一种绝缘性基材表面图案化方法和一种陶瓷的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种绝缘性基材表面图案化方法，包括用选自ZnO、SnO2和TiO2中的一种或多种物质在绝缘性基材的至少一个表面上形成膜；用能量束对所述膜的至少部分表面进行照射，以在膜上形成图案。该方法不会对绝缘性基材的本体特性产生影响，并且，所述膜的颜色浅，不会或基本不会掩盖绝缘性基材的本体颜色；同时所述膜对能量束的吸收能力强，即使采用能量较低的能量束对膜的至少部分表面进行照射，也能在膜上形成图案，可以用于在陶瓷表面形成精细的图案标示，或者在陶瓷表面制作更精细的线路。本发明还提供了一种陶瓷，所述陶瓷不仅表面具有图案，而且仍然保持了陶瓷基材本身的特性。
【专利说明】一种绝缘性基材表面图案化方法和一种陶瓷
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种绝缘性基材表面图案化方法和一种陶瓷。
【背景技术】
[0002]激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化，从而留下永久性标记的一种打标方法。
[0003]对于如氧化铝和氧化锆这样的白色陶瓷，由于对激光的吸收性较差，因此如果采用低能量的激光(例如波长为1064nm且功率为20W的激光)，则无法进行打标。尽管采用更高能量的激光能够在这些白色陶瓷上进行形成图案，但是形成的图案的精细度不高，而且采用更高能量的激光增加了打标成本。因此，在对白色陶瓷进行打标时，通常是在陶瓷基材中添加一些能够促进激光吸收的物质，然后进行激光打标。但是，在陶瓷基材中添加其它物质必然会对陶瓷的本体特性(如微观结构和颜色)造成影响。
[0004]因此，亟需一种对白色陶瓷的表面进行图案化的方法，该方法不会对陶瓷基材的本体特性(如微观结构和颜色)产生影响，并且即使使用低能量的激光也能将表面图案化。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有的对白色陶瓷的表面进行图案化的方法存在的不足，提供一种适于对陶瓷基材的表面进行图案化的方法，该方法不会对陶瓷基材的本体特性(如微观结构和颜色)产生影响，并且即使使用低能量的激光也能将表面图案化。
[0006]根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种绝缘性基材表面图案化方法，该方法包括以下步骤:
[0007](I)用选自ZnO、SnO2和T12中的一种或多种物质在绝缘性基材的至少一个表面上形成膜；
[0008](2)用能量束对所述膜的至少部分表面进行照射，以在膜上形成图案。
[0009]根据本发明的方法不是在绝缘性基材中引入促进能量束吸收的物质，因而不会对绝缘性基材的本体特性(如微观结构和颜色)产生影响。并且，本发明的方法用选自ZnO、SnO2和T12中的一种或多种物质在绝缘性基材的至少一个表面上形成膜，所述膜的颜色浅，不会或基本不会掩盖绝缘性基材的本体颜色；更重要的是，所述膜对能量束的吸收能力强，即使采用能量较低的能量束(例如:波长为1064nm且功率为20W的激光)对膜的至少部分表面进行照射，也能在膜上形成图案，因而可以用于在陶瓷表面形成精细的图案标示，或者在陶瓷表面制作更精细的线路。
[0010]根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种陶瓷，该陶瓷包括陶瓷基材、以及位于所述陶瓷基材的至少一个表面上的由选自ZnO、SnO2和T12中的一种或多种物质形成的膜，所述膜承印有图案。
[0011]根据本发明的陶瓷不仅表面具有图案，而且仍然保持了陶瓷基材本身的特性。
【具体实施方式】
[0012]根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种绝缘性基材表面图案化方法，该方法包括步骤(1):用选自Zn0、Sn02和T12中的一种或多种物质在绝缘性基材的至少一个表面上形成膜。
[0013]优选地，所述膜由ZnO和/或SnO2形成；或者所述膜由第一成膜物质和第二成膜物质形成，所述第一成膜物质为ZnO和/或SnO2，所述第二成膜物质为Ti02。由此形成的膜对于能量束具有更高的吸收能力，从而能够用能量更低的能量束进行照射，形成精细度更高的图案。
