专利名称：用于蒸镀防污膜的蒸镀材料的吸附载体的制作方法
技术领域：
本发明涉及真空镀膜领域，具体涉及一种用于蒸镀防污膜的蒸镀材料的吸附载体。
背景技术：
真空镀膜法是一类重要的制膜方法，它在微电子、电子材料与元器件等电子工业，钟表工业，照相机等光学工业，窗玻璃等建筑工业中已经成为一项不可缺少的重要技术。此夕卜，在以电子信息产业为代表的高新技术中，真空镀膜技术也起着举足轻重的作用。真空镀膜法中，具有代表性的有真空蒸镀法、离子镀法、溅射镀膜法和化学气相沉积(chemicalvapor deposition,CVD)法等。其中真空蒸镀法是制作薄膜的最一般的方法。这种方法是把装有基板的处理室抽成真空，使气体压强达到KT2Pa以下，然后加热蒸镀材料，使其原子或分子从表面气化逸出，形成蒸汽流，入射到基板表面，而后凝结形成固态薄膜。所以真空蒸镀法需要盛放蒸镀材料的坩埚、加热坩埚的热源和附着被蒸发的蒸镀材料的基板。在早期镀膜过程中，蒸镀材料一般为固体，可以直接放在坩埚内。近年来，随着新型镀膜原料的大量涌现，蒸镀的形式也有所变化。如在光学元器件上蒸镀防污(Ant1-Smudge，AS)膜时，通常选用有机氟化合物及硅酮树脂等有机化合物作为镀膜原料，蒸镀时需先将镀膜原料在溶剂中溶解形成以有机溶液状态存在的蒸镀材料，在坩埚内预置吸附载体作为该蒸镀材料的载体。蒸镀时，镀膜原料受热气化后从吸附载体中逸出，入射到基板表面完成镀膜。
目前蒸镀材料的吸附载体的类型主要有两种:1、使用多孔烧结陶瓷或陶瓷材料作为吸附载体。2、将钢丝棉压入坩埚并将其作为吸附载体。上述两种吸附载体都具有各自不同的缺点。多孔性陶瓷烧结体所含杂质较多，而这些杂质正是使蒸镀材料的特性劣化的主要原因，因而对防污膜的耐摩擦性和均匀性都是不利的；采用将钢丝棉压入坩埚制成的吸附载体时，其钢丝棉的体积限制了有机物质的吸收量。并且由于钢丝棉的刚性特性，使其孔隙率管理困难。钢丝棉容易发生破碎，从而造成防污膜出现斑点。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于蒸镀防污膜的蒸镀材料的吸附载体，该吸附载体采用多孔质的金属粉末烧结体，提升了吸附承载效果，避免了现有技术的不足。本发明目的实现由以下技术方案实现:
一种用于蒸镀防污膜的蒸镀材料的吸附载体，其特征在于:所述吸附载体是金属粉末的烧结体，所述的金属粉末为选自铁、不锈钢、铜、铝中的一种或至少两种的金属混合物。
所述金属粉末的粒径为I μ m—100 μ m。所述金属粉末的优选粒径为I μ m—10 μ m。所述金属混合物为铁粉和铜粉的混合物。其中铜粉占混合物重量百分比的25%—35%，其余为铁粉。所述铜粉的粒径不大于所述铁粉的粒径。所述烧结体的孔隙率为40% — 70%。所述烧结体的热传导率为lW/m.K—200ff/m.K。所述的烧结体为圆饼状。一种吸附载体的生产方法，其特征在于:所述方法是将作为原料的金属粉末以Oton/cm2—15ton/cm2的压力夯实，再经过0.5h — 5h的烧结后的烧结体，该烧结体为多孔质体，即为所述吸附载体。本发明的优点是:
1、本发明提供的吸附载体本身不含杂质；熔点在400°c以上，能保证在高真空高温条件下镀膜过程中不会熔化产生杂质、并且不与吸附承载的蒸镀材料发生化学反应；
