CN105695946A - 透光基板的镀膜方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种透光基板的镀膜方法，包括采用晶粒尺寸小于或等于50μm的靶材，进行磁控溅射工艺，在透光基板的表面形成镀膜层，在磁控溅射工艺中，因为靶材较小的晶粒尺寸，在体积恒定的靶材内，增加了晶界数量，因为在晶界上的原子之间作用力较大，原子的自由能较大，所以在磁控溅射过程中晶界处原子较易被溅射。为此在磁控溅射过程中可有效提升靶材被带电离子轰击后溅射的速率，在短时间溅射出尺寸较小，且密度较大的晶粒，在透光基板上迅速形成密度更高、均匀度更好的镀膜层，从而减小透光基板上的铬合金镀膜上的漏光现象。

Description

透光基板的镀膜方法

技术领域

本发明涉及磁控溅射领域，特别涉及一种透光基板的镀膜方法。

背景技术

在现代社会发展过程中，玻璃等透光基板因为具有良好的隔风、透光和光反射等效果，在汽车制造业、建筑行业等领域中得到广泛使用。

随着社会的进步和科学的发展，人们对玻璃的要求越来越高，不仅对玻璃的透光均匀度、光反射性等性能提出了新的要求，还对提高玻璃的耐腐蚀度、玻璃的硬度以及摩擦系数等提出了要求。

为此，在现代玻璃制造工艺中，常常需要在玻璃表面通过镀膜工艺形成一层金属薄膜，以提高玻璃对于光反射、耐腐蚀度性等性能。

金属铬等金属材料具有硬度高、摩擦系数小、对酸碱具有较好的耐磨性以及电阻率高等优点，因此常用作玻璃的镀膜层材料。

现有的镀膜工艺主要包括凝胶镀膜和在线镀膜等化学镀膜方式，以及磁控溅射镀膜和真空蒸发镀膜等物理镀膜方式。其中，磁控溅射以溅射率高、基板温升低、膜-基结合力好以及优异的金属镀膜均匀性和可控性强等优势成为最常用的玻璃镀膜方式。

磁控溅射工艺包括：利用带电粒子轰击靶材的溅射面，使靶材原子从靶材的溅射面逸出并均匀沉积在衬底上从而形成镀膜。

然而，在采用现有的磁控溅射对透光基板进行铬金属等镀膜后，透光基板容易出现漏光缺陷，参考图1，采用现有工艺在玻璃10表面形成金属铬镀膜层后，玻璃10在光线下有明显的漏光点11，上述漏光缺陷降低了镀膜透光基板的质量和镀膜透光基板的成品率，从而严重影响了镀膜玻璃的产业化使用。

为此，如何提高镀膜后的透光基板质量是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种透光基板的镀膜方法，可有效减少镀膜后透光基板的漏光现象，从而提高镀膜后的透光基板质量。

为解决上述问题，本发明提供的一种透光基板的镀膜方法，包括：

提供透光基板；

采用磁控溅射工艺在所述透光基板表面形成镀膜层，其中所述磁控溅射工艺采用的靶材具有小于或等于50μm的晶粒尺寸。

可选地，所述磁控溅射工艺采用的靶材是铬合金靶材，所述镀膜层为铬合金镀膜层。

可选地，所述铬合金靶中铬的质量百分含量大于或等于99.5％。

可选地，所述铬合金靶材的晶粒尺寸小于或等于30μm。

可选地，所述透光基板的材料为玻璃。

可选地，提供所述透光基板后，进行磁控溅射镀膜工艺前，所述透光基板的镀膜方法还包括对所述透光基板进行清洗处理。

可选地，对所述透光基板进行清洗处理的步骤包括：采用纯水清洗所述透光基板。

可选地，所述磁控溅射工艺的步骤包括：控制溅射功率为400kw～600kw。

可选地，所述镀膜层的厚度为300～400μm。

可选地，所述磁控溅射工艺的步骤包括：溅射持续时间为30～60秒。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

在采用磁控溅射工艺，从而在透光基板上形成镀膜层的方法中，所采用的靶材内的晶粒尺寸小于或等于50μm，因为靶材较小的晶粒尺寸，在体积恒定的靶材内，增加了晶界的数量，而在晶界上聚集有较多的原子，且处于晶界上的原子之间作用力较大，原子的自由能较大，所以在磁控溅射过程中晶界处原子较易被溅射，可有效提升靶材被带电离子轰击后溅射的速率，并在短时间溅射出尺寸较小，且密度较大的靶材晶粒，从而在透光基板上迅速形成密度更高、均匀度更好的镀膜层；此外，因为靶材内较小的晶粒尺寸，有效降低了形成于透光基板上的镀膜层内的晶粒的尺寸，提高镀膜层内的原子排列密度，提高形成于透明基板上的镀膜内原子间的作用力，降低晶粒间的间隙，减小在所述镀膜层局部形成的孔洞，从而减小透光基板上的铬合金镀膜上的漏光现象。

