TWI399448B - 濺鍍式鍍膜裝置及鍍膜方法 - Google Patents

Description

濺鍍式鍍膜裝置及鍍膜方法

本發明涉及一種鍍膜裝置及鍍膜方法，尤其涉及一種濺鍍式鍍膜裝置及採用該濺鍍式鍍膜裝置之鍍膜方法。

濺鍍是利用電漿產生之離子去撞擊陰極靶材，將靶材內之原子撞出而沉積於基材表面上堆積成膜層。由於濺鍍可達成較佳之沉積效率、精確控制成分以及較低之製造成本，是故於工業上被廣泛應用。

當前手機數碼相機鏡頭之應用已日漸普及，是故有必要提升其關鍵零部件之製造技術，以有效地降低其製造成本及提升其良率。作為相機鏡頭關鍵零部件之一之鏡頭模組通常包括鏡座、鏡筒以及收容於鏡筒內之鏡片、墊片(Spacer)、光圈、紅外截止濾光片(IR-cut Filter)等元件。鏡片之設計方法請參閱Chao等人於2000年IEEE系統、超聲波會議(2000 IEEE Ultrasonics Symposium)上發表之論文Aspheric lens design。

於鏡頭模組組裝過程中，通常需將該鏡片、墊片、光圈、紅外截止濾光片等元件通過一定順序裝入鏡筒，再將鏡筒旋入鏡座以組裝成一完整之鏡頭模組。如圖1所示，為了降低該鏡頭模組受電磁干擾程度，於組裝該鏡頭模組之前，一般需於鏡座2a之外圓周面20a上濺鍍一層防電磁干擾(Electromagnetic Interference，EMI)膜層，以提升組裝後鏡頭模組抗電磁干擾之能力。鍍膜後之產品需要做多項環境測試，比如高溫高壓測試、熱衝擊測試、腐蝕測試等，如果鍍上之膜層不均勻，其容易脫落，且 膜層較薄區域電阻值較高，防電磁干擾(EMI)之效果不佳，是故，膜層厚度之均勻性非常重要。

先前技術以濺鍍法來製備該鏡座2a外圓周面20a之膜層時，該鏡座2a於靶材下方保持一定速度沿靶材下方延伸方向行進，於行進過程中，對於鏡座2a外圓周面來講，不同部位20b、20c相對於靶材之幾何位置不一致，且鍍於其上之靶束1b、1c射程也不一致，是故，容易造成鍍膜時膜層厚度不均勻，為了提高該膜層厚度均勻度，一般靶材要比鏡座大很多，且靶材射束分散，是故，靶材消耗較多，且一定程度上鍍膜均勻度不理想。

有鑒於此，有必要提供一種相較於先前技術，能進一步提高膜層均勻度，且能夠提高靶材利用率之濺鍍式鍍膜裝置及鍍膜方法。

下面將以實施例說明一種提高膜層均勻度，且能夠提高靶材利用率之濺鍍式鍍膜裝置及鍍膜方法。

本發明提供一種濺鍍式鍍膜裝置，其包括一鍍膜工作室；至少一靶材，其設置於該鍍膜工作室內，用於對該工件進行鍍膜；一運載裝置，其可沿該鍍膜工作室之底部之延伸方向做線性運動，該運載裝置包括一固定架及至少一承載軸，該固定架用於固定該至少一承載軸，該至少一承載軸，用於承載工件，且帶動該工件繞該至少一承載軸旋轉。該濺鍍式鍍膜裝置，還可進一步包括一獨立控制之輔助裝置，該輔助裝置可相對於傳輸方向移動，從而協助該至少一承載軸繞其中心軸旋轉。

以及，一種採用上述濺鍍式鍍膜裝置之濺鍍式鍍膜方法，其包括以下步驟：(1)提供一種如所述濺鍍式鍍膜裝置；(2)該至少一承載軸沿接近於該至少 一靶材之方向作線性運動；另，該輔助單元協助該至少一承載軸繞其中心軸旋轉；(3)該工件隨該至少一承載軸一起，沿接近於該至少一靶材之方向作線性運動，並另繞該至少一承載軸旋轉；(4)該至少一靶材對該工件進行鍍膜。

相對於先前技術，該濺鍍式鍍膜裝置及鍍膜方法經由設置一可沿鍍膜工作室作線性運動之運載裝置，並將該運載裝置之至少一承載軸設置為可繞其中心軸旋轉，一方面，可經由該運載裝置帶動至少一承載軸上承載之工件依次進行鍍膜，從而可實現鍍膜之連續作業；另一方面，至少一承載軸帶動工件一起繞其軸旋轉，提高膜層厚度之均勻度，進而提高良率。