[0014]在所述膜由第一成膜物质和第二成膜物质形成时，第一成膜物质与第二成膜物质之间的相对比例可以根据随后用于照射的能量束的能量大小进行适当的选择。例如，所述膜中，第一成膜物质的总量为50-99重量％，第二成膜物质的总量为1-50重量％，这样即使采用低能量的能量束进行照射也能够形成精细的图案并具有化学镀活性。优选地，所述膜中，第一成膜物质的总量为80-99重量％，第二成膜物质的总量为1-20重量％，这样能够获得更高的镀覆速率，而且化学镀形成的镀层具有更高的附着力。更优选地，所述膜中，第一成膜物质的总量为85-95重量％，第二成膜物质的总量为5-15重量％，具有这样组成的膜的颜色更接近于绝缘性基材的本体颜色，并且对能量束具有更高的吸收能力，同时在后续的化学镀过程中还能获得更高的镀覆速率。
[0015]所述第一成膜物质和第二成膜物质可以以混合物的形式存在于一层膜中，也可以各自成膜且各层膜相互邻接。
[0016]所述膜的厚度没有特别限定，可以根据最终制备的绝缘性基材的具体使用场合进行适当的选择。一般地， 所述膜的厚度为1-100 μ m，优选为5-30 μ m。在所述膜为多层时，多层膜的总厚度可以为1-100 μ m，优选为5-30 μ m。
[0017]可以采用常用的各种方法用选自ZnO、SnO2和T12中的一种或多种物质在绝缘性基材的至少一个表面上形成膜，例如:化学气相沉积法、磁控溅射法。优选地，采用磁控溅射形成所述膜，由此形成的膜的厚度更为均匀，附着力更高，并且成膜过程可控性更好。
[0018]可以直接将选自ZnO、SnO2和T12中的一种或多种物质沉积在绝缘性基材的表面，以形成膜；也可以将上述氧化物的前驱体沉积在绝缘性基材的表面，然后进行氧化，从而形成所述膜。所述前驱体可以为常见的各种在氧化条件下能够形成相应的氧化物的物质，没有特别限定。例如:可以将选自Zn、Sn或Ti中的一种或多种金属单质沉积在绝缘性基材的表面，然后在含氧气氛中进行氧化，从而形成所述膜。所述氧化的条件以能够将上述金属单质氧化或基本氧化为准，具体地，温度可以为950-1500°C，时间可以为1-6小时。
[0019]本发明对于形成所述膜的条件也没有特别限定，可以为常规选择。在采用磁控溅射的方法来形成所述膜时，所述磁控溅射的条件可以包括:本底真空度为6X 10_3-1X 10_4Pa，电压为370-500V，电流强度为12-17A，气体为氩气。在所述膜含有氧化物时，向溅射室中通入氧气，氧气的量可以根据最终形成的膜中氧化物的含量进行选择，以能够使得最终形成的膜中的氧化物的含量能够满足要求为准。
[0020]所述膜可以为单层，也可以为多层，例如2层或3层。在所述膜为多层时，各层之间的成膜物质可以为相同，也可以为不同。优选为不同，这样能够在性能上实现互补。
[0021]例如:由T12形成的膜优选位于由ZnO和/或SnO2形成的膜之上，这样能够进一步提高由T12形成的膜对于能量束的吸收能力。在由T12形成的膜位于由ZnO和/或SnO2形成的膜上时，由T12形成的膜的厚度与由ZnO和/或SnO2形成的膜的厚度优选使得最终形成的膜中，由ZnO和/或SnO2形成的膜的总量可以为50-99重量％，优选为80-99重量％，更优选为85-95重量％ ；由T12形成的膜的总量可以为1-50重量％，优选为1_20重量％，更优选为5-15重量％。
[0022]根据本发明的方法可以用于在各种绝缘性基材的表面上形成图案，同时又不会对绝缘性基材的本体特性产生影响。所述绝缘性基材例如可以为有机基材,也可以为无机基材，其具体实例可以包括但不限于:聚合物基材、纸质基材、玻璃基材和陶瓷基材。根据本发明的方法特别适于在陶瓷基材、特别是白色陶瓷基材(例如氧化铝陶瓷基材、氧化锆陶瓷基材)的表面形成图案。在根据本发明的方法用于在陶瓷基材、特别是白色陶瓷基材表面形成图案时，优选采用磁控溅射的方法在基材表面形成所述膜。
[0023]在所述基材为陶瓷基材时，用能量束照射所述膜之前，根据本发明的方法还优选包括:对形成有所述膜的绝缘性基材进行烧结。这样能够增强膜与基材之间的结合力。在所述膜为多层时，所述烧结在增强膜与基材之间的结合力的同时，还能够促进各层物质之间的扩散，从而进一步提高对于能量束的吸收能力。例如:在由T12形成的膜位于由ZnO和/或SnO2形成的膜之上时，进行所述烧结可以显著提高由T12形成的膜对于能量束的吸收能力。
