CN101480862A

CN101480862A - 物品表面结构及其制作方法

Info

Publication number: CN101480862A
Application number: CNA2008100003907A
Authority: CN
Inventors: 简有彦; 潘亮文; 简吉鸿; 董寰乾
Original assignee: THINTECH MATERIALS TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: THINTECH MATERIALS TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2009-07-15

Abstract

一种物品表面结构及其制作方法，其是以溅镀方式依序在一个物品的表面形成一个全反射层及一个折射层，其中，利用调整该全反射层及折射层之间的折射率差异及厚度，进而使物品表面结构呈现不同的颜色，藉此，可有效提升美观性、使用寿命、制作效率及降低制作成本。

Description

物品表面结构及其制作方法

技术领域

本发明有关于一种物品表面结构及其制作方法，特别是关于利用在一个物品的表面依序溅镀一个全反射层及一个折射层，进而提升美观性、使用寿命、制作效率及降低制作成本的物品表面结构及其制作方法。

背景技术

一般而言，目前应用在产品外观的物品表面结构的制作方法，通常是使用电镀或是烤漆，以依需求在该产品的外表面附着上所欲呈现的颜色，然而，电镀制程在进行后通常将产生电镀废液，烤漆制程通常使用化学烤漆进行，二者对于环境皆会造成相当大的污染，再者，现行以及未来环保法规越趋严格，电镀及烤漆制程的使用势必将受到限制，也将造成使用上的不便。

现有技术物品表面结构，如中国台湾专利第200615401号「携带式电子装置外壳及其制造方法」发明专利所示，其包含一个镁合金物品及一个铝合金镀膜层，该铝合金镀膜层覆盖在镁合金物品表面，且该铝合金镀膜层经阳极处理形成一个阳极处理层。

该现有技术物品表面结构的制作方法是将该镁合金物品清洗后置放在一个真空溅镀室中并抽真空，接着以铝合金作为溅镀靶材，以在该镁合金物品表面溅镀形成铝合金镀膜层，接着，利用一个特定的电解液对铝合金镀膜层表面进行阳极氧化处理，以使阳极氧化膜对应电解液的种类呈现特定的颜色，并以染料浸渍着色法或电解着色法对该阳极氧化膜着色处理，最后，在对该着色处理后的阳极氧化膜进行封孔处理，即可完成该现有技术物品表面结构的制作。

一般而言，上述现有技术物品表面结构及其制作方法具有下列缺点，例如：现有技术物品表面结构的制作方法中需依需求使用各种电解液及化学药剂，因此，后续的废液将造成对环境的污染，即使进行废液处理也将增加制作成本；再者，该阳极氧化膜表面在染色后的光泽度较差，将造成美观性不足的缺点；再者，该阳极氧化膜表面具有孔隙，若不进行后续的封孔处理，则该阳极氧化层将容易剥落，进而造成使用寿命低落的缺点；若进行封孔处理，不但使得制程复杂化，降低制作效率，也将额外形成废液，造成处理上的不便。基于上述原因，有必要进一步改良上述现有技术物品表面结构及其制作方法。

有鉴于此，本发明改良上述缺点，其经由在一个物品的表面以溅镀方式依序形成一个全反射层及一个折射层，利用分别控制该全反射层及折射层的厚度，以依需求呈现各种不同颜色。藉此，本发明确实可提升硬度、抗污能力、美观性、使用寿命、制作效率及降低制作成本。

发明内容

本发明主要目的是提供一种物品表面结构，其包含一个物品、一个全反射层及一个折射层，使折射层的折射率大于全反射层的折射率，使得本发明具有提升硬度及抗污能力的功效。

本发明次要目的是提供一种物品表面结构，其是另包含一个半反射层，使得本发明具有提升美观性的功效。

本发明再一目的是提供一种物品表面结构的制作方法，其是以溅镀方式在一个物品的表面依序形成一个全反射层及一个折射层，使该折射层的折射率大于全反射层的折射率，进而使得本发明具有提升使用寿命及制作效率的功效。

