一种双色真空镀膜工艺的制作方法

1.本发明涉及pvd镀膜技术领域，更具体地说，本发明涉及一种双色真空镀膜工艺。


背景技术：

2.在常压下蒸镀膜料无法形成理想的薄膜，事实上，如在压力不够低(或者说真空度不够高)的情况下同样得不到好的结果，比如在10托数量级下蒸镀铝，得到的膜层不但不光亮，甚至发灰、发黑，而且机械强度极差，用松鼠毛刷轻轻一刷即可将铝层破坏。蒸镀必须在一定的真空条件下进行，这是因为较高的真空度可以保证汽化分子的平均自由程大于蒸发源到基底的距离。
3.由于气体分子的热运动，分子之间的碰撞也是极其频繁的，所以尽管气体分子运动的速度相当的高(可达每秒几百米)，但是由于它在前进的过程中要与其它分子多次碰撞，一个分子在两次连续碰撞之间所走的距离被称为它的自由程，而大量分子自由程的统计平均值就被称为分子的平均自由程。
4.由于气体压强与单位体积的分子数成正比，因此平均自由程与气体的压强亦成正比。在真空淀积薄膜过程中，当淀积距离大于分子的平均自由程时被称为低真空淀积，而当淀积距离小于分子的平均自由程时被称为高真空淀积。在高真空淀积时，蒸发原子(或分子)与残余气体分子间的碰撞可以忽略不计，因此汽化原子是沿直线飞向基片的，这样保持较大动能到达基片的汽化原子即可以在基片上凝结成较牢固的膜层。在低真空淀积时，由于碰撞的结果会使汽化原子的速度和方向都发生变化，甚至可能在空间生成蒸汽原子集合体—其道理与水蒸汽在大气中生成雾相似。
5.就目前的真空镀膜工艺而言其优点显而易见的，有着成膜速度快：0.1～50pm/min，设备比较简单，操作容易；制得薄膜纯度高；用掩模可以获得清晰的图形；薄膜生长机理较单纯。综上优势其目前的常规真空镀膜也有着较多的缺陷，如薄膜附着力较小；结晶不够完善；膜厚不易控制；薄膜质量不是很好的显著缺陷。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种双色真空镀膜工艺，本发明所要解决的技术问题是：目前传统的主流真空镀膜方式薄膜附着力较小；结晶不够完善；膜厚不易控制；薄膜质量不是很好的显著缺陷的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双色真空镀膜工艺，包括以下步骤：
8.s1、对工件进行预处理，并于预处理后进行工件前处理。
9.s2、通过对工件进行前处理后将其进行底涂，以及底涂干燥工序后置入真空设备。
10.s3、当工件位于真空设备中时，抽至真空到预设压力，进行镀膜工序。
11.s4、镀膜过程中实时掌握膜厚以及镀膜速度进行实时监控，镀膜完毕后取出。
12.s5、待工件镀膜后取出进行面涂，随之烘干即可。
13.作为本发明的进一步方案：所述真空设备的镀膜室抽至真空到1.7pa，所述底涂过程中镀膜油底涂完毕，底涂干燥工序包括底涂烘干工序或室温晾干方式的任意一种。
14.作为本发明的进一步方案：所述预处理工序包括粗糙度控制、去油脱脂和清洁处理，所述粗糙度控制包括磨光及抛光方式控制，去油脱脂包括单纯化学试剂或电化学方式处理，所述化学试剂包括氢氧化钠40g/l,磷酸钠30g/i,碳酸钠20g/l,0p乳化剂1～3g/l,中的任意一种或多种置于容器中升温至60～70℃进行时间为10～15min的浸泡。
15.作为本发明的进一步方案：所述底涂烘干工序包括烘干温度60-70℃，烘干时间为1.5-3h，直至底涂漆膜完全干燥。
16.作为本发明的进一步方案：所述前处理包括工件表面的活化处理、敏化处理、还原处理及化学镀处理，所述活化处理采用弱酸溶液中侵蚀浸泡处理，所述敏化处理包括二氧化锡或三氯化钛中的一种或多种的易氧化物质。
17.作为本发明的进一步方案：所述还原处理包括次磷酸钠溶液作还原剂，所述化学镀为工件浸没电解液中的结合镍进行电镀处理。
18.作为本发明的进一步方案：所述镀膜工序前可通过激光对底膜进行激光刻印且刻印深度为0.01-0.05mm，所述镀膜工序完毕后，通过将激光刻印位置激光描边处理，厚度为镀膜厚度即可。
19.作为本发明的进一步方案：所述面涂烘干温度保持于50-60℃，且面涂包括电泳、喷涂、辊涂及刷涂中任意一种方式处理。
20.作为本发明的进一步方案：所述镀膜工序中的膜厚测算包括以下方式：
21.δf＝-(ρf/ρq)*(f2/n)*δdf。
22.δf：镀膜时厚度增加振荡频率的变化，ρf：膜层密度，ρq：石英密度，
23.f：石英的基频，n：频率常数，δdf：膜层厚度增量，即δf与δdf成正比关系，即监控频率的变化即可了解膜层厚度。
24.本发明的有益效果在于：
25.1、本发明通过对工件表面进行预处理及前处理，通过粗糙度的把控，以及表面通过软酸溶液的浸泡活化后，进而通过易氧化物质进行进一步浸泡，并随之在次磷酸钠溶液中进行还原处理，使其表面能够通过化学镀的方式进行前处理镀镍，随即在后续的底涂以及镀膜的配合下实现整体薄膜的附着力得到大幅提升，且薄膜质量得到保障的显著特点；
26.2、本发明通过监测与控制膜厚以及蒸发速度的监控，使其能够实现结晶更为完善，且薄膜成膜过程中质量得到实时监控的问题，极大的保障了整体的镀膜效率以及质量。