[0024]所述烧结的条件可以根据基材的种类以及形成膜的物质的种类进行选择。一般地，所述烧结可以在950-1500°C的温度下进行。所述烧结的时间可以根据烧结的温度进行选择，一般可以为1-6小时。所述烧结可以在含氧气氛中进行，也可以在非活性气氛(如氮气和零族元素气体)中进行，优选在含氧气氛中进行，由此形成的化学镀层对基材具有更高的附着力。所述含氧气氛例如可以为空气气氛，也可以为由氧气与非活性气体混合形成的气氛。在所述膜是将选自Zn、Sn或Ti中的一种或多种金属单质沉积在绝缘性基材的表面，然后在含氧气氛中进行氧化而形成时，所述氧化与所述烧结可以同时完成。
[0025]根据本发明的方法还包括步骤(2):用能量束对所述膜的至少部分表面进行照射，以在膜上形成图案。
[0026]在采用能量束对所述膜的至少部分表面进行照射时，在能量束的作用下，被照射的膜中的物质的原子发生跃迁，在原子返回基态时，释放能量，使得膜表面熔融甚至气化，产生颜色变化，从而形成图案。
[0027]所述能量束可以为足以在所述膜上形成图案的激光、电子束或离子束。一般地，在所述能量束为激光时，所述激光的波长可以为200-3000nm，功率可以为5-3000W，频率可以为0.l-200kHz ;在所述能量束为电子束时，所述电子束的功率密度可以为10-10nW/cm2 ;在所述能量束为离子束时，所述离子束的能量可以为10-106eV。优选地，所述能量束为激光，例如波长为532-1064nm且功率为20-100W的激光。
[0028]根据本发明的方法，用于形成所述膜的物质对于能量束具有高的吸收能力，因此即使使用低能量的能量束进行照射也能形成图案。所述低能量的能量束优选为波长为532-1064nm且功率为20-30W的激光，更优选为波长为1064nm且功率为20-30W的激光。
[0029]在所述能量束为激光时，本发明的方法对于产生激光的激光器没有特别限定，可以为常见的各种激光器，例如YAG激光器、绿光激光器或光纤激光器。
[0030]本发明对于用能量束对至少部分所述膜进行照射，从而形成图案的条件没有特别限定，只要能量束照射的条件足以在膜上形成图案即可。例如，在所述能量束为激光时，所述激光的走线速度可以为0.01-50000mm/s，优选为50-150mm/s，填充间距可以为
0.01_5mm,优选为 0.02_lmm。
[0031]根据本发明的方法，用能量束对所述膜进行照射，能够在膜的表面形成图案的同时，还能够赋予图案区域内的膜材料化学镀活性，从而能够在膜的表面通过化学镀形成金属层，得到具有金属质感的图案，或者较高精细度的线路。因而，根据本发明的方法还可以包括步骤(3):将经能量束照射的基材进行化学镀，这样能够在图案区域内的膜上形成金属层。
[0032]根据本发明的方法对于化学镀的具体条件没有特别限定，可以为常规选择。例如，进行化学镀铜时，该方法可以包括将能量束照射后的基材与铜镀液接触，所述铜镀液含有铜盐和还原剂，pH值为12-13，所述还原剂能够将铜盐中铜离子还原为铜单质，例如所述还原剂可以为乙醛酸、肼和次亚磷酸钠中的一种或多种。
[0033]所述金属层的厚度可以根据该金属层的具体功能进行选择，没有特别限定。
[0034]在进行化学镀之后，还可以接着进行电镀或者再进行一次或多次化学镀，以进一步增加镀层的厚度或者在化学镀层上形成其它金属镀层。例如，在化学镀铜结束后，可以再化学镀一层镍来防止铜镀层表面被氧化。
[0035]根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种陶瓷，该陶瓷包括陶瓷基材、以及位于所述陶瓷基材的至少一个表面上的由选自ZnO、SnO2和T12中的一种或多种物质形成的膜，所述膜承印有图案。
[0036]所述陶瓷基材可以为常见的各种陶瓷基材，特别优选为氧化铝陶瓷或氧化锆陶瓷。
[0037]所述膜优选由ZnO和/或SnO2形成；或者由ZnO和/或SnO2 (即，第一成膜物质)与Ti02(即，第二成膜物质)形成。在所述膜由所述第一成膜物质以及第二成膜物质形成时，所述膜中，第一成膜物质的总量可以为50-99重量％，优选为80-99重量％，更优选为85-95重量％ ;第二成膜物质的总量可以为1-50重量％，优选为1-20重量％，更优选为5-15重量％。
[0038]所述膜可以为一层，也可以为多层。在所述膜为多层时，各层的成膜物质可以为相同，也可以为不同，优选为不同。更优选地，由T12形成的膜优选位于由ZnO和/或SnO2形成的膜之上。
[0039]所述膜的厚度可以为1-100 μ m，优选为5_30 μ m。在膜为多层时，多层膜的总厚度可以为1-100 μ m，优选为5-30 μ m。
