JP5889965B2 - ハウジング及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ハウジング及びその製造方法に関し、特に黄色のポーセリンエナメル外観を有するハウジング及びそのハウジングの製造方法に関するものである。
従来から、電子製品の外観をカラフルにするため、通常、陽極酸化、塗装或いは電気メッキ等の方法によって、電子製品のハウジングの表面に装飾機能を有する塗膜を形成して、電子製品にカラーの外観を付与していた。一方、これらの技術に比べて、ＰＶＤ真空蒸着技術は、環境に優しいだけでなく、電子製品のハウジングの表面に金属質感の装飾性カラー層を形成することができる。
しかしながら、従来の技術において、ＰＶＤ真空蒸着技術によってハウジングの表面に形成される膜の色彩は非常に限定されており、現在幅広く製造されて使用されているＰＶＤ膜は、金色、黒色、白色等のカラーに限られている。しかも、既存の黄色系のＰＶＤ膜の硬度は比較的低く且つ摩損し易い。
上記の問題点に鑑みて、本発明は、黄色のエナメル膜外観を有し、且つ耐摩耗性に優れたハウジング及び当該ハウジングの製造方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明に係るハウジングは、基材を備え、前記ハウジングは、前記基材の上面に形成された下地層と、前記下地層の上面に形成された移行層と、前記移行層の上面に形成されたカラー層と、を備えている。前記移行層は、酸化アルミニウムであり、前記カラー層は、炭窒化チタンジルコニウム層であり、前記カラー層に現れる色度範囲は、ＣＩＥＬＡＢ表色系において、Ｌ＊座標は７０〜８０の間に位置し、ａ＊座標は１０〜１５の間に位置し、ｂ＊座標は２２〜３０の間に位置している。
また、上記の課題を解決するために、本発明に係るハウジングは、基材を備え、前記ハウジングは、前記基材の上面に形成されたカラー層をさらに備え、前記カラー層は、炭窒化チタンジルコニウム層であり、前記カラー層に現れる色度範囲は、ＣＩＥＬＡＢ表色系において、Ｌ＊座標は７０〜８０の間に位置し、ａ＊座標は１０〜１５の間に位置し、ｂ＊座標は２２〜３０の間に位置している。
また、上記の課題を解決するために、本発明に係るハウジングの製造方法は、基材を提供するステップと、マグネトロンスパッタリング法によって、前記基材の表面にチタンジルコニウム合金層である下地層を堆積するステップと、アークイオン蒸着法によって、前記下地層の上面に酸化アルミニウム層である移行層を堆積するステップと、マグネトロンスパッタリング法によって、前記移行層の上面に炭窒化チタンジルコニウム層であるカラー層を堆積するステップと、を備えている。前記カラー層に現れる色度範囲は、ＣＩＥＬＡＢ表色系において、Ｌ＊座標は７０〜８０の間に位置し、ａ＊座標は１０〜１５の間に位置し、ｂ＊座標は２２〜３０の間に位置している。
本発明に係るハウジングの製造方法は、マグネトロンスパッタリング法によって、カラー層を形成する時に、ターゲットを選択すると共に、反応気体とする窒素及びアセチレンの流量及びスパッタリング時間を精確にコントロールして、カラー層に安定した黄色を表し、且つカラー層に好ましい耐摩耗性を付与することができる。また、本発明の移行層は、アークイオン蒸着法によって形成されるため、堆積時間は速く、移行層と下地層との接合力も高い。さらに、前記カラー層は、比較的に繊細で滑らかであるため、ポーセリングエナメルのような外観効果を表すことができる。
本発明の実施形態に係るハウジングの断面図である。 本発明に係るハウジングの製造方法に使用する真空蒸着装置の構造を示す平面図である。
図１に示すように、本発明の実施形態に係るハウジング１０は、基材１１と、基材１１の上面に順次に形成された下地層１３、移行層１５及びカラー層１７と、を備える。カラー層１７は、肉眼で見ると黄色に見える。