具体实施方式
27.下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
28.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.一种双色真空镀膜工艺，包括以下步骤：
30.s1、对工件进行预处理，并于预处理后进行工件前处理。
31.s2、通过对工件进行前处理后将其进行底涂，以及底涂干燥工序后置入真空设备。
32.s3、当工件位于真空设备中时，抽至真空到预设压力，进行镀膜工序。
33.s4、镀膜过程中实时掌握膜厚以及镀膜速度进行实时监控，镀膜完毕后取出。
34.s5、待工件镀膜后取出进行面涂，随之烘干即可。
35.所述真空设备的镀膜室抽至真空到1.7pa，所述底涂过程中镀膜油底涂完毕，底涂干燥工序包括底涂烘干工序或室温晾干方式的任意一种。底涂干燥工序，依据具体所采用的镀膜油的不同，部分镀膜油为自干形，可依据成本考量选择室温晾干方式，其整体需求较低，通过采用另一种底涂烘干的方式，该方式适用于各种性质的镀膜油，能够大大提高干燥的速度，提升生产的效率。
36.所述预处理工序包括粗糙度控制、去油脱脂和清洁处理，所述粗糙度控制包括磨光及抛光方式控制，去油脱脂包括单纯化学试剂或电化学方式处理，所述化学试剂包括氢氧化钠40g/l,磷酸钠30g/i,碳酸钠20g/l,0p乳化剂1～3g/l,中的任意一种或多种置于容器中升温至60～70℃进行时间为10～15min的浸泡。通过采用预处理工序，使其能够保持对工件的表面处理，使其表面无脏污以及杂质等，使其能够在后续的镀膜过程汇总保持良好的镀膜质量。
37.所述底涂烘干工序包括烘干温度60-70℃，烘干时间为1.5-3h，直至底涂漆膜完全干燥。
38.所述前处理包括工件表面的活化处理、敏化处理、还原处理及化学镀处理，所述活化处理采用弱酸溶液中侵蚀浸泡处理，所述敏化处理包括二氧化锡或三氯化钛中的一种或多种的易氧化物质。
39.所述还原处理包括次磷酸钠溶液作还原剂，所述化学镀为工件浸没电解液中的结合镍进行电镀处理。通过采用还原剂，使其能够起到良好的工件表面清理的效果，使其表面无其他溶液残留，同时能够保障镍的正常电镀，使其能够适应不同的工件，能够实现将不导电的工件作为阳极使其具备更好的真空成膜的效果。
40.所述镀膜工序前可通过激光对底膜进行激光刻印且刻印深度为0.01-0.05mm，所述镀膜工序完毕后，通过将激光刻印位置激光描边处理，厚度为镀膜厚度即可。通过采用底膜的激光刻印，使其形成底膜的深度槽，同时表面在镀膜完毕后，通过激光刻印的描边，使其将底膜的刻印槽被描出，使其在底膜颜色描边暴露的同时与镀膜形成色差，配合深度，使其形成双色膜，且具备很好的立体展示的效果。
41.所述面涂烘干温度保持于50-60℃，且面涂包括电泳、喷涂、辊涂及刷涂中任意一种方式处理。
42.通过采用底涂，使其底涂与镀膜形成双色膜层，且能够相互之间配合表面的激光刻印，以及成膜后的描边，使其能够展现出双色图案以及具备一定的立体展示效果，整体凹凸感更为高级，色差配合更为匀称。
43.膜厚的检测
44.利用石英晶体的压电效应，通过测量石英晶体的震荡频率的变化转换出膜的厚度。电场加到石英晶体上可使晶体产生振荡，附加在石英晶体的质量增加时，石英晶体振荡频率降低，通过这样的方法可以间接测量出薄膜的厚度。即：
45.δf＝-(ρf/ρq)*(f2/n)*δdf。
46.δf：镀膜时厚度增加振荡频率的变化，ρf：膜层密度，ρq：石英密度f：石英的基频，n：频率常数，δdf：膜层厚度增量，从上式可以看出，ρf、ρq、f、n均为常数，所以δf与δdf成正比关系，通过监控频率的变化，即可得到膜层的厚度。
47.随作薄膜沉积厚度的增加，石英晶体振荡的频率越来越小，噪音越来越大，为保证膜厚控制的准确性，当厚度沉积到一定时，必须更换晶片。
48.根据分子运动论获取蒸发速率并推断出如下成膜速度过程：
49.气相分子的入射频率：
50.j＝1/4nv
β
＝p/√2πmkt。
51.n：分子密度，v
β
：平均速度，m：分子质量。
52.但并非所有气相分子入射到液面时凝结。
53.jc＝被βcp/√2πmkt。
54.βc：冷凝系数。
55.若蒸发进入动态平衡：气转液与液转气分子数相等。
56.j＝dn/a
·
dt＝βv
·
(pv
–
pk)/√2πmkt。
57.n：蒸发分子(原子数)，a：蒸发表面积，t：时间，pv：饱和蒸气压，pk：液体静压，βv：蒸发系数，且βv≤1。
58.即上式中令βv＝1且pk＝0，即可得出蒸发速度。
59.由上表中的对比可知：本发明依据对成膜的速度以及厚度的实时掌握与监测，进而控制加热的温度，使其能够实现整体成膜质量能够得到保障，同时配合预处理与前处理的方式，保障整体贴紧效果更好。
60.最后应说明的几点是：虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明的基础上，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。