TWI527920B - 保護膜與其鍍膜方法 - Google Patents

Description

保護膜與其鍍膜方法

本發明是有關於一種保護膜與其鍍膜方法，特別是有關於一種低電阻率之保護膜與其鍍膜方法。

隨著電子產品普遍地應用於人們的生活中，電子產品的連接器也越來越重要。連接器的連接端子通常包含導電的金屬主體以及覆蓋於金屬主體上方的金屬保護膜。金屬保護膜可以防止連接端子被氧化或磨損，以增加連接器的使用壽命。

由於金的導電性與耐性佳，所以目前的連接器通常使用金來作為連接器端子的保護膜。然而，由於金的成本昂貴，且傳統的鍍金製程會產生污染環境的廢棄物，因此需要一種保護膜鍍膜方法與其結構來解決上述問題。

本發明之一方面是在提供一種保護膜與其鍍膜方法。此保護膜具有低電阻率，且成本也較習知保護膜低廉。

根據本發明之一實施例，保護膜由複數種金屬材料所組成，其中這些金屬材料為介穩態，且原子排列方式為短程有序(short-range order)。這些金屬材料由銀、鎂、鋁所組成，或由銀、銅、鋁所組成，或由銅、鎳、鋁所組成。

根據本發明之另一實施例，在此保護膜鍍膜方法中，首先行混合步驟，以將複數種金屬氣體混合，而獲得混合氣體，其中這些金屬氣體之原子具有二種以上的尺寸，且這些金屬氣體由銀、鎂、鋁所組成，或者由銀、銅、鋁所組成，或者由銅、鎳、鋁所組成。然後，進行沉積步驟，以將混合氣體沉積於基材上，而形成非晶質金屬膜於基材上，其中此非晶質金屬膜之原子排列方式為短程有序(short-range order)。接著，進行退火處理步驟，以對非晶質金屬膜進行退火，而形成含有均勻分布的微米晶粒之金屬膜。

100‧‧‧保護膜鍍膜方法

110-130‧‧‧步驟

210‧‧‧基材

220‧‧‧非晶質金屬膜

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，上文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：圖1係繪示根據本發明實施例之保護膜鍍膜方法的流程示意圖。

圖2係繪示根據本發明實施例之非晶質金屬膜與基材。

圖3a係繪示根據本發明實施例之退火處理前之非晶質金屬膜的電子顯微鏡(SEM)顯影圖。

圖3b係繪示根據本發明實施例之退火處理後之非晶質金屬膜的電子顯微鏡顯影圖。

圖4係繪示根據本發明實施例之非晶質金屬膜在不同退火溫度下的X光繞射(XRD)分析圖。

請參照圖1，圖1係繪示根據本發明實施例之保護膜鍍膜方法100的流程示意圖。保護膜鍍膜方法100係用以形成保護膜於連接器的金屬主體上，以保護金屬主體。在保護膜鍍膜方法100中，首先進行步驟110，以提供複數種金屬氣體，並將這些金屬氣體混合，以獲得用於鍍膜之金屬氣體材料。在本發明之實施例中，這些金屬氣體之原子具有二種以上的尺寸。例如，本實施例之金屬氣體係由銀、鎂、鋁所組成，其中銀的原子尺寸為1.6埃(Å)，鎂的原子尺寸為1.5埃，鋁的原子尺寸為1.25埃。

在本發明之其他實施例中，金屬氣體亦可由銀、銅、鋁所組成，或是由銅、鎳、鋁所組成，其中銅和鎳的原子尺寸為1.35埃。

在步驟110之後，接著進行步驟120，以將混合氣體沉積於基材210上，而形成非晶質金屬膜220於基材210上，如圖2所示。在本實施例中，基材210係用以 作為連接器端子的金屬主體，其材料可為銅。在本發明之其他實施例中，基材210可更包含以鎳為材料之中間層，而非晶質金屬膜220則形成於此中間層上。由於本實施例之混合氣體具有不同的原子尺寸，因此非晶質金屬膜220之原子排列方式可以短程有序(short-range order)之方式來排列，以避免產生結晶現象。

另外，在本實施例中，步驟120係利用濺鍍之方式來形成非晶質金屬膜220，但本發明之實施例並不受限於此。在本發明之其他實施例中，亦可利用蒸鍍之方式來形成非晶質金屬膜220。

為了形成非晶質金屬膜220，金屬氣體需以適當的比例來混合。例如，當金屬氣體由銀、鎂、鋁所組成時，銀之原子百分比係介於30%至50%之間，鎂之原子百分比係介於20%至40%之間，鋁之原子百分比係介於10%至30%之間。又例如，當金屬氣體由銀、銅、鋁所組成時，銀之原子百分比係介於20%至50%之間，銅之原子百分比係介於20%至50%之間，鋁之原子百分比係介於10%至30%之間。再例如，當金屬氣體由銅、鎳、鋁所組成時，銅之原子百分比係介於20%至50%之間，鎳之原子百分比係介於20%至50%之間，鋁之原子百分比係介於10%至30%之間。