基材１１は、ダイス鋼或いはステンレスからなる。下地層１３は、チタン及びジルコニウムにより構成されるＴｉ−Ｚｒ層であり、基材１１の表面を被覆している。下地層１３の厚さは約０．２μｍ〜０．４μｍである。また、下地層１３において、Ｔｉの質量は５５〜７０％であり、好ましくは６０％である。下地層１３は、基材１１と移行層１５との接合力を高めることができる。
移行層１５は、下地層１３の表面を被覆している酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）層であり、その厚さは０．４μｍ〜０．８μｍである。移行層１５は、灰色を呈するが、カラー層１７の色と干渉しない。移行層１５は、より高い硬度を有し、ハウジング１０の表面の膜全体の硬度を高めることができる。
カラー層１７は、移行層１５の表面を被覆している炭窒化チタンジルコニウム（ＴｉＺｒＣＮ）層であり、その厚さは１．２μｍ〜２μｍであり、且つ黄色を呈している。カラー層１７に現れる色度範囲は、ＣＩＥＬＡＢ表色系において、Ｌ＊座標は７０〜８０の間に位置し、ａ＊座標は１０〜１５の間に位置し、ｂ＊座標は２２〜３０の間に位置している。カラー層１７は、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）相及び炭窒化ジルコニウム（ＺｒＣＮ）相を含む。中でも、炭窒化ジルコニウム相はより高い硬度を有し、カラー層１７の耐摩耗性を高めることができる。
下地層１３及びカラー層１７は、マグネトロンスパッタ法によって形成され、移行層１５は、アークイオン蒸着法によって形成される。
本発明の実施形態に係るハウジング１０の製造方法は、以下の工程を備える。
第一工程において、ステンレス或いはダイス鋼からなる基材１１を提供する。
第二工程において、マグネトロンスパッタリング法を介して基材１１の表面に下地層１３を堆積する。具体的には、図２に示す真空蒸着装置１００を採用する。真空蒸着装置１００は、多機能蒸着装置であり、その中でアークイオン蒸着及びマグネトロンスパッタリングを行なうことができる。真空蒸着装置１００は、真空チャンバ２０と、真空チャンバ２０の内部に設けられた回転棚３０と、真空チャンバ２０を真空雰囲気にするための真空ポンプ４０と、複数のアーク光源装置５０と、を備える。また、真空チャンバ２０の中には、複数のマグネトロンチタンターゲット６１、複数のマグネトロンジルコニウムターゲット６２及びアーク光源装置５０の陰極アーク光源位置に設置されている複数のアルミターゲット６３がさらに設置されている。
下地層１３を堆積する場合、基材１１を回転棚３０に装着固定した後、真空ポンプ４０によって真空チャンバ２０を３×１０−３Ｐａ〜８×１０−３Ｐａまで真空にする。次に、真空チャンバ２０内に流量が１００ｍｌ／分（ｓｃｃｍ）のアルゴンを注入して、真空チャンバ２０内の温度を１６０℃〜２００℃に加熱した後、マグネトロンチタンターゲット６１及びマグネトロンジルコニウムターゲット６２に対して２５０Ｖのバイアス電圧を印加し、且つバイアス電源のデューティ比（Ｄｕｔｙ Ｃｙｃｌｅ）を５０％に調節する。次に、マグネトロンチタンターゲット６１及びマグネトロンジルコニウムターゲット６２に対応する電源を起動して、電源のパワーを６ｋｗ〜８ｋｗに調節し、基材１１に対して８分〜１５分スパッタリングすることによって、基材１１の表面に前記チタンジルコニウム合金を成分とする下地層１３を形成する。