附图说明

图1为采用现有的磁控溅射方法进行铬合金靶材镀膜后的玻璃基板的结构示意图；

图2为本发明一实施例透光基板的镀膜方法的结构示意图；

图3为本发明一实施例透光基板的镀膜方法所采用的铬靶材的电镜图，与现有透光基板的镀膜方法所采用铬靶材的电镜图；

图4为在相同的磁控溅射条件下，采用现有磁控溅射工艺在玻璃基板上形成的磁控溅射镀膜的结构，与采用本发明透光基板的镀膜方法在玻璃基板上形成的磁控溅射镀膜的结构的对比图。

具体实施方式

正如背景技术所述，现今常采用磁控溅射工艺在透光基板的表面形成铬等金属镀膜层，以提高玻璃的硬度、抗腐蚀度以及抗压强度等性能。但现有磁控溅射镀膜后形成的表面形成有镀膜层的透光基板存在严重的漏光等缺陷，进而严重降低了镀膜透光基板的质量和镀膜透光基板的成品率。

分析其原因，铬等金属为脆性金属，铬金属内原子与原子之间的作用力较弱，因此铬金属内的晶粒与晶粒之间的间隙较大，所以在采用铬靶材的磁控溅射工艺中，靶材的溅射速率较差且溅射形成的原子或是分子的尺寸差异大，这使得透光基板各部分沉积的金属铬的均匀度较差，因而会在金属铬镀膜内形成孔洞，并导致透光基板镀膜后存在较为严重的漏光现象。

为此，本发明提供了一种透光基板的镀膜方法。所述透光基板的镀膜方法，具体包括：

采用磁控溅射工艺在透光基板表面形成镀膜层，其中所述磁控溅射工艺采用的靶材的晶粒尺寸小于或等于50μm。

采用的晶粒尺寸小于或等于50μm的铬合金靶材进行磁控溅射过程中，因为靶材较小的晶粒尺寸，在体积恒定的靶材内，增加了晶界的数量，而晶界上聚集有较多的原子，且处于晶界上的原子之间作用力较大，原子的自由能较大，所以在磁控溅射过程中晶界处原子较易被溅射，可有效提升靶材被带电离子轰击后溅射的速率，并在短时间溅射出尺寸较小、密度较大的靶材晶粒，从而在透光基板上迅速形成密度更高、均匀度更好的镀膜层；此外，因为靶材内较小的晶粒尺寸，有效降低了形成于透光基板上的镀膜层内的晶粒的尺寸，提高镀膜层内的原子排列密度，提高形成于透明基板上的镀膜内原子间的作用力，降低晶粒间的间隙，减小在所述透光基板局部形成的孔洞，从而减小透光基板上的铬合金镀膜上的漏光现象。

采用的晶粒尺寸小于或等于50μm的铬合金靶材进行磁控溅射，可有效弥补铬金属内原子间相互作用力较小，而造成溅射出的原子或分子的尺寸差异大，使透光基板各部分沉积的金属铬的均匀度较差，晶粒与晶粒之间的间隙大的缺陷，从而减小金属铬镀膜内形成孔洞尺寸，并有效减小透光基板镀膜后所存在的较为严重的漏光缺陷。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面通过具体的实施例对本发明做详细的说明。

参考图2为本发明透光基板的镀膜方法一实施例的结构示意图，本实施例透光基板的镀膜方法的具体步骤包括：

提供透光基板20。

本实施例中，所述透光基板20为玻璃基板。

但在除本实施例外的其他实施例中，所述透光基板20还可包括透明的塑料基板、光纤板以及蓝宝石等其他透明的材料基板，本发明对所述透明基板的材料并不做限定。

本实施例中，在对所述透光基板20表面镀膜前，先对所述玻璃基板20进行清洗处理，以去除玻璃基板20表面的指纹和灰尘等杂质，提高玻璃基板表面光洁度均一性。

因而玻璃基板20的表面光滑，在采用磁控溅射工艺在对玻璃基板进行表面镀膜时，磁控溅射产生的金属原子于玻璃基板表面的结合力较弱，若在玻璃基板20表面有指纹和灰尘等杂质，会降低金属原子之间的相互作用力，尤其是对于金属铬，原子与原子间的作用力较小，因而需要提高玻璃基板20表面光洁度的均一性，以提高形成的铬镀膜中各原子间的作用力。