2、使用本发明提供的吸附载体，由于不同的金属或者金属混合物的原料具有不同的热传导率，所以热传导率可以选择，根据镀膜设备的不同要求选择热传导率适当的吸附载体，可以控制被吸附承载的镀膜材料的蒸发速度，因而能保证镀膜的均匀性；
3、使用本发明提供的吸附载体进行真空蒸镀所得到的防污膜，耐摩擦性能大幅度提高，远远优于现有技术中的吸附载体蒸`镀出来的防污膜。
图1是本发明的吸附载体的外形示意 图2是承装本发明吸附载体的坩埚示意 图3是真空蒸镀防污膜的装置示意 图4是以铁和铜的混合物为原料制作的吸附载体在显微镜下的断面照片。
具体实施例方式以下结合实施例和附图，对本发明做进一步的详细说明:
本发明提供的用于蒸镀防污膜的蒸镀材料的吸附载体是通过以下方法得到的:首先选择适当的原料，加工成粉末状后，以Oton/cm2—15ton/cm2的压力进行夯实,然后在适当的温度下经过0.5h-5h的烧结，所得到的烧结体为多孔质体，本发明利用其多孔质体的性质，对蒸镀材料进行物理承载吸附，最后要将得到的烧结体切割成形，通常为了蒸镀时热传导的均匀性，无棱角的形状效果会好于有棱角的形状，因此整体上棱角越少越有利，图1示意了本发明的用于蒸镀防污膜的蒸镀材料的吸附载体的外形，由于要放置在高热环境中使用，受热面越平整、受热面积越大，受热的均匀性越好，所以吸附载体的受热面优选为圆形，所以本实施例吸附载体的形状优选棱角最少的圆饼状。本发明提供的用于蒸镀防污膜的蒸镀材料的吸附载体是由作为原料的单一金属或者金属混合物的粉末形成的烧结体。对于烧结原料的粉末，需要具有机械强度高、耐热性高、反应性弱等性质。本发明提供的吸附载体中作为原料的单一金属优选自铁、不锈钢、铜、铝中的一种，金属混合物优选为铁和铜的混合物。以上金属均为机械强度高，熔点高的物质，并且不会和蒸镀材料发生化学反应，能保证镀膜的纯度。原料粒径大小的选择要兼顾吸附承载性能和防止杂质进入吸附载体这两方面的问题。粒径过大，如在大于100 μ m时，灰尘等杂质易进入吸附载体内，从而导致防污膜质量下降；粒径小于Iym时，会导致难以吸附载蒸镀材料，即蒸镀材料难以注入到吸附载体内。本发明单一金属原料的粒径为I 一 ΙΟΟμπι，优选I 一 10 μ m ;金属混合物中作为主材料的铁的粒径为I一 100 μ m，优选I一 10 μ m。这样的粒径范围可以保证在不影响吸附载体的吸附承载性能的情况 下，最大程度地防止尘埃等杂质进入吸附载体内，提高防污膜的质量。吸附载体的热传导率决定了吸附载体升温的速度及热量在吸附载体内扩散的速度，因此直接影响到蒸镀材料的蒸发速度。吸附载体的热传导率越小，蒸镀材料受热越慢，蒸发速度越慢；反之热传导率越大，蒸镀材料受热越快，则蒸发速度越快。在镀膜过程中，如图3所示，镀膜基板被固定在真空室上方的支架上，为了增加镀膜的均匀性，支架在驱动机构的作用下匀速或以一定的速度变化规律旋转。支架的旋转速度是视镀膜装置的型号、基板的类型和大小等设定的。蒸镀材料的蒸发速度需要和支架的旋转速度相配合，蒸发速度过快或过慢，都会影响镀膜的均匀性和防污膜的性能。本发明提供的吸附载体，可以根据镀膜设备的需求，选择热传导率适当的原料，通过吸附载体的热传导率控制蒸镀材料的蒸发速度，以配合基板支架的旋转速度。