第三工程において、真空蒸着装置１００の中で、アークイオン蒸着法を介して下地層１３の上面に移行層１５を堆積する。具体的には、下地層１３が被覆された基材１１を回転棚３０に固定して、引き続き真空チャンバ２０を真空排気させて、真空チャンバ２０内に流量が１００ｍｌ／分（ｓｃｃｍ）のアルゴンを注入すると共に、真空チャンバ２０内に流量が１５０〜２００ｍｌ／分（ｓｃｃｍ）の酸素を注入する。続いて、アルミターゲット６３に対して２００Ｖのバイアス電圧を印加し、且つバイアス電源のデューティ比を５０％に調節する。続いて、アルミターゲット６３に対応する電源を起動して、前記電源の電圧を１５Ｖ〜３５Ｖに調節し、電流を４０Ａ〜７０Ａに調節して、下地層１３の上面に前記酸化アルミニウムを成分とする移行層１５を堆積する。コーティング時間は、５０分〜６０分である。
第四工程において、真空蒸着装置１００の中で、マグネトロンスパッタリング法を介して移行層１５の上面にカラー層１７を堆積する。具体的には、下地層１３及び移行層１５が被覆された基材１１を回転棚３０に固定して、引き続き真空チャンバ２０を真空排気させて、真空チャンバ２０内に流量が１００ｍｌ／分（ｓｃｃｍ）のアルゴンを注入すると共に、真空チャンバ２０内に流量が２００〜２３０ｍｌ／分（ｓｃｃｍ）の窒素及び流量が２００〜２３０ｍｌ／分（ｓｃｃｍ）のアセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスを注入する。続いて、マグネトロンチタンターゲット６１及びマグネトロンジルコニウムターゲット６２に対して２５０Ｖのバイアス電圧を印加して、バイアス電源のデューティ比を４０％に調節する。次に、マグネトロンチタンターゲット６１及びマグネトロンジルコニウムターゲット６２に対応する電源を起動し、且つ電源のパワーをそれぞれ５ｋｗ〜１０ｋｗに調節することによって、移行層１５の上面にＴｉＣＮセラミック相及びＺｒＣＮセラミック相からなるカラー層１７を堆積する。コーティング時間は、３５分〜４０分である。カラー層１７を形成する時のデューティ比は、下地層１３及び移行層１５を形成する時のデューティ比より小さい。デューティ比は、小さくなると、対応する堆積速度は遅くなり、各膜間の接合力を高めることに有利である。
以下、具体的な実施例を挙げて、本発明について説明する。
［実施例１］
（ａ）ステンレス材質の基材１１を真空蒸着装置１００の中にセットして、マグネトロンスパッタ法によって基材１１の上面に下地層１３を堆積する。具体的には、基材１１を回転棚３０に固定して、真空ポンプ４０にて真空チャンバ２０を５×１０−３Ｐａに真空にした後、真空チャンバ２０内に流量が１００ｍｌ／分（ｓｃｃｍ）のアルゴンを注入して、真空チャンバ２０内の温度を１８０℃に調節する。続いて、マグネトロンチタンターゲット６１及びマグネトロンジルコニウムターゲット６２に対して２５０Ｖのバイアス電圧を印加し、且つバイアス電源のデューティ比を５０％に調節する。続いて、マグネトロンチタンターゲット６１及びマグネトロンジルコニウムターゲット６２に対応する電源を起動して、電源のパワーをそれぞれ８ｋｗに調節して、基材１１に対して８分スパッタリングして、基材１１の表面にチタンジルコニウム合金からなる下地層１３を堆積する。下地層１３において、チタンの質量は６０％である。
（ｂ）アークイオン蒸着法によって、下地層１３の表面に移行層１５を堆積する。具体的には、真空ポンプ４０にて引き続き真空チャンバ２０を真空排気させて、真空チャンバ２０の中に流量が１６０ｍｌ／分（ｓｃｃｍ）の酸素を注入して、アルミターゲット６３に対して２００Ｖのバイアス電圧を印加して、バイアス電源のデューティ比を５０％に調節する。続いて、アルミターゲット６３に対応する電源を起動し、且つ前記電源の電圧を２０Ｖに、電流を６０Ａ〜７０Ａに調節して、下地層１３の上面に酸化アルミニウムからなる移行層１５を堆積する。本工程のコーティング時間は、５０分である。
