CN101089221A - 钻石镀膜的制造方法及其应用 - Google Patents

Abstract

一种钻石镀膜的制造方法及其应用，其利用热分解点较低的材料作为底材，配合所需要钻石镀膜的形状，并于其上先涂布转换层，然后再涂布钻石膜，由转换层不仅提高钻石膜的披覆均匀性，同时解决热应力破裂、组装破损的问题，且后续加入形成钻石镀膜的同时，也可因高温而使底材直接热分解，克服现有脱膜及模具损耗的问题。

Description

钻石镀膜的制造方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种钻石镀膜的制造方法，应用于譬如为振动膜、修整器等钻石镀膜的应用，特别是一种可于高温热分解为底材的钻石镀膜的制造方法。

背景技术

钻石材料具有多项优秀的机械特性、强度，适合制造质量轻、刚性大的振动膜片，可应用于中、高频扬声器内。由此膜片振动频率，来产生所欲发出的声音。膜片振动频率越高，振动膜的机械强度与质量要求越严苛，使用钻石薄膜来制作振动膜可以达到此一目的。

钻石振动膜一般采用一具有预成型形状的金属或非金属的底材(可为粉体、块体或是膜片等)，供钻石薄膜于底材上成长；金属的底材因为金属热膨胀系数大，容易使附着于金属底材上的钻石薄膜于制程中或是常温下破裂。而非金属的底材热膨胀系数小于金属，可有效解决上述问题。然而一般适合化学气相沉积钻石薄膜的非金属材料却容易与碳原子结合，使得钻石薄膜难以与非金属底材脱离成为自由体，不仅于脱离时容易损耗底材，也容易使钻石薄膜有缺陷。另一方面，两者间存在的热残留应力与原子晶格不匹配性，仍会使钻石薄膜有破裂的危险。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种钻石镀膜的制造方法及其应用，可有效解决底材与钻石薄膜间的残留应力问题，并且可于制造过程中直接去除底材，形成无底材的钻石薄膜体，节省处理模具的成本。

根据本发明所揭露的一种钻石镀膜的制造方法及其应用，其采用耐热范围约为200℃～400℃的材料作为底材(如高分子材料)，并先于其上涂布转换层，然后再于转换层上涂布所需要的钻石膜，接续加热使钻石镀膜形成于转换层上，且高热也使底材热分解而去除，获得无底材的钻石薄膜体。故，由转换层的设计，提高钻石膜的披覆均匀性，且降低钻石膜与底材间热应力破裂的问题，更进一步提高钻石镀膜的机械韧性，减少组装破裂的问题。

另一方面，本发明的制造方法，除了可用以制造振动膜外，更可以用来制作修整器、化学药品承装器具、电化学分析电极(掺杂硼元素的导电钻石)、金属线抽线模具、高压水刀喷嘴、钻石圆片(Diamond wafer)、发光二极管(LED)与雷射二极管(Laser diode)的散热基板。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1A～1D为本发明应用于振动膜的制作流程示意图；

图2为本发明底材的热重量分析图；

图3A～3C为本发明应用于修整器的实施状态示意图；及

图4A～4E为本发明应用于修整器的制作流程示意图。

其中，附图标记

10        底材

12        转换层

14        钻石膜

31～33    修整器

40        底材

42        转换层

44        钻石膜

46        基材

具体实施方式

根据本发明所揭露的钻石镀膜的制造方法，可应用于制作各种的钻石镀膜的制作，并无任何特殊限制的领域，请参阅图1A～1D，以振动膜为例先做详细说明。

如图1A所示，提供一个底材10，底材10为易热分解的材料，耐热温度约为200℃～400℃，譬如为高分子材料等，当然，底材10的形状配合所需要制作的振动膜来设计，底材10的厚度范围为0.1mm～30mm，其热重量分析(Thermogravimetric Analysis；TGA)图请参阅图2，当超过其热分解温度后，热重量将瞬间大幅降低，如图中所绘示，为约在400度左右。

接着于底材10上方涂布一层转换层12，如图1B所示，其用意如后详述。接续于转换层12上在披覆一层钻石膜14，请参阅图1C，由转换层12，提高钻石膜14的披覆均匀性，同时也可增加底材10在后续真空镀膜环境中的热稳定性与散热性、降低钻石膜14与底材10之间热应力破裂的问题，故，转换层12可为碳质薄膜，如类钻石(Diamond-Like Carbon；DLC)、非晶质碳(amorphouscarbon)、纳米结晶钻石(Nano-crystal diamond；NCD)、或是金属薄膜，如钼、钛、钨、铬、铜、或是陶瓷薄膜如碳化硅(SiC)、碳化钛(TiC)、碳化铬(CrC)、碳化钨(WC)、氮化硼(BN)、碳化硼(B4C)、氮化硅(Si3N4)、氮化钛(TiN)、氮化铬(CrN)、硅碳氮化合物(SiCN)等，厚度范围约为0.01μm～100μm，钻石膜14的厚度范围为1μm～500μm。