20‧‧‧濺鍍式鍍膜裝置

2a‧‧‧鏡座

21、61‧‧‧鍍膜工作室

20a‧‧‧外圓周面

22‧‧‧運載裝置

20b、20c‧‧‧外圓周面之部位

23‧‧‧靶材

1b、1c‧‧‧靶束

30‧‧‧鏡座

24‧‧‧抽真空裝置

30a‧‧‧底座

60‧‧‧濺鍍式鍍膜裝置

30b‧‧‧圓筒形結構

62‧‧‧裝載室

300b‧‧‧外圓周面

63‧‧‧卸載室

221‧‧‧傳輸裝置

64‧‧‧加熱室

222‧‧‧固定架

65‧‧‧清洗室

223‧‧‧承載軸

210‧‧‧底部

224‧‧‧輔助單元

230‧‧‧靶電極

40‧‧‧第一位置

224a、224b‧‧‧板條

41‧‧‧第二位置

223a、223b‧‧‧齒狀部分

222a、222b‧‧‧固定環

圖1係現有採用濺渡法對鏡座進行鍍膜之示意圖。

圖2係本發明第一實施例提供之濺鍍式鍍膜裝置之示意圖。

圖3係鏡座之結構示意圖。

圖4係圖2所示濺鍍式鍍膜裝置之運載裝置立體放大示意圖。

圖5係圖2所示之濺鍍式鍍膜裝置對鏡座之外圓周面進行鍍膜之示意圖。

圖6係本發明第二實施例所示之濺鍍式鍍膜裝置之示意圖。

下面將結合圖式對本發明作進一步之詳細說明。

請參閱圖2，本發明第一實施例提供之一種濺鍍式鍍膜裝置20，該濺鍍式鍍膜裝置20包括一鍍膜工作室21，一運載裝置22以及一靶材23。

該鍍膜工作室21用以提供一真空濺鍍環境。通常，該鍍膜工作室21包括一與該鍍膜工作室21相連通之氣體入口(圖未示)及一氣體出口(未標示)。其 中，氣體入口用於向鍍膜工作室21內導入放電氣體，例如氬氣、氮氣等，氣體出口用於使鍍膜工作室21於工作時保持一定之真空度。該氣體出口通常與一抽真空裝置24相連，該抽真空裝置24可為分子泵、洛茨真空泵或幹式機械真空泵等。

該靶材23設置於該鍍膜工作室21內，本實施例中，該靶材23為銅靶材，其數目可設置為三個，且該三個靶材沿圖2中直線箭頭方向分佈。另外，該三個靶材23分別可裝載於三個靶電極230，且該三個靶電極230可為板狀電極，其於濺鍍過程通常充當陰極且其開關狀態可分別獨立控制。通過轟擊靶材23可對如圖3所示之鏡座30之待鍍膜表面300b進行鍍膜。該鏡座30通常包括一底座30a及從該底座30a上延伸出來之一圓筒形結構30b，該防電磁幹擾膜層形成於該圓筒形結構30b之外圓周面300b上。

請參閱圖4，該運載裝置22包括一傳輸裝置221、一固定架222、至少一承載軸223，以及一獨立控制之輔助單元224。該傳輸裝置221設置於該鍍膜工作室21之底部並可沿該底部之延伸方向(如圖2中箭頭所示方向)做線性運動。優選地，該傳輸裝置221可為一傳輸帶。該固定架222設置於該傳輸裝置221上，由傳輸裝置221帶動其移動，該至少一承載軸223設置於該固定架221上並可繞其中心軸旋轉。

具體地，該至少一承載軸223兩端套設於該固定架222之兩個固定環222a、221b內，該至少一承載軸223隨固定架222一起由傳輸裝置221帶動運動。該至少一承載軸223於隨固定架222運動另，可繞其中心軸旋轉。具體地，該至少一承載軸223可通過一輔助單元224帶動旋轉，優選地，該輔助單元224包括兩件板條224a、224b，其中板條224a、224b分別具有一齒狀接觸面，該板條224a、224b之一齒狀接觸面分別與該至少一承載軸之兩端齒狀部分223a、223b機械嚙合，該輔助單元224可相對於傳輸裝置221移動，帶 動該至少一承載軸223繞其中心軸旋轉，具體地，該板條224a、224b由第一位置40向第二位置41移動，帶動該至少一承載軸223繞其中心軸旋轉。當然該輔助單元224也可只包括一件板條，如設置於該承載軸223一端之板條224a，其相對於傳輸裝置221移動，也可帶動223繞其中心軸旋轉。

該至少一承載軸223用於承載鏡座30，其兩端穿過設置於該固定架222上之兩個固定環222a、222b，隨固定架222如該向接近於靶材之方向做線性運動，具體地，該至少一承載軸223可由導電材料，如鐵、鋁等金屬製成，其於濺鍍過程中充當陽極。