（ｃ）マグネトロンスパッタ法によって、移行層１５の上面にカラー層１７を堆積する。具体的には、引き続き真空チャンバ２０を真空排気させて、真空チャンバ２０の中に流量が１００ｓｃｃｍのアルゴンを注入すると共に、真空チャンバ２０の中に流量が２２０ｓｃｃｍの窒素及び流量が２２０ｓｃｃｍのアセチレンガスを注入する。続いて、マグネトロンチタンターゲット６１及びマグネトロンジルコニウムターゲット６２に対して２５０Ｖのバイアス電圧を印加し、且つバイアス電源のデューティ比を４０％に調節する。続いて、マグネトロンチタンターゲット６１及びマグネトロンジルコニウムターゲット６２に対応する電源を起動し、且つ電源のパワーをそれぞれ６ｋｗに調節して、移行層１５の上面に前記ＴｉＣＮセラミック相及びＺｒＣＮセラミック相によって構成されるカラー層１７を堆積する。本工程のコーティング時間は、４０分である。
本発明の方法で得たハウジング１０は、ノート型パソコン及び携帯通信端末等の電子装置又は他の装飾用製品のハウジングとして使用できる。
なお、変形例として、下地層１３及び移行層１５を省略して、カラー層１７を直接に基材１１の表面に堆積しても良い。
１０ ハウジング
１１ 基材
１３ 下地層
１５ 移行層
１７ カラー層
２０ 真空チャンバ
３０ 回転棚
４０ 真空ポンプ
５０ アーク光源装置
６１ マグネトロンチタンターゲット
６２ マグネトロンジルコニウムターゲット
６３ アルミターゲット
１００ 真空蒸着装置

Claims (6)

  1. 基材を備えたハウジングであって、
    前記ハウジングは、前記基材の上面に形成された下地層と、前記下地層の上面に形成された移行層と、前記移行層の上面に形成されたカラー層と、を備え、前記移行層は、酸化アルミニウムであり、前記カラー層は、炭窒化チタンジルコニウム層であり、
    前記カラー層に現れる色度範囲は、ＣＩＥＬＡＢ表色系において、Ｌ＊座標は７０〜８０の間に位置し、ａ＊座標は１０〜１５の間に位置し、ｂ＊座標は２２〜３０の間に位置していることを特徴とするハウジング。
  2. 前記下地層は、チタンジルコニウム合金層であり、前記移行層は、アークイオン蒸着法によって形成され、前記カラー層は、マグネトロンスパッタリング法によって形成されることを特徴とする請求項１に記載のハウジング。
  3. 基材を備えたハウジングであって、
    前記ハウジングは、前記基材の上面に形成されたカラー層をさらに備え、前記カラー層は、炭窒化チタンジルコニウム層であり、
    前記カラー層に現れる色度範囲は、ＣＩＥＬＡＢ表色系において、Ｌ＊座標は７０〜８０の間に位置し、ａ＊座標は１０〜１５の間に位置し、ｂ＊座標は２２〜３０の間に位置していることを特徴とするハウジング。
  4. 基材を提供するステップと、
    マグネトロンスパッタリング法によって、前記基材の表面にチタンジルコニウム合金層である下地層を堆積するステップと、
    アークイオン蒸着法によって、前記下地層の上面に酸化アルミニウム層である移行層を堆積するステップと、
    マグネトロンスパッタリング法によって、前記移行層の上面に炭窒化チタンジルコニウム層であるカラー層を堆積するステップと、を備え、
    前記カラー層に現れる色度範囲は、ＣＩＥＬＡＢ表色系において、Ｌ＊座標は７０〜８０の間に位置し、ａ＊座標は１０〜１５の間に位置し、ｂ＊座標は２２〜３０の間に位置していることを特徴とするハウジングの製造方法。
  5. 前記移行層を形成する場合、アルミターゲットを採用し、流量が１５０ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍの酸素を反応気体とすることを特徴とする請求項４に記載のハウジングの製造方法。
  6. 前記カラー層を形成する場合、マグネトロンチタンターゲット及びマグネトロンジルコニウムターゲットを採用し、且つ流量が２００ｓｃｃｍ〜２３０ｓｃｃｍの窒素及び流量が２００ｓｃｃｍ〜２３０ｓｃｃｍのアセチレンを反応気体とすることを特徴とする請求項５に記載のハウジングの製造方法。
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