[0040]优选地，所述陶瓷还包括位于所述图案上的至少一层金属层，例如:铜层。所述金属层的厚度可以根据该金属镀层的功能进行选择，没有特别限定。
[0041]所述陶瓷可以采用前文所述的方法制备得到，此处不再详述。
[0042]以下结合实施例详细说明本发明。
[0043]以下实施例和对比例中，采用ISO 2409中公开的百格刀法来测定在基材表面形成的金属层的附着力。具体测试方法为:用百格刀在待测样品表面划1X 10个ImmXlmm的小网格，每一条划线深及金属层的最底层，用毛刷将测试区域的碎片刷干净后，用胶带(3M600号胶纸)粘住被测试的小网格，用手抓住胶带一端，在垂直方向迅速扯下胶纸，在同一位置进行2次相同测试，按照以下标准确定附着力等级:
[0044]ISO等级O:划线边缘光滑，在划线的边缘及交叉点处均无金属层脱落；
[0045]ISO等级1:在划线的交叉点处有小片的金属层脱落，且脱落总面积小于5%;
[0046]ISO等级2:在划线的边缘及交叉点处有小片的金属层脱落，且脱落总面积在5-15%之间；
[0047]ISO等级3:在划线的边缘及交叉点处有成片的金属层脱落，且脱落总面积在15-35% 之间；
[0048]ISO等级4:在划线的边缘及交叉点处有成片的金属层脱落，且脱落总面积在35-65% 之间；
[0049]ISO等级5:在划线的边缘及交叉点处有成片的金属层脱落，且脱落总面积大于65%。
[0050]以下实施例和对比例中使用的显微镜为商购自上海光学仪器六厂的牌号为54X的工业检测显微镜。
[0051]实施例1-13用于说明本发明。
[0052]实施例1
[0053]在氧化招陶瓷基片(40mm X 40mm X Imm)上,利用磁控派射,镀一层厚度为15μηι的Zn膜。然后，放入烧结炉中，在空气气氛中，在1300°C保温4h后，随炉冷却。接着用激光器对膜的至少部分表面进行照射，经照射的区域颜色较未经照射的区域变深。最后将氧化铝陶瓷基片置于化学镀液中进行化学镀，得到厚度为8.2μπι的镀层。
[0054]其中，磁控溅射的条件包括:靶材为锌靶，本底真空度为8Χ 10_3Pa，电压为450V，电流强度为16A,气体为気气。
[0055]激光照射的条件包括:采用YAG激光器，激光波长为1064nm，功率为20W，频率为50kHz，走线速度为100mm/s，填充间距为0.05mm。
[0056]化学镀的镀液组成为:CuS04.5H20 0.12mol/L，Na2EDTA.2H200.14mol/L，亚铁氰化钾 lOmg/L, 2，2，-联吡啶 lOmg/L,乙醛酸(HC0C00H) 0.lOmol/L,用 NaOH 和 H2SO4 调节镀液的PH值为12.5-13，以水为溶剂。
[0057]经测试，Zn膜在烧结前对基片的附着力为2级,烧结后的膜对基片的附着力为O级，烧结前Zn膜的颜色为淡灰色(其十六进制颜色代码为#D3D3D3，RGB色彩模式为211，211，211)，烧结后的膜层的颜色为浅白色(其十六进制颜色代码为#FFFAFA，RGB色彩模式为255，250，250);化学镀形成的镀层的附着力为ISO等级O级，镀覆速度为1.5 μ m/h。
[0058]用显微镜进行观察发现:形成的图案的线条整齐且清晰，图案区域内金属镀层连续且分布均匀。
[0059]对比例I
[0060]采用与实施例1相同的方法在氧化铝陶瓷基片的表面形成图案，不同的是，不在氧化铝陶瓷基片的表面形成膜，而是直接将氧化铝陶瓷基片用激光进行照射，然后放入化学镀液中进行化学镀。结果:经激光照射的区域没有发生颜色变化，并且也没有形成金属镀层。
[0061]对比例2
[0062]采用与对比例I相同的方法在氧化铝陶瓷基片的表面形成图案，不同的是，激光照射的条件包括:采用YAG激光器，激光波长为1064nm，功率为50W，频率为50kHz，走线速度为100mm/s,填充间距为0.05_。
[0063]用显微镜进行观察发现:形成的图案的线条边缘凸凹不平，图案区域内无法形成连续的金属镀层。
[0064]实施例2
[0065]在氧化招陶瓷基片(40mmX40mmX Imm)上,利用磁控派射,镀一层厚度为20 μ m的Sn膜。然后，放入烧结炉中，在空气气氛中，在1300°C保温4h后，随炉冷却。接着用激光器对膜的至少部分表面进行照射，经照射的区域颜色较未经照射的区域变深。最后放入化学镀液中进行化学镀，得到厚度为9.4μ m的镀层。
[0066]其中，磁控溅射的条件包括:靶材为锡靶，本底真空度为9X 10_3Pa，电压为430V，电流强度为16A,气体为気气。
