓｃｃｍの窒素を持続的に注入し、コーティング時間を３０分間にする。本工程で得られた移行層１５は、窒化チタンと窒化アルミの混合層であり、厚さが０．４μｍである。また、移行層１５において、窒化チタンは５５質量％を含有し、窒化アルミは４５質量％を含有する。

（ｄ）移行層１５の上面にカラー層１７を形成する。具体的には、チタン及びアルミからなる第三ターゲット２９に対応する電源を起動し、真空チャンバ２１内のデューティ比を４０％に調節し、基材１１に対して３２０Ｖのバイアス電圧を印加し、真空チャンバ２１の中に流量が６５ｓｃｃｍのアルゴン及び流量が１８０ｓｃｃｍの窒素を持続的に注入し、コーティング時間を４０分間にする。本工程で得られたカラー層１７は、窒化チタン・アルミ層であり、その厚さは０．６μｍであり、且つ紫色を呈する。また、窒化チタン・アルミ層において、窒化アルミは６５質量％を含有し、窒化チタンは３５質量％を含有する。移行層１７によって、ハウジング１０は紫色のポーセリングエナメル外観を有する。

［実施例３］
（ａ）中間周波数マグネトロンスパッタリング蒸着装置２０及びステンレス材質の基材１１を提供する。

（ｂ）基材１１の上面に下地層１３を形成する。具体的には、チタンからなる第一ターゲット２５及びシリコンからなる第二ターゲット２７に対応する電源をそれぞれ起動し、真空チャンバ２１内のデューティ比を５０％に調節し、基材１１に対して３００Ｖのバイアス電圧を印加し、真空チャンバ２１の中に流量が１５０ｓｃｃｍのアルゴンを持続的に注入し、コーティング時間を１０分間にする。本工程で得られた下地層１３は、Ｔｉ−Ｓｉ層であり、その厚さは０．２μｍである。また、下地層１３において、Ｔｉは６０質量％を含有し、Ｓｉは４０質量％を含有する。

（ｃ）下地層１３の上面に移行層１５を形成する。具体的には、チタンからなる第一ターゲット２５及びシリコンからなる第二ターゲット２７に対応する電源をそれぞれ起動して、真空チャンバ２１内のデューティ比を５０％に調節し、基材１１に対して３００Ｖのバイアス電圧を印加し、真空チャンバ２１の中に流量が１５０ｓｃｃｍのアルゴン及び流量が５０ｓｃｃｍの窒素を持続的に注入し、コーティング時間を３５分間にする。本工程で得られた移行層１５は、窒化チタンと窒化シリコンの混合層であり、その厚さは０．５μｍである。また、移行層１５において、窒化チタンは６０質量％を含有し、窒化シリコンは４０質量％を含有する。

（ｄ）移行層１５の上面にカラー層１７を形成する。具体的には、チタン及びアルミからなる第三ターゲット２９に対応する電源を起動し、真空チャンバ２１内のデューティ比を４５％に調節し、基材１１に対して３５０Ｖのバイアス電圧を印加し、真空チャンバ２１の中に流量が７０ｓｃｃｍのアルゴン及び流量が２００ｓｃｃｍの窒素を持続的に注入し、コーティング時間を４５分間にする。本工程で得られたカラー層１７は、窒化チタン・アルミ層であり、その厚さは０．８μｍであり、且つ紫色を呈する。また、窒化チタン・アルミ層において、窒化アルミは７０質量％を含有し、窒化チタンは３０質量％を含有する。移行層１７によって、ハウジング１０は紫色のポーセリングエナメル外観を有する。

［テスト結果］
ビッカース硬度計を用いて基材１１及びハウジング１０の硬度を測定した場合、基材１１のビッカース硬度は２５０ＨＶ〜３００ＨＶであり、ハウジング１０のビッカース硬度は７００ＨＶ〜８５０ＨＶに達する。

１０ハウジング
１１基材
１３下地層
１５移行層
１７カラー層
２０真空蒸着装置
２１真空チャンバ
２３冶具
２５第一ターゲット
２７第二ターゲット
２９第三ターゲット