可选地，采用纯水对所述玻璃基板20表面进行清洗，以避免清洗过程中对于玻璃基板20表面的损伤。

在清洗处理步骤后，对所述玻璃基板20进行磁控溅射工艺，在玻璃基板20表面形成镀膜层42。

本实施例中，所述磁控溅射工艺为铬合金靶材磁控溅射工艺，以在所述玻璃基板20的表面形成铬合金镀膜层42。

可选地，本实施例中，所述铬合金靶材40为铬质量百分含量大于或等于99.5％的铬合金靶材。

所采用铬合金靶材40直接影响后续形成的铬合金镀膜层42的质量，铬质量百分含量大于或等于99.5％的铬合金靶材可提高后续形成的铬合金镀膜层42内铬的含量，从而提高铬合金镀膜层的硬度和抗腐蚀等特性，但若采用现有磁控溅射工艺中，采用如此高纯度的铬合金靶材，因为铬合金靶材内的铬原子间较小的作用力，后续的铬镀膜层内晶粒间隙较大，漏光现象严重。

但采用本实施例透光基板的镀膜方法，表面覆盖铬合金镀膜层后的透光基板，相比与现有的铬合金镀膜层的透光基板，可有效减少漏光现象。

本实施例中，采用的铬合金靶材40的晶粒尺寸小于或等于50微米(μm)。

本实施例中，所述磁控溅射工艺具体过程包括：

将铬合金靶材40置于磁控溅射腔体内后，在腔体内形成一电场；之后向腔体内通入氩气(Ar)，电场内的电子与Ar原子撞击形成氩离子51和电子，氩离子51在电场的作用下加速轰击铬合金靶材40，溅射出大量的靶材原子(或分子)41，并沉积在所述玻璃基板20上，在玻璃基板表面形成铬合金镀膜层42。

在靶材内，在晶粒与晶粒之间的晶界间聚集有大量的原子，且处于晶界上的原子之间的作用较大，具有更高的自由能。在靶材体积恒定的条件下，靶材的晶粒越小，晶界数量越多，即靶材内的原子自由能越大，在氩离子撞击下，越发容易被溅射离靶材，进而在相同的溅射条件下可溅射出的靶材原子以及分子量越多，密度越大，即溅射速率更快。

靶材溅射速率越快，磁控溅射腔体内溅射出的靶材原子(或分子)41数量越多，溅射腔体内的在所述玻璃基板20上的原子沉积速率越快；而且因为靶材内的晶粒尺寸较小，溅射处的铬晶粒的体积较小，所以使沉积在所述玻璃基板20上的铬合金镀膜层42内的原子排列越紧密，铬合金镀膜层42内原子与原子间的作用力越大，晶粒间的间隙越小；在相同的溅射时间内，形成的铬合金镀膜层42各部分的均匀度越高，且形成的铬合金镀膜层42的厚度越大，为此，在镀膜厚度要求恒定条件下，溅射时间越短对于靶材设备的损伤越小。

本实施例中，磁控溅射工艺采用的铬合金靶材40内的晶粒尺寸小于或等于50微米，从而有效提高铬合金靶材40的溅射速率，减小溅射出的靶材原子(或分子)41的尺寸，进而减小在玻璃基板20上沉积的铬合金镀膜层42内的晶粒尺寸，提高形成的铬合金镀膜层42内的晶粒排列密度和均匀度，使各合金镀膜层内原子与原子之间具有更强的作用力，减小晶粒间的间隙，从而减小形成的铬合金镀膜层内的孔洞现象，进而减小沉积有镀膜层的玻璃基板的漏光现象，提高镀膜后的玻璃基板质量；

此外，提高薄膜沉积速率可有效降低溅射时间，从而降低溅射设备的负担，以降低溅射设备的损伤。

进一步可选地，磁控靶材内的晶粒尺寸小于或等于30μm。采用晶粒尺寸小于或等于30μm左右的靶材形成的铬镀膜层可获得透光均匀，且没有明显漏光现象的铬镀膜层。

值得注意的是，本实施例中，以采用现有磁控溅射镀膜后形成的镀膜层漏光现象较为严重的铬靶材作为实施例，但除铬靶材外的其他靶材中，如钛合金靶材，采用晶粒尺寸小于或等于50μm的靶材进行磁控溅射镀膜工艺，对于减小镀膜后的透光基板的漏光性有良好的效果。本发明对磁控溅射镀膜的镀膜材料并不做限定。

磁控溅射工艺中，镀膜的厚度直接影响薄膜的透光性以及光反射等性能。为此，磁控溅射工艺中，为了提高镀膜厚度，会相对延长靶材溅射时间。但实际操作过程中，靶材处于高温、高电压的环境下完成镀膜工艺，溅射时间越长，对于靶材以及溅射设备的负荷越重，诸如靶材的高温条件下会产生形变等缺陷，从而影响在玻璃基板上形成的镀膜层质量。