[0067]激光照射的条件包括:采用YAG激光器，激光波长为1064nm，功率为20W，频率为50kHz，走线速度为100mm/s，填充间距为0.05mm。
[0068]化学镀的镀液组成同实施例1。
[0069]经测试，Sn膜在烧结前对基片的附着力为2级,烧结后的膜对基片的附着力为O级，烧结前Sn膜的颜色为淡灰色(其十六进制颜色代码为#D3D3D3，RGB色彩模式为211，211，211)，烧结后的膜层的颜色为淡黄色(其十六进制颜色代码为#FFFFF0，RGB色彩模式为255，255，240); 化学镀形成的镀层的附着力为ISO等级O级，镀覆速度为1.6 μ m/h。
[0070]用显微镜进行观察发现:形成的图案的线条整齐且清晰，图案区域内金属镀层连续且分布均匀。
[0071]实施例3
[0072]在氧化锆陶瓷基片(40mmX40mmXlmm)上，利用磁控溅射，镀一层厚度为18 μ m的Zn膜。然后，放入烧结炉中，在空气气氛中，在1100°C保温5h后，随炉冷却。接着用激光器对至少部分膜进行照射，经照射的区域颜色较未经照射的区域变深。最后将氧化锆陶瓷基片置于化学镀液中进行化学镀，得到厚度为8.6 μ m的镀层。
[0073]其中，磁控溅射的条件包括:靶材为锌靶，本底真空度为7X 10_3Pa，电压为440V，电流强度为15A，气体为氩气。
[0074]激光照射的条件包括:采用YAG激光器，激光波长为1064nm，功率为20W，频率为50kHz，走线速度为100mm/s，填充间距为0.05mm。
[0075]化学镀的镀液组成为:醋酸铜10g/L、EDTA 25g/L、甲醛10mL/L、酒石酸钾钠15g/L、氟硼酸50g/L，用浓度为50重量％的氢氧化钠调节镀液的pH值为12，以水为溶剂。
[0076]经测试，Zn膜在烧结前对基片的附着力为3级,烧结后的膜对基片的附着力为O级，烧结前Zn膜的颜色为淡灰色(其十六进制颜色代码为#D3D3D3，RGB色彩模式为211，211，211)，烧结后的膜层的颜色为浅白色(其十六进制颜色代码为#FFFAFA，RGB色彩模式为255，250，250);化学镀形成的镀层的附着力为ISO等级O级，镀覆速度为1.7 μ m/h。
[0077]用显微镜进行观察发现:形成的图案的线条整齐且清晰，图案区域内金属镀层连续且分布均匀。
[0078]对比例3
[0079]采用与实施例3相同的方法在氧化锆陶瓷基片的表面形成图案，不同的是，直接将氧化锆陶瓷基片用激光进行照射，然后放入化学镀液中进行化学镀。结果:经激光照射的区域没有发生颜色变化，并且化学镀也没有形成金属镀层。
[0080]对比例4
[0081]采用与对比例3相同的方法在氧化锆陶瓷基片的表面形成图案，不同的是，激光照射的条件包括:采用YAG激光器，激光波长为1064nm，功率为50W，频率为50kHz，走线速度为100mm/s,填充间距为0.05_。
[0082]用显微镜进行观察发现:形成的图案的线条边缘凸凹不平，图案区域内无法形成连续的金属镀层。
[0083]实施例4
[0084]在氧化锆陶瓷基片(40mmX 40mmX 1mm)上，利用磁控溅射，镀一层厚度为25 μ m的Sn膜。然后，放入烧结炉中，在空气气氛中，在1500°C保温2h后，随炉冷却。接着用激光器对膜的至少部分表面进行照射，经照射的区域颜色较未经照射的区域变深。最后放入化学镀液中进行化学镀，得到厚度为8.8 μ m的镀层。
[0085]其中，磁控溅射的条件包括:靶材为锡靶，本底真空度为8X 10_3Pa，电压为450V，电流强度为16A,气体为気气。
[0086]激光照射的条件包括:采用YAG激光器，激光波长为1064nm，功率为20W，频率为50kHz,走线速度为150mm/s,填充间距为0.05mm。
[0087]化学镀的镀液组成同实施例1。
[0088]经测试，Sn膜在烧结前对基片的附着力为2级,烧结后的膜对基片的附着力为O级，烧结前Sn膜的颜色为浅灰色(其十六进制颜色代码为#D3D3D3，RGB色彩模式为211，211，211)，烧结后的膜层的颜色为浅黄色(其十六进制颜色代码为#FFFFF0，RGB色彩模式为255，255，240);化学镀形成的镀层的附着力为ISO等级O级，镀覆速度为1.6 μ m/h。
[0089]用显微镜进行观察发现:形成的图案的线条整齐且清晰，图案区域内金属镀层连续且分布均匀。
[0090]实施例5