本发明另一目的是提供一种物品表面结构的制作方法，其以溅镀方式在全反射层形成一个半反射层，使得本发明具有降低制作成本的功效。

根据本发明的物品表面结构及其制作方法，其是以溅镀方式依序在一个物品的表面形成一个全反射层及一个折射层，其中，利用调整全反射层及折射层之间的折射率差异及厚度，进而使该物品表面结构呈现不同的颜色，藉此，可有效提升硬度、抗污能力、美观性、使用寿命、制作效率及降低制作成本。

附图说明

图1：本发明第一实施例的物品表面结构的剖面图。

图2：本发明第二至六实施例的物品表面结构的剖面图。

图3：本发明的物品表面结构的制作方法的流程方块图。

【主要组件符号说明】

1 物品 2 全反射层 3 折射层

4 半反射层 S1 第一步骤 S2 第二步骤

S3 第三步骤

具体实施方式

为让本发明的上述及其它目的、特征、优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合所附图示，作详细说明如下：

如图1所示，本发明的物品表面结构包含一个物品1、一个全反射层2及一个折射层3。全反射层2形成在物品1的一侧表面，折射层3形成在全反射层2的一侧，使得全反射层2介于该物品1及折射层3之间。

如图1所示，本发明的物品1可依需求选择为一种电子装置，例如：行动电话、个人数字助理(PDA)、数字相机、随身听或笔记本型计算机等的外壳，也可为饰品如：手表、戒指、耳环或项链等，利用全反射层2及折射层3的多层结构及折射率的差异，使该物品1的表面可呈现不同颜色。其中，该物品1的材质当然可依其所选择的种类不同而对应选择为金属或非金属材质，例如如果物品1选择为电子装置外壳，则物品1的材质则可选择为镁合金或塑料材质。

如图1所示，本发明的全反射层2的材质选择为金属材质，且该金属材质可选择为铬(Cr)、铝(Al)、钼(Mo)、铂(Pt)、锌(Zn)、镍(Ni)或铜(Cu)等金属材质，该全反射层2的材质最好考虑该物品1的材质做选择，以提高该物品1与全反射层2之间的附着力。该全反射层2的厚度最好是大于100纳米(nm)。

如图1所示，本发明的折射层3的材质选择为陶瓷材料，如二氧化钛(TiO₂)、二氧化硅(SiO₂)、二氧化锆(ZrO₂)或硅(Si)等陶瓷材料，该折射层3的材质最好是考虑该全反射层2的材质做选择，以提高全反射层2与折射层3之间的附着力。该折射层3的厚度最好是介于80至400纳米(nm)之间。该折射层3的折射率大于全反射层2的折射率，以使光线由折射层3向该全反射层2射入时，可形成全反射，并由该折射层3穿出，如此便可在该物品1的表面呈现不同颜色。

如图2所示，本发明的折射层3的表面最好另形成一个半反射层4，使得折射层3介于全反射层2及半反射层4之间。半反射层4的材质选择为金属材质，且该金属材质优选为铬、铝、钼、铂、锌、镍或铜等金属材质。若半反射层4的厚度大于50纳米，则该半反射层4将具有一个全反射层的性质，使得外界光线无法穿过半反射层4，也无法呈现多种颜色变化，因此，该半反射层4的厚度优选为低于50纳米。其中，由于该折射层3的折射率大于该全反射层2的折射率，使得外界光线依序穿射入半反射层4及折射层3后，在折射层3与全反射层2的界面形成全反射，并穿过半反射层4射出，进而使该物品1的表面呈现不同的颜色。利用控制该全反射层2、折射层3及半反射层4的个别折射率差异及厚度，可以调整该物品表面结构所呈现的颜色；此外，由于该基材1表面溅镀有多层结构，因此也可有效提升该基材1表面的硬度及抗污能力。