請進一步參閱圖2、圖4與圖5，下面將簡要描述一種利用本發明第一實施例所提供之濺鍍式鍍膜裝置20於鏡座30之外圓周面300b上製作具有防電磁幹擾膜層之濺鍍式鍍膜方法，其包括以下步驟：

(1)將待鍍膜工件30裝載於該至少一承載軸223上。

如圖4所示，將該鏡座30固定於該至少一承載軸223上，且與該至少一承載軸共軸，並能夠被至少一承載軸223帶動繞自身中心軸旋轉。

(2)該至少一承載軸223沿接近於該至少一靶材23之方向作線性運動，並另繞其中心軸旋轉。

該至少一承載軸223兩端套於固定架222之固定環222上，且可隨意繞其中心軸轉動，其將與固定架222一起，隨傳輸裝置221沿該傳輸裝置221之運動方向(如圖5中水準箭頭所示方向)運動並接近該靶材23。另，該輔助單元224帶動該至少一承載軸223繞其中心軸旋轉，使得套於該至少一承載軸223上之工件30也繞自身中心軸旋轉。具體地，該輔助單元224之兩塊板條224a、224b，可相對於傳輸裝置221移動，其中，板條224a、224b分別具有一齒狀接觸面，該板條224a、224b之一齒狀接觸面分別與至少一承載軸 223兩端齒狀部分223a、223b機械嚙合，該輔助單元224如該相對於傳輸裝置221移動，帶動至少一承載軸223旋轉。

可理解之是，當該固定架222於該傳輸裝置221之帶動下進入該鍍膜工作室21時，可經由與鍍膜工作室21相連通之抽真空裝置24對鍍膜工作室21抽真空至預定壓力之真空狀態，並經由與鍍膜工作室21相連通之氣體入口向鍍膜工作室21通入放電氣體，如氬氣等。

(3)該至少一靶材23對該工件30進行鍍膜。

該至少一靶材23可根據需要設置，例如，一般鍍防電磁輻射膜，所需要之靶材分為兩區，第一區為銅靶，第二區為不銹鋼靶，每一區可由3個靶材組成，控制靶材數量可鍍不同之厚度，如，先鍍一層銅(銅膜層厚度約2μm以內)，鍍完後再將該鏡座30送入第二區，進一步於該鏡座30之外圓周面300b之銅膜層上濺鍍上一層不銹鋼膜層(不銹鋼膜層厚度約0.5μm以內)。

如圖5所示，當該鏡座30運動至至少一靶材23正下方時，可由外部電源(圖未示)向該靶電極230施加負電壓，另至少一承載軸223接地(圖未示)，使得該銅靶材23表面上之放電氣體電離並產生等離子，通過該等離子之離子於銅靶材23上撞擊出原子或原子團，並將該原子團沉積於該待鍍膜之外圓周面300b，可於該外圓周面300b上形成一膜層。

可理解之是，當該鏡座30運動至與該銅靶材23相對時，鏡座30繞自身中心軸旋轉，鏡座30之外圓周面300b上任意部位相對於銅靶材23幾何位置一致，是故於該外圓周面300b上形成之膜層厚度均勻。控制旋轉速度可獲得適當之膜厚。而且，對於本發明之濺鍍式鍍膜裝置，由於不需要設置較大之靶材，且靶束不需要分散，是故，可提高靶材利用率，達到降低成本之功效。

請參閱圖6，本發明第二實施例提供之一種濺鍍式鍍膜裝置60，其與本發明第一實施例提供之濺鍍式鍍膜裝置20結構基本相同，其區別在於：該濺鍍式鍍膜裝置60還進一步包括一裝載室62、一卸載室63、一加熱室64及一清洗室65，該傳輸裝置221分別設置於該裝載室62、加熱室64、清洗室65、鍍膜工作室61及卸載室63之底部210，該抽真空裝置24分別通過一抽氣管與該裝載室62、加熱室64、清洗室65及卸載室63相連通。

具體地，該裝載室62、加熱室64、清洗室65、鍍膜工作室61及卸載室63依次相鄰設置。其中，該裝載室62用於收容待鍍膜之鏡座30，該卸載室63用於收容已鍍膜之鏡座30。

該加熱室64用在於將該待鍍膜之鏡座30送入該清洗室65進行等離子清洗前，收容並加熱該鏡座30，以對該鏡座30進行乾燥，並提升該鏡座30於該鍍膜工作室61進行鍍膜時之鍍膜品質。

該清洗室65用在於將該鏡座30送入鍍膜工作室2161進行鍍膜前，對該鏡座30之待鍍膜外圓周面300b進行電漿清洗(plasma cleaning)，以使該鏡座30之待鍍膜外圓周面300b保持潔淨，從而於該鍍膜工作室61內獲得較佳之鍍膜效果。