[0091]在氧化铝陶瓷基片(40mm X 40mm X Imm)上，利用磁控溅射，镀一层厚度为15μπι的ZnO膜。然后，放入烧结炉中，在空气气氛中，在950°C保温6h后，随炉冷却。接着用激光器对膜的至少部分表面进行照射，经照射的区域颜色较未经照射的区域变深。最后将氧化铝陶瓷基片置于化学镀液中进行化学镀，得到厚度为8.4μ m的镀层。
[0092]其中，磁控溅射的条件包括:靶材为锌靶，本底真空度为8X 10_3Pa，电压为440V，电流强度为17A，气体为氧气和氩气，氧气与氩气的体积比为4:16。
[0093]激光照射的条件包括:采用YAG激光器，激光波长为1064nm，功率为20W，频率为50kHz，走线速度为100mm/s，填充间距为0.05mm。
[0094]化学镀的镀液组成同实施例1。
[0095]经测试，ZnO膜在烧结前对基片的附着力为2级,烧结后的膜对基片的附着力为O级，烧结前ZnO膜的颜色为白色(其十六进制颜色代码为#FFFFFF，RGB色彩模式为255，255，255)，烧结后的膜层的颜色为白色(其十六进制颜色代码为#FFFFFF，RGB色彩模式为255，255，255);化学镀形成的镀层的附着力为ISO等级O级，镀覆速度为1.6 μ m/h。
[0096]用显微镜进行观察发现:形成的图案的线条整齐且清晰，图案区域内金属镀层连续且分布均匀。
[0097]实施例6
[0098]采用与实施例5相同的方法在氧化铝陶瓷基片的表面形成图案，不同的是，不进行烧结，而是直接将形成有ZnO膜的基片用激光进行照射。
[0099]经测试，化学镀形成的镀层的附着力为ISO等级2级，镀覆速度为1.7 μ m/h。
[0100]用显微镜进行观察发现:形成的图案的线条整齐且清晰，图案区域内金属镀层连续且分布均匀。
[0101]实施例7
[0102]采用与实施例5相同的方法在氧化铝陶瓷基片的表面形成图案，不同的是，烧结在氮气气氛中进行。
[0103]经测试，烧结后的膜对基片的附着力为I级，烧结后的膜层的颜色为白色(其十六进制颜色代码为#FFFFFF，RGB色彩模式为255，255，255);化学镀形成的镀层的附着力为ISO等级I级，镀覆速度为1.5 μ m/h。
[0104]用显微镜进行观察发现:形成的图案的线条整齐且清晰，图案区域内金属镀层连续且分布均匀。
[0105]实施例8
[0106]在氧化招陶瓷基片(40mmX 40mmX Imm)上,利用磁控派射,镀一层厚度为20 μ m的SnO2膜。然后，放入烧结炉中，在空气气氛中，在1300°C保温4h后，随炉冷却。接着用激光器对至少部分膜进行照射，经照射的区域颜色较未经照射的区域变深。最后放入化学镀液中进行化学镀，得到厚度为8.5μπι的镀层。
[0107]其中，磁控溅射的条件包括:靶材为锡靶，本底真空度为8X10_3Pa，电压为450V，电流强度为16A，气体为氧气和氩气，氧气与氩气的体积比为4:16。
[0108]激光照射的条件包括:采用YAG激光器，激光波长为1064nm，功率为20W，频率为50kHz，走线速度为100mm/s，填充间距为0.05mm。
[0109]化学镀的镀液组成同实施例1。
[0110]经测试，SnO2膜在烧结前对基片的附着力为2级,烧结后的膜对基片的附着力为O级，烧结前SnO2膜的颜色为浅黄色(其十六进制颜色代码为#FFFFEO，RGB色彩模式为255，255，224)，烧结后的膜层的颜色为浅白色(其十六进制颜色代码为#FFFAFA，RGB色彩模式为255，250，250);化学镀形成的镀层的附着力为ISO等级O级，镀覆速度为1.5 μ m/h。
[0111]用显微镜进行观察发现:形成的图案的线条整齐且清晰，图案区域内金属镀层连续且分布均匀。
[0112]实施例9
[0113]在氧化铝陶瓷基片(40mmX 40mmX 1mm)上，利用磁控溅射，用锌靶在氧气和氩气的混合气氛(氧气与氩气的体积比为4:16)中，镀一层厚度为ΙΟμπι的ZnO膜，其中，本底真空度为8Χ 10_3Pa，电压为460V，电流强度为17A。再利用磁控溅射，用锡靶在氧气和氩气的混合气氛(氧气与氩气的体积比为4:16)中，镀一层厚度为15 μ m的SnO2膜，其中，本底真空度为8X10_3Pa，电压为460V，电流强度为17A。然后，放入烧结炉中，在空气气氛中，在1300°C保温4h后，随炉冷却。接着用激光器对至少部分膜进行照射，经照射的区域颜色较未经照射的区域变深。最后将氧化铝陶瓷基片置于化学镀液中进行化学镀，得到厚度为8.8 μ m的镀层。