如图1及图3所示，上述物品表面结构的制作方法第一步骤S1是：在一个物品1的表面溅镀形成一个由金属材质制成的全反射层2。更详言之，为加速溅镀速率，本发明的第一步骤S1中选择以磁控溅镀形成该全反射层2；由于直流式溅镀仅可应用于导电材质的溅镀，而交流式溅镀可应用于导电或非导电材质的溅镀，因此若该物品1选择为金属材质时，本发明的第一步骤S1中可优选以该磁控直流式溅镀或磁控交流式溅镀之一的方式形成该全反射层2；若该物品1选择为非金属材质时，则以磁控直流式溅镀形成该全反射层2。其中，为避免附着在物品1表面的微小颗粒或污染物影响后续溅镀效果，因此该物品1于进行溅镀前最好先进行清洗，以去除该微小颗粒及污染物。进行溅镀时，首先将该物品1置放入溅镀反应室(未绘示)内的阳极处，并在该溅镀反应室内的阴极处置放一个靶材，该靶材的材料对应是全反射层2的材料，接着，将该溅镀反应室抽真空，并通入工作气体后便可进行溅镀，以在该物品1的表面形成全反射层2，该工作气体优选为氩气(Ar)或氮气(N₂)。

如图1及图3所示，本发明的物品表面结构及其制作方法的第二步骤S2是：利用溅镀程序在全反射层2的表面形成一个由陶瓷材料制成的折射层3，使该全反射层2介于物品1及折射层3之间。更详言之，该第二步骤S2中优选为反应式溅镀，最佳优选为磁控反应式溅镀，当然也可利用搭配不同电源而选择为磁控直流反应式溅镀或磁控交流反应式溅镀，其中，形成该折射层3的溅镀程序是与第一步骤S1中所进行的溅镀相同，差异在于该工作气体中可依需求另加入一个反应气体，以与该溅镀反应室中该靶材被轰击产生的离子反应，并沉积在全反射层2的表面，进而形成该折射层3，该靶材及反应气体是对应该折射层3的材质做选择，例如，若该折射层3的材质选择为硅，则该靶材也选择为硅，且不需通入该反应气体；若该折射层3的材质选择为二氧化硅，则该靶材也选择为硅，且该反应气体选择为氧气。至此，便可完成本发明的物品表面结构的制作方法。

如图2及图3所示，本发明的物品表面结构及其制作方法最好是另包含一个第三步骤S3，该第三步骤S3是：将一个由金属材质制成的半反射层4以溅镀方式形成在该折射层3的表面，使得该折射层3介于全反射层2及半反射层4之间。更详言之，该第三步骤中形成的半反射层4的溅镀方式是与第一步骤S1中所进行的溅镀相同，差异仅在于溅镀时间之不同，以相对控制成膜厚度。

如图1所示，如上所述完成本发明的物品表面结构及其制作方法后，便可在物品1表面形成具有全反射层2及折射层3的多层结构，外界的光线进入折射层3，由于全反射层2与折射层3的折射率差异及厚度，造成光线将在全反射层2与折射层3的交界处产生全反射，并进一步由折射层3射出，而进入外界中，使物品1的表面因而呈现各种不同颜色。又本发明所使用的溅镀方式对环境完全无污染，而且无废液的问题，且所形成的镀膜层附着力佳，因此，本发明确实具有提升美观性、使用寿命、制作效率及降低制作成本的功效。

为验证本发明的物品表面结构及其制作方法确实可在该物品1的表面呈现不同颜色，因此特举下列实施例以证实本发明的功效。

如图1及表1所示，其揭示本发明的第一实施例的物品表面结构及其制作方法，首先进行该第一步骤S1，该物品1选择由金属材质制成，将该物品1清洗后置放在该溅镀反应室中的阳极，并将该靶材放置在反应室中的阴极，接着以磁控直流式溅镀在该物品1在表面形成全反射层2，该靶材的材质选择为铝，以在物品1的表面形成由铝制成的全反射层2，且全反射层2所成形的厚度选择为200纳米。接着进行该第二步骤S2，该折射层3的材质选择为硅，因此该靶材也选择为硅，且并未通入该反应气体，接着选择以磁控直流反应式溅镀在该全反射层2表面形成折射层3，该折射层3所形成的厚度选择为95至140纳米。如此，该第一实施例的物品1的表面即可呈现较暗色彩。