本实施例中，所采用的靶材内的晶粒尺寸较小(小于或等于50μm)，从而有效提高靶材的溅射速率，提高镀膜的沉积速率，在较短的时间内获得厚度达标的薄膜。

可选地，本实施例中，靶材的溅射的持续时间为30～60秒。

此外，靶材内的晶粒尺寸较小，可提高靶材的溅射速率，减小溅射出的靶材原子和分子的尺寸，进而减小在玻璃基板上沉积的铬合金镀膜层内的晶粒尺寸，提高形成的铬合金镀膜层内的晶粒排列密度和均匀度，使各合金镀膜层内原子与原子之间具有更强的作用力，减小晶粒间的间隙，从而减小形成的铬合金镀膜层内的孔洞现象。

因而采用本实施例提供的透光基板的镀膜方法，在达到相同的质量的镀膜条件下，可有效降低镀膜层的厚度。

可选地，本实施例中，所述镀膜层的厚度为300～400μm。

参考图3，其中，图3a为现有的透光基板的镀膜方法所采用的晶粒尺寸为70μm左右的铬合金靶材；图3b为本实施例透光基板的镀膜方法所采用的采用的晶粒尺寸为30μm左右铬合金靶材，

结合参考图3和图4，在相同的磁控溅射条件下，图4a为采用现有的透光基板的镀膜方法在玻璃基板20上形成的磁控溅射镀膜的结构示意图；图4b为采用本实施例透光基板的镀膜方法在玻璃基板20上形成的磁控溅射镀膜的结构示意图。

其中，由4图所示，在相同的时间内，图4b所示的铬合金镀膜层的厚度h2，远远大于采用图4a所示的铬合金镀膜层厚度h1。因而，采用本实施例透光基板的镀膜方法形成的图4b所示的具有较厚的镀膜层相比于图4a所示的铬合金镀膜层，可有效减少镀膜后的玻璃基板的漏光现象。

此外，在磁控溅射过程中，若磁控溅射的功率越大，磁控溅射的速率越快，薄膜沉积速率越快，形成的薄膜厚度越大；但若功率过大，对于溅射设备的负担越大，且靶材更易发热，造成靶材形变等缺陷，以影响镀膜的质量。

本实施例中，磁控溅射的功率为400千瓦(kw)～600千瓦(kw)，进一步可选地，磁控溅射的功率为500kw左右。

本实施例中，所采用的靶材内的晶粒尺寸较小(小于或等于50μm)，增加了晶界的数量，因为晶界上聚集有较多的原子，增加了靶材内的原子的自由能，使在磁控溅射过程中晶界处原子较易被溅射，因而，与现有的磁控溅射工艺相比，在达到相同的溅射效果前提下，有效降低了磁控溅射中的功率要求等条件。

本发明采用晶粒尺寸小于或等于50μm的铬合金靶材进行磁控溅射工艺，在相同的磁控溅射条件下，可有效提高磁控溅射速率，减小溅射出的靶材晶粒的尺寸，进而减小获得的镀膜层内的晶粒尺寸，提高镀膜层内的晶粒排列密度以及均匀度，提高原子间的作用力，降低晶粒间的间隙，以减小透光基板上的铬合金镀膜上的漏光现象。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种透光基板的镀膜方法，其特征在于，包括：

提供透光基板；

采用磁控溅射工艺在所述透光基板表面形成镀膜层，其中所述磁控溅射工艺采用的靶材具有小于或等于50μm的晶粒尺寸。

2.根据权利要求1所述的透光基板的镀膜方法，其特征在于，所述磁控溅射工艺采用的靶材是铬合金靶材，所述镀膜层为铬合金镀膜层。

3.根据权利要求2所述的透光基板的镀膜方法，其特征在于，所述铬合金靶中铬的质量百分含量大于或等于99.5％。

4.根据权利要求2所述的透光基板的镀膜方法，其特征在于，所述铬合金靶材的晶粒尺寸小于或等于30μm。

5.根据权利要求1所述的透光基板的镀膜方法，其特征在于，所述透光基板的材料为玻璃。

6.根据权利要求1所述的透光基板的镀膜方法，其特征在于，提供所述透光基板后，进行磁控溅射镀膜工艺前，所述透光基板的镀膜方法还包括对所述透光基板进行清洗处理。

7.根据权利要求6所述的透光基板的镀膜方法，其特征在于，对所述透光基板进行清洗处理的步骤包括：采用纯水清洗所述透光基板。

8.根据权利要求1所述的透光基板的镀膜方法，其特征在于，所述磁控溅射工艺的步骤包括：控制溅射功率为400kw～600kw。

9.根据权利要求1所述的透光基板的镀膜方法，其特征在于，所述镀膜层的厚度为300～400μm。

10.根据权利要求1所述的透光基板的镀膜方法，其特征在于，所述磁控溅射工艺的步骤包括：溅射持续时间为30～60秒。