Claims

基材と、前記基材の表面に順次に形成された下地層、移行層及びカラー層と、を備え、前記下地層は、Ｔｉ−Ｍ層であり、前記移行層は、窒化チタンとＭの窒化物との混合層であり、Ｍは、クロム、アルミ又はシリコンであり、前記カラー層は、窒化チタン・アルミ層であり、
前記下地層において、Ｔｉは５０〜６０質量％を含有し、Ｍは４０〜５０質量％を含有することを特徴とするハウジング。
基材と、前記基材の表面に順次に形成された下地層、移行層及びカラー層と、を備え、前記下地層は、Ｔｉ−Ｍ層であり、前記移行層は、窒化チタンとＭの窒化物との混合層であり、Ｍは、クロム、アルミ又はシリコンであり、前記カラー層は、窒化チタン・アルミ層であり、
前記移行層において、窒化チタンは５０〜６０質量％を含有し、Ｍの窒化物は４０〜５０質量％を含有することを特徴とするハウジング。
基材と、前記基材の表面に順次に形成された下地層、移行層及びカラー層と、を備え、前記下地層は、Ｔｉ−Ｍ層であり、前記移行層は、窒化チタンとＭの窒化物との混合層であり、Ｍは、クロム、アルミ又はシリコンであり、前記カラー層は、窒化チタン・アルミ層であり、
前記カラー層において、窒化チタンは３０〜４０質量％で含有し、窒化アルミは６０〜７０質量％を含有することを特徴とするハウジング。
前記基材は、アルミまたはステンレスからなることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のハウジング。
前記下地層の厚さは、０．１μｍ〜０．２μｍであり、前記移行層の厚さは、０．３μｍ〜０．５μｍである
ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載のハウジング。
前記カラー層の厚さは、０．５μｍ〜０．８μｍであり且つ紫色を呈することを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載のハウジング。
基材を提供する工程と、
真空蒸着法を介して前記基材の上面に、Ｔｉ−Ｍ層である下地層、窒化チタンとＭの窒化物との混合層である移行層及び窒化チタン・アルミ層であるカラー層を順次にコーティングする工程を備え、
前記Ｍは、クロム、アルミ又はシリコンであり、
前記下地層において、Ｔｉは５０〜６０質量％を含有し、Ｍは４０〜５０質量％を含有することを特徴とするハウジングの製造方法。
基材を提供する工程と、
真空蒸着法を介して前記基材の上面に、Ｔｉ−Ｍ層である下地層、窒化チタンとＭの窒化物との混合層である移行層及び窒化チタン・アルミ層であるカラー層を順次にコーティングする工程を備え、
前記Ｍは、クロム、アルミ又はシリコンであり、
前記移行層において、窒化チタンは５０〜６０質量％を含有し、Ｍの窒化物は４０〜５０質量％を含有することを特徴とするハウジングの製造方法。
基材を提供する工程と、
真空蒸着法を介して前記基材の上面に、Ｔｉ−Ｍ層である下地層、窒化チタンとＭの窒化物との混合層である移行層及び窒化チタン・アルミ層であるカラー層を順次にコーティングする工程を備え、
前記Ｍは、クロム、アルミ又はシリコンであり、
前記カラー層において、窒化チタンは３０〜４０質量％で含有し、窒化アルミは６０〜７０質量％を含有することを特徴とするハウジングの製造方法。
前記真空蒸着法は、真空蒸着装置により実現され、前記真空蒸着装置は、真空チャンバと、前記真空チャンバの中に装着された冶具、第一ターゲット、第二ターゲット及び第三ターゲットと、を備え、
前記第一ターゲットは、チタンターゲットであり、前記第二ターゲットは、クロムターゲット、アルミターゲット又はシリコンターゲットであり、前記第三ターゲットは、４０〜５０質量％のチタン及び５０〜６０質量％のアルミを含有していることを特徴とする請求項７から９の何れか一項に記載のハウジングの製造方法。
前記下地層を形成する場合、前記第一ターゲット及び前記第二ターゲットに対応する電源を起動して、前記真空チャンバ内のデューティ比を４５〜５０％に調節し、前記基材に対して２００Ｖ〜３００Ｖのバイアス電圧を印加し、前記真空チャンバの中に流量が１００ｓｃｃｍ〜１５０ｓｃｃｍのアルゴンを注入し、コーティング時間を５分間〜１０分間にすることを特徴とする請求項１０に記載のハウジングの製造方法。
前記移行層を形成する場合、前記第一ターゲット及び前記第二ターゲットに対応する電源をそれぞれ起動し、前記真空チャンバ内のデューティ比を４０〜５０％に調節し、前記基材に対して２５０Ｖ〜３００Ｖのバイアス電圧を印加し、前記真空チャンバの中に流量が１００ｓｃｃｍ〜１５０ｓｃｃｍのアルゴンを不活性気体として注入し、流量が３０ｓｃｃｍ〜５０ｓｃｃｍの窒素を反応気体として注入し、コーティング時間を２５分間〜３５分間にすることを特徴とする請求項１０に記載のハウジングの製造方法。
前記カラー層を形成する場合、前記第三ターゲットに対応する電源を起動して、前記真空チャンバ内のデューティ比を３０〜４５％に調節し、前記基材に対して３００Ｖ〜３５０Ｖのバイアス電圧を印加し、前記真空チャンバの中に流量が６０ｓｃｃｍ〜７０ｓｃｃｍのアルゴン及び流量が１５０ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍの窒素を持続的に注入し、コーティング時間を３５分間〜４５分間にすることを特徴とする請求項１０に記載のハウジングの製造方法。