接著，進行步驟130，以對非晶質金屬膜220進行退火處理。在步驟130中，透過退火處理，例如快速退火(Rapid Thermal Annealing；RTA)，可提供能量給 非晶質金屬膜220，以形成介穩態金屬膜。此介穩態金屬膜具有均勻分布的微米晶粒，以降低介穩態金屬膜的電阻率。請參照圖3a與圖3b，圖3a係繪示退火處理前之非晶質金屬膜220的電子顯微鏡(SEM)顯影圖，圖3b係繪示退火處理後之非晶質金屬膜220的電子顯微鏡顯影圖。由圖3a與圖3b可了解，非晶質金屬膜220在經過退火處理後具有平均分佈的微米晶粒，而退火處理溫度對微米晶粒的影響可由圖4看出。請參照圖4，圖4係繪示非晶質金屬膜220在不同退火溫度下的X光繞射(XRD)分析圖，其中括號內的數字係表示晶粒方向。由圖4可知，退火處理可使非晶質金屬膜220之晶粒均勻成核和成長，如此退火處理完成後的介穩態金屬膜可具有均勻分布之微米晶粒，進而獲得較低的電阻率。

在本實施例中，退火處理之溫度介於200℃至700℃之間，且退火處理之持溫時間為5至15分鐘。值得一提的是，上述步驟110至130係於真空環境下進行，以避免雜質產生，而破壞金屬膜的性質。

由上述說明可知，本發明實施例之保護膜鍍膜方法100係藉由銀、鎂、鋁、鎳、銅的非晶質鍍膜結構來於基材上形成介穩態金屬膜，以做為連接器端子的保護膜。由於此金屬膜具有均勻分布的微米晶粒，故其具有較低的電阻率，符合連接器對於保護膜的要求。再者，由於本發明實施例之保護膜材料為銀、鎂、鋁、銅、鎳，故本發明實施例之保護膜的成本可較習知保護膜更為便宜。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何在此技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧保護膜鍍膜方法

110-130‧‧‧步驟

Claims (8)

1. 一種保護膜，由複數種金屬材料所組成，其中：該些金屬材料為介穩態，且原子排列方式為短程有序(short-range order)，其中該些金屬材料由銀、銅、鋁所組成，或由銅、鎳、鋁所組成。
2. 如請求項第1項之保護膜，當該些金屬材料由銀、銅、鋁所組成時，銀之原子百分比係介於20%至50%之間，銅之原子百分比係介於20%至50%之間，鋁之原子百分比係介於10%至30%之間。
3. 如請求項第1項之保護膜，當該些金屬材料由銅、鎳、鋁所組成時，銅之原子百分比係介於20%至50%之間，鎳之原子百分比係介於20%至50%之間，鋁之原子百分比係介於10%至30%之間。
4. 一種保護膜鍍膜方法，用以於一基材上形成保護膜，其中該鍍膜方法包含：進行一混合步驟，以將複數種金屬氣體混合，而獲得一混合氣體，其中該些金屬氣體之原子具有二種以上的尺寸，且該些金屬氣體由銀、銅、鋁所組成，或者由銅、鎳、鋁所組成；進行一沉積步驟，以將該混合氣體沉積於該基材上，而形成一非晶質金屬膜於該基材上，其中該非晶質金屬膜之原子排列方式為短程有序(short-range order)；以及 進行一退火處理步驟，以對該非晶質金屬膜進行退火，而形成一介穩態金屬膜。
5. 如請求項第4項之保護膜鍍膜方法，其中該非晶質金屬膜係以濺鍍或蒸鍍之方式來形成於該基材上，該退火步驟之溫度介於200℃至700℃之間，且該退火步驟之持溫時間為5至15分鐘。
6. 如請求項第4項之保護膜鍍膜方法，其中該混合步驟、該沉積步驟以及該退火處理步驟係於真空環境下進行。
7. 如請求項第4項之保護膜鍍膜方法，其中當該些金屬氣體由銀、銅、鋁所組成時，銀之原子百分比係介於20%至50%之間，銅之原子百分比係介於20%至50%之間，鋁之原子百分比係介於10%至30%之間。
8. 如請求項第4項之保護膜鍍膜方法，其中當該些金屬氣體由銅、鎳、鋁所組成時，銅之原子百分比係介於20%至50%之間，鎳之原子百分比係介於20%至50%之間，鋁之原子百分比係介於10%至30%之間。