如图2及表1所示，其揭示本发明的第二实施例的物品表面结构及其制作方法，相比于第一实施例，第二实施例的第二步骤S2中，该折射层3的材质选择为二氧化硅，靶材选择为硅，且该工作气体中另包含反应气体，该反应气体选择为氧气，折射层3所形成的厚度选择为95纳米；接着另进行第三步骤S3，利用磁控直流式溅镀在折射层3的表面形成半反射层4，靶材的材质选择为铝，以在该折射层3的表面形成由铝制成的半反射层4，且半反射层4所成形的厚度选择为5纳米。如此，该第一实施例的物品1表面即可呈现金色的色彩。

如图2及表1所示，其揭示本发明的第三实施例的物品表面结构及其制作方法。相比于第二实施例，第三实施例的全反射层2所成形的厚度选择为200纳米，该折射层3所成形的厚度系选择为120纳米，该半反射层4所成形的厚度选择为5纳米，其余实施方式皆与该第一实施例相同，在此不再赘述。借此，该第三实施例的物品1表面即可呈现蓝色的色彩。

如图2及表1所示，其揭示本发明的第四实施例的物品表面结构及其制作方法。相比于第二实施例，第四实施例的全反射层2所成形厚度选择为200纳米，该折射层3成形厚度选择为140纳米，该半反射层4所成形厚度选择为5纳米，其余实施方式皆与该第一实施例相同，在此不再赘述。借此，该第三实施例的物品1的表面即可呈现紫色的色彩。

如图2及表1所示，其揭示本发明的第五实施例的物品表面结构及其制作方法。相比于第二实施例，第五实施例的折射层3选择为二氧化锆，且厚度介于80至120纳米之间，本实施例选择为100纳米；半反射层4的厚度选择为20纳米；因此第五实施例的第二步骤S2中，该靶材系选择为锆金属，该反应气体选择为氧气，其余实施方式皆与该第一实施例相同，在此不再赘述。借此，该第五实施例的物品1表面即可呈现蓝色的色彩。

如图2及表1所示，其揭示本发明的第六实施例的物品表面结构及其制作方法。相比于第五实施例，第六实施例的折射层3的厚度是介于180至220纳米之间，且本实施例选择为200纳米，其余实施方式皆与该第五实施例相同，在此不再赘述。借此，该第五实施例之物品1的表面即可呈现紫色的色彩。

表1、第一至第六实施例的全反射层、折射层及半反射层的材质、厚度及最终所呈现的色彩

如上所述，相比于现有技术物品表面结构及其制作方法中，需依需求使用各种电解液及化学药剂，因此，后续的废液将造成对环境污染，即使进行废液处理也将增加制作成本；再者，该阳极氧化膜表面在染色后的光泽度较差，将造成美观性不足的缺点；再者，该阳极氧化膜表面具有孔隙，若不进行后续的封孔处理，则该阳极氧化层将容易剥落，进而造成使用寿命低落的缺点；若进行封孔处理，不但使得生产过程复杂化，降低制作效率，也将额外形成废液，造成处理上的不便。反观，第1图的本发明在物品1的表面依序以溅镀方式形成该全反射层2及折射层3，并利用控制该全反射层2及折射层3的相对厚度及材质，以调整各膜层的折射率差异及厚度，进而使该物品1的表面呈现不同颜色。借此，本发明确实能提升硬度、抗污能力、美观性、使用寿命、制作效率及降低制作成本。

惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施范围；故，凡依本发明申请专利范围及创作说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖之范围内。