[0114]其中，激光照射的条件包括:采用YAG激光器，激光波长为1064nm，功率为20W，频率为50kHz，走线速度为100mm/s，填充间距为0.05mm。
[0115]化学镀的镀液组成同实施例1。
[0116]经测试,膜在烧结前对基片的附着力为2级,烧结后的膜对基片的附着力为O级，烧结前膜的颜色为浅黄色(其十六进制颜色代码为#FFFFEO，RGB色彩模式为255，255，224)，烧结后的膜的颜色为浅白色(其十六进制颜色代码为#FFFAFA，RGB色彩模式为255，250，250);化学镀形成的镀层的附着力为ISO等级O级，镀覆速度为1.6 μ m/h。
[0117]用显微镜进行观察发现:形成的图案的线条整齐且清晰，图案区域内金属镀层连续且分布均匀。
[0118]实施例10
[0119]在氧化铝陶瓷基片(40mmX 40mmX 1mm)上，利用磁控溅射，用锌靶在氧气和氩气的混合气氛(氧气与氩气的体积比为4:16)中，镀一层厚度为ΙΟμπι的ZnO膜，其中，本底真空度为8Χ 10_3Pa，电压为450V，电流强度为16A。再利用磁控溅射，用钛靶在氧气和氩气的混合气氛(氧气与氩气的体积比为4:16)中，镀一层厚度为2μπι的T12膜，其中，本底真空度为8Χ 10_3Pa，电压为450V，电流强度为16A。接着利用磁控溅射，用锡靶在氧气和氩气的混合气氛(氧气与氩气的体积比为4:16)中，再镀一层厚度为15μπι的51102膜，其中，本底真空度为8X10_3Pa，电压为450V，电流强度为16A。然后，放入烧结炉中，在空气气氛中，在1300°C保温4h后，随炉冷却。接着用激光器对至少部分膜进行照射，经照射的区域颜色较未经照射的区域变深 。最后将氧化铝陶瓷基片置于化学镀液中进行化学镀，得到厚度为8.6 μ m的镀层。
[0120]其中，激光照射的条件包括:采用YAG激光器，激光波长为1064nm，功率为20W，频率为50kHz，走线速度为100mm/s，填充间距为0.05mm。
[0121 ] 化学镀的镀液组成同实施例1。
[0122]经测试，膜(以膜的总量为基准，T12的含量为5.3重量％)在烧结前对基片的附着力为3级，烧结后的膜对基片的附着力为O级，烧结前膜的总体颜色为浅灰色(其十六进制颜色代码为#D3D3D3，RGB色彩模式为211，211，211 )，烧结后的膜的总体颜色为灰白色(其十六进制颜色代码为#F5F5F5，RGB色彩模式为245，245，245);化学镀形成的镀层的附着力为ISO等级O级，镀覆速度为1.2 μ m/h。
[0123]用显微镜进行观察发现:形成的图案的线条整齐且清晰，图案区域内金属镀层连续且分布均匀。
[0124]实施例11
[0125]在氧化铝陶瓷基片(40mmX 40mmX 1mm)上，利用磁控溅射，用锌靶在氧气和氩气的混合气氛(氧气与氩气的体积比为4:16)中，镀一层厚度为ΙΟμπι的ZnO膜，其中，本底真空度为8Χ 10_3Pa，电压为460V，电流强度为18A。再利用磁控溅射，用钛靶在氧气和氩气的混合气氛(氧气与氩气的体积比为4:16)中，镀一层厚度为2 μ m的T12膜，其中，本底真空度为8X10_3Pa，电压为460V，电流强度为18A。然后，放入烧结炉中，在空气气氛中，在1300°C保温4h后，随炉冷却。接着用激光器对至少部分膜进行照射，经照射的区域颜色较未经照射的区域变深。最后将氧化铝陶瓷基片置于化学镀液中进行化学镀，得到厚度为8.3 μ m的镀层。
[0126]其中，激光照射的条件包括:采用YAG激光器，激光波长为1064nm，功率为20W，频率为50kHz，走线速度为100mm/s，填充间距为0.05mm。
[0127]化学镀的镀液组成同实施例1。
[0128]经测试，膜(以膜的总量为基准，T12的含量为13重量％)在烧结前对基片的附着力为3级，烧结后的膜对基片的附着力为O级，烧结前膜的总体颜色为浅灰色(其十六进制颜色代码为#D3D3D3，RGB色彩模式为211，211，211)，烧结后的膜的总体颜色为白色(其十六进制颜色代码为#FFFFFF，RGB色彩模式为255，255，255);化学镀形成的镀层的附着力为ISO等级O级，镀覆速度为1.4 μ m/h。
[0129]用显微镜进行观察发现:形成的图案的线条整齐且清晰，图案区域内金属镀层连续且分布均匀。
[0130]实施例12
[0131]采用与实施例11相同的方法对氧化铝陶瓷基片的表面进行图案化，不同的是，在氧化铝陶瓷基片表面形成厚度为12 μ m的T12层。