请参阅图1D，接着由高温使钻石膜14镀膜于转换层12上，譬如为化学气相沉积法；由此高温(一般约为800度以上)使底材10产生热分解而去除，形成无底材10的钻石镀膜体。同时，也因为钻石膜14仍附着于转换层12上，提高钻石膜14的机械韧性，减少后续组装破损的问题。当然，如高温后底材10仍未完全去除，也可额外施以如机械研磨、溶剂腐蚀、光化学解离等方式再加以去除。

另一方面，本制造过程也可应用于各种的修整器(dresser)、化学药品承装器具、电化学分析电极(掺杂硼元素的导电钻石)、金属线抽线模具、高压水刀喷嘴、钻石圆片(Diamond wafer)、发光二极管(LED)与雷射二极管(Laser diode)的散热基板。以下仅以修整器为例说明，请参阅图3A～3C，可应用于具有椎状突出的修整器31(见图3A)、或是具有圆柱状突出的修整器32(见图3B)或是具有方柱形突出的修整器33(见图3C)。

接续请参阅图4A～4E，详细修整器的制作流程，首先提供底材40(见图4A)，并于其上涂布转换层42(见图4B)与钻石膜44(见图4C)，然后高温使钻石膜44镀膜于转换层42上，并使底材40热分解(见图4D)，制程条件与各种材质与上述实施例相同，在此不再累述，而厚度、形状的部分则根据其所要应用的产品来设计。最后在于形成的钻石镀膜体上增加基材46(见图4E)，来供修整器的机台使用。

故，由上述两实施例，本发明确实可以加以执行并且达到底材与钻石薄膜间的残留应力问题，并且可于制造过程中直接去除底材，形成无底材的钻石薄膜体，省取脱膜的困扰。同时更不限定仅应用于振动膜与修整器。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (17)

1、一种钻石镀膜的制造方法，其特征在于，包含下列步骤：

提供一底材，该底材的耐热范围为200℃～400℃；

于该底材上涂布一粉末的转换层；

于该转换层上涂布一钻石膜，并由该转换层提高该钻石膜的涂布均匀性；及

加热使该钻石膜镀膜于该转换层，并使该底材热分解。

2、根据权利要求1所述钻石镀膜的制造方法，其特征在于，该底材为高分子材料。

3、根据权利要求1所述钻石镀膜的制造方法，其特征在于，该底材的厚度范围为0.05mm～30mm。

4、根据权利要求1所述钻石镀膜的制造方法，其特征在于，该转换层的厚度范围为0.01μm～100μm。

5、根据权利要求1所述钻石镀膜的制造方法，其特征在于，该转换层为碳质薄膜。

6、根据权利要求5所述钻石镀膜的制造方法，其特征在于，该碳质薄膜选自类钻石、非晶碳、纳米结晶钻石所成组合。

7、根据权利要求1所述钻石镀膜的制造方法，其特征在于，该转换层为金属薄膜。

8、根据权利要求7所述钻石镀膜的制造方法，其特征在于，该金属薄膜选自钼、钛、钨、铬、铜所成组合。

9、根据权利要求1所述钻石镀膜的制造方法，其特征在于，该转换层为陶瓷薄膜。

10、根据权利要求9所述钻石镀膜的制造方法，其特征在于，该陶瓷薄膜选自碳化硅(SiC)、碳化钛(TiC)、碳化铬(CrC)、碳化钨(WC)、氮化硼(BN)、碳化硼(B4C)、氮化硅(Si3N4)、氮化钛(TiN)、氮化铬(CrN)、硅碳氮化合物(SiCN)、硼碳氮(BCN)所成组合。

11、根据权利要求1所述钻石镀膜的制造方法，其特征在于，该钻石膜的厚度范围为1μm～500μm。

12、根据权利要求1所述钻石镀膜的制造方法，其特征在于，该加热使该钻石膜镀膜于该转换层，并使该底材热分解的步骤，加热至600℃以上。

13、根据权利要求1所述钻石镀膜的制造方法，其特征在于，该加热使该钻石膜镀膜于该转换层，并使该底材热分解的步骤之后，还包含有利用机械衍磨的方式清除该底材的步骤。

14、根据权利要求1所述钻石镀膜的制造方法，其特征在于，该加热使该钻石膜镀膜于该转换层，并使该底材热分解的步骤之后，还包含有利用溶剂腐蚀的方式清除该底材的步骤。

15、根据权利要求1所述钻石镀膜的制造方法，其特征在于，该加热使该钻石膜镀膜于该转换层，并使该底材热分解的步骤之后，还包含有利用光化学解离的方式清除该底材的步骤。

16、一种振动膜，利用权利要求1所述的制造方法所制成。

17、一种修整器，包含有一基材以及一钻石薄膜，该钻石薄膜利用权利要求1所述的制造方法所制成。

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