Claims

1、一种物品表面结构，其特征是包含：

一个物品；

一个全反射层，其由金属材质制成，且形于物品的一侧表面；及

一个折射层，其由陶瓷材料制成，且形成于全反射层的一侧，使得该全反射层介于物品及折射层之间，折射层的折射率大于全反射层的折射率。

2、如权利要求1所述的物品表面结构，其特征在于：折射层的表面另设有一个半反射层，该半反射层由金属材质制成，使得折射层介于全反射层及半反射层之间。

3、如权利要求1所述的物品表面结构，其特征在于：全反射层的厚度大于100纳米。

4、如权利要求1所述的物品表面结构，其特征在于：折射层的厚度介于80至400纳米之间。

5、如权利要求2所述的物品表面结构，其特征在于：半反射层的厚度低于50纳米。

6、如权利要求1所述的物品表面结构，其特征在于：全反射层的材质为铬(Cr)、铝(Al)、钼(Mo)、铂(Pt)、锌(Zn)、镍(Ni)及铜(Cu)之一。

7、如权利要求1所述的物品表面结构，其特征在于：折射层的材质为二氧化钛(TiO₂)、二氧化硅(SiO₂)、二氧化锆(ZrO₂)及硅(Si)之一。

8、如权利要求2所述的物品表面结构，其特征在于：半反射层的材质为铬、铝、钼、铂、锌、镍及铜之一。

9、一种物品表面结构的制作方法，其特征是包含步骤：

在一个物品的表面溅镀形成一个由金属材质制成的全反射层；及

利用溅镀程序在该全反射层的表面形成一个由陶瓷材料制成的折射层，使该全反射层介于该物品及折射层之间；

其中，该折射层的折射率大于全反射层的折射率，使得外界的光线射入该折射层后，在折射层与全反射层的界面形成全反射，并穿过该折射层射出，进而使该物品表面呈现不同的颜色。

10、如权利要求9所述的物品表面结构的制作方法，其特征在于：形成该折射层后，另进行下列步骤：将一个由金属材质制成的半反射层以溅镀方式形成在折射层的表面，使得折射层介于全反射层及半反射层之间。

11、如权利要求9所述的物品表面结构的制作方法，其特征在于：全反射层的厚度大于100纳米。

12、如权利要求9所述的物品表面结构的制作方法，其特征在于：折射层的厚度介于80至400纳米之间。

13、如权利要求10所述的物品表面结构的制作方法，其特征在于：半反射层的厚度低于50纳米。

14、如权利要求9所述的物品表面结构的制作方法，其特征在于：全反射层的材质为铬(Cr)、铝(Al)、钼(Mo)、铂(Pt)、锌(Zn)、镍(Ni)及铜(Cu)之一。

15、如权利要求9所述的物品表面结构的制作方法，其特征在于：折射层的材质为二氧化钛(TiO₂)、二氧化硅(SiO₂)、二氧化锆(ZrO₂)及硅(Si)之一。

16、如权利要求10所述的物品表面结构的制作方法，其特征在于：半反射层的材质为铬、铝、钼、铂、锌、镍及铜之一。

17、如权利要求9所述的物品表面结构的制作方法，其特征在于：以磁控直流式溅镀及磁控交流式溅镀之一的方式形成全反射层。

18、如权利要求9所述的物品表面结构的制作方法，其特征在于：以磁控直流反应式溅镀及磁控交流反应式溅镀之一的方式形成折射层。

19、如权利要求10所述的物品表面结构的制作方法，其特征在于：以磁控直流式溅镀及磁控交流式溅镀之一的方式形成该半反射层。

20、如权利要求9所述的物品表面结构的制作方法，其特征在于：进行溅镀形成该全反射层前，先对该物品进行清洗。

21、如权利要求9所述的物品表面结构的制作方法，其特征在于：溅镀形成全反射层的程序是将该物品放入一个溅镀反应室的阳极处，并在该溅镀反应室的阴极处置放一个靶材，抽真空后再通入一个工作气体进行溅镀。

22、如权利要求9所述的物品表面结构的制作方法，其特征在于：形成折射层的溅镀程序是将形成有全反射层的物品放入一个溅镀反应室的阳极处，并在该溅镀反应室的阴极处置放一个靶材，抽真空后再通入一个工作气体进行溅镀。

23、如权利要求22所述的物品表面结构的制作方法，其特征在于：该工作气体中另包含一个反应气体，与溅镀反应室中靶材被轰击产生离子反应。

24、如权利要求10所述的物品表面结构的制作方法，其特征在于：形成半反射层的溅镀方式是将形成有全反射层及折射层的物品放入一个溅镀反应室的阳极处，并在该溅镀反应室的阴极处置放一个靶材，抽真空后再通入一个工作气体进行溅镀。

25、如权利要求21、22或24所述的物品表面结构的制作方法，其特征在于：该工作气体为氩气及氮气之一。