該傳輸裝置221設置於該裝載室62、加熱室64、清洗室65、鍍膜工作室61及卸載室63之底部，從而可帶動該鏡座30於依次分別於該裝載室62、加熱室64、清洗室65、鍍膜工作室61及卸載室63作線性運動。

另外，該抽真空裝置24可分別獨立地對該裝載室62、加熱室64、清洗室65、鍍膜工作室61及卸載室63抽真空，使該裝載室62、加熱室64、清洗室65、鍍膜工作室2161及卸載室63之真空度可根據作業需要進行調整。

本發明第一實施例及第二實施例分別所提供之濺鍍式鍍膜裝置20、60，其 經由設置一可沿鍍膜工作室21、61作線性運動之運載裝置22、並將該運載裝置22之至少一承載軸223設置為可繞其中心軸旋轉，可經由該運載裝置22帶動該至少一承載軸223及其上承載之鏡座30依次進行鍍膜，從而可實現鍍膜之連續作業；並另經由一獨立控制之輔助單元帶動該至少一承載軸223及其上承載之鏡座30繞其中心軸旋轉，從而實現鏡座30需鍍膜之外圓周面300b獲得均勻膜層。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

20‧‧‧濺鍍式鍍膜裝置

21‧‧‧鍍膜工作室

22‧‧‧運載裝置

23‧‧‧靶材

221‧‧‧傳輸裝置

Claims (10)

1. 一種濺鍍式鍍膜裝置，其包括：一鍍膜工作室；一運載裝置，所述之運載裝置包括一傳輸裝置、一固定架及至少一承載軸，該傳輸裝置設置於該工作室之底部，並可沿該工作室之底部之延伸方向做線性運動，該固定架設置於該傳輸裝置上，並由該傳輸裝置帶動沿該鍍膜工作室之底部之延伸方向做線性運動，該至少一承載軸設置於該固定架之上，且用於承載工件，且帶動該工件繞其旋轉；以及至少一靶材，其設置於所述之鍍膜工作室內，用於對該工件進行鍍膜。
2. 如申請專利範圍第1項所述之濺鍍式鍍膜裝置，其中，該運載裝置進一步包括一輔助單元，該輔助裝置耦接該至少一承載軸，使該至少一承載軸繞其中心軸旋轉。
3. 如申請專利範圍第2項所述之濺鍍式鍍膜裝置，其中，該至少一承載軸一端具有一齒輪，該一輔助單元包含至少一板件，其具有一鋸齒面，該鋸齒面與該至少一承載軸一端之齒輪機械嚙合，當該至少一板件相對於該固定架移動，使該至少一承載軸可繞其中心軸旋轉。
4. 如申請專利範圍第1項所述之濺鍍式鍍膜裝置，其中，該傳輸裝置為傳輸帶。
5. 如申請專利範圍第1項所述之濺鍍式鍍膜裝置，其中，該濺鍍式鍍膜裝置進一步包括一清洗室，該清洗室與該鍍膜工作室相鄰設置，用於收容並清洗該工件。
6. 如申請專利範圍第5項所述之濺鍍式鍍膜裝置，其中，該濺鍍式鍍膜裝置進一步包括一加熱室，該加熱室與該清洗室相鄰設置，用於收容並對該 工件進行乾燥。
7. 如申請專利範圍第6項所述之濺鍍式鍍膜裝置，其中，該濺鍍式鍍膜裝置進一步包括一裝載室及一卸載室，該裝載室與該加熱室相鄰設置，該卸載室與該鍍膜工作室相鄰設置，該裝載室用於收容待鍍膜之工件，該卸載室用於收容已鍍膜之工件。
8. 如申請專利範圍第7項所述之濺鍍式鍍膜裝置，其中，該濺鍍式鍍膜裝置進一步包括一抽真空裝置，該抽真空裝置通過一抽氣管分別與該裝載室、該加熱室、該清洗室、該鍍膜工作室及該卸載室相連通，以分別獨立地對該裝載室、加熱室、清洗室、鍍膜工作室及卸載室抽真空。
9. 如申請專利範圍第1項所述之濺鍍式鍍膜裝置，其中，該濺鍍式鍍膜裝置進一步包括設置於該工作室內之至少一靶電極，該每一靶電極分別對應裝載每一靶材。
10. 一種濺鍍式鍍膜方法，其包括以下步驟：(1)提供一種如申請專利範圍第1項所述之濺鍍式鍍膜裝置；(2)所述之至少一承載軸上套設至少一工件，該傳輸裝置帶動該至少一承載軸沿接近於該至少一靶材之方向作線性運動，且該至少一承載軸繞其中心軸旋轉；(3)轟擊所述之至少一靶材對該至少一工件進行鍍膜。