[0132]经测试，膜(以膜的总量为基准，T12的含量为48重量％)在烧结前对基片的附着力为3级，烧结后的膜对基片的附着力为I级，烧结前膜的总体颜色为浅灰色(其十六进制颜色代码为#D3D3D3，RGB色彩模式为211，211，211)，烧结后的膜的颜色为总体白色(其十六进制颜色代码为 #FFFFFF，RGB色彩模式为255，255，255);化学镀形成的镀层的附着力为ISO等级2级，镀覆速度为0.85 μ m/h。
[0133]用显微镜进行观察发现:形成的图案的线条整齐且清晰，图案区域内金属镀层连续且分布均匀。
[0134]实施例13
[0135]采用与实施例11相同的方法对氧化铝陶瓷基片的表面进行图案化，不同的是，不进行烧结，直接将形成有ZnO膜和T12膜的基片置于化学镀液中进行化学镀。
[0136]经测试，膜对基片的附着力为3级，化学镀形成的镀层的附着力为ISO等级3级，镀覆速度为0.9 μ m/h。
[0137]用显微镜进行观察发现:形成的图案的线条整齐且清晰，图案区域内金属镀层连续且分布均匀。
【权利要求】
1.一种绝缘性基材表面图案化方法，该方法包括以下步骤: (1)用选自ZnO、SnO2和T12中的一种或多种物质在绝缘性基材的至少一个表面上形成膜； (2)用能量束对所述膜的至少部分表面进行照射，以在膜上形成图案。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述膜由ZnO和/或SnO2形成。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述膜由第一成膜物质和第二成膜物质形成，所述第一成膜物质为ZnO和/或SnO2，所述第二成膜物质为T12，所述膜中，所述第一成膜物质的总量为50-99重量％,所述第二成膜物质的总量为1-50重量％。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述膜的厚度为1-100μ m。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述膜采用磁控溅射形成。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,所述绝缘性基材为陶瓷基材。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述绝缘性基材为氧化铝陶瓷基材或氧化锆陶瓷基材。
8.根据权利要求1、6和7中任意一项所述的方法，其中，用能量束照射所述膜之前，该方法还包括对形成有所述膜的绝缘性基材进行烧结。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述烧结在950-1500°C进行；所述烧结的时间为1-6小时。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括步骤(3):将经能量束照射的基材进行化学镀，以在所述图案上形成金属层。
11.根据权利要求1或10所述的方法，其中，所述能量束为波长为532-1064nm且功率为20-100W的激光。
12.一种陶瓷，该陶瓷包括陶瓷基材、以及位于所述陶瓷基材的至少一个表面上的由选自ZnO、SnO2和T12中的一种或多种物质形成的膜，所述膜承印有图案。
13.根据权利要求12所述的陶瓷，其中，所述陶瓷还包括位于所述图案上的至少一层金属层。
14.根据权利要求12或13所述的陶瓷，其中，所述陶瓷基材为氧化铝陶瓷基材或氧化锆陶瓷基材。
15.根据权利要求12所述的陶瓷，其中，所述膜由ZnO和/或SnO2形成。
16.根据权利要求12所述的陶瓷，其中，所述膜由第一成膜物质和第二成膜物质形成，所述第一成膜物质为ZnO和/或SnO2，所述第二成膜物质为T12，所述膜中，所述第一成膜物质的总量为50-99重量％,所述第二成膜物质的总量为1-50重量％。
17.根据权利要求12、15和16中任意一项所述的陶瓷，其中，所述膜的厚度为1-100 μ mD
【文档编号】C04B41/85GK104177130SQ201310196544
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2013年5月23日 优先权日:2013年5月23日
【发明者】徐强, 林信平 申请人:比亚迪股份有限公司