因为可以控制吸附承载在吸附载体内蒸镀材料的蒸发速度，因此可以提高所形成的防污膜的均匀性和耐摩擦性能。本发明提供的吸附载体的热传导率为I W/m.K — 200 W/m.K，可以满足大多数蒸镀设备对蒸发速度的需求。本发明根据镀膜设备的不同要求选择热传导率适当的烧结体，蒸镀出来的防污膜的均匀性和牢固性都能比使用现有技术中的吸附载体蒸镀的防污膜的效果好，详见图5和表3-表8中的实验数据。吸附载体的孔隙率决定了蒸镀材料的吸附时间和吸附量。孔隙率过小，吸附载体对蒸镀材料的吸附速度慢、吸附量小，这样既影响生产效率，又可能由于被吸附承载的蒸镀材料的量过小而不能满足镀膜要求；孔隙率过大，首先容易混入尘埃等杂质，其次吸附载体的有效载吸附性能会下降。本发明提供的吸附载体的孔隙率为40% — 70%，镀膜时可以满足对承载吸附量和吸附速度的要求，又能保证其承载吸附性能。图4为孔隙率60.7%以铁和铜的混合物为原料制作的吸附载体在显微镜下的断面照片，图中可以看见I μ m-30 μ m的孔隙，该吸附载体承载吸附蒸镀溶液量可以占其体积的60.7%，在不被加热汽化等主要因素的影响下，所承载吸附的蒸镀溶液占承载体体积的比例不少于50%。因此本发明的吸附载体承载吸附效果比较好，蒸镀出来的防污膜的性能比使用现有技术中的吸附承载体蒸镀的防污膜的效果好，详见和表1-表6中的实验数据。蒸镀防污膜时盛放本发明的吸附载体的坩埚，需要具有在低真空状态下加热时不气化的性能。另外，妨碍蒸镀材料被承载吸附的材质不能作为坩埚的材料。本发明在蒸镀时，优选的是铜坩埚。如图2所示，为了配合本发明的吸附载体的外形，坩埚的形状呈底面封闭，上部开口的扁圆柱状，但是开口的形状并非一定要圆形的。图3示意了本发明中使用的蒸镀防污膜的蒸镀装置，包括真空室20、排气管21和真空泵22。通过排气管21和真空泵22，可将真空室20内的空气排出，镀膜时，真空室20内部的压强为10_2Pa — 10_5Pa左右。在真空室20内部设置有一对电极23，与在真空室20外部设置的独立电源24相连接。电极23的供电部分上设置着电阻加热舟25，电阻加热舟25与电极23电气连接。在电阻加热舟25上面放置承载有本发明的吸附载体的坩埚。加热源也可以不使用电阻加热舟而改用电子束照射坩埚，此时需要选择具有电子束照射装置的真空室。镀膜基板被固定在设置在真空室20上方的支架26上，蒸镀时，本发明提供的吸附载体被加热，含浸在该吸附载体中的形成防污膜用的有机物质被蒸发出来，在镀膜基板上均匀地形成防污膜。蒸镀结束后，对使用本发明提供的吸附载体蒸镀的防污膜与使用其他现有技术吸附载体蒸镀的防污膜进行了摩擦耐久力测试对比。测试方法为:针对不同种类的吸附载体，采用相同的镀膜设备、基板、蒸镀材料、水滴数进行蒸镀防污膜的对比测试，得到不同的水滴接触角。水滴接触角是水滴与防污膜表面的接触角，用于衡量防污膜亲水性的强弱，亲水性反应防污膜表面质量的高低。水滴接触角越大，对于防污膜来说，就是能使落在其表面的油污、污垢，尘埃和水珠等会自动滑落或很容易地被清除干净；相反地，水滴接触角越小，油污、污垢，尘埃和水珠等会更容易附着于防污膜上并且不容易清除。水滴接触角小于100度时，防污膜的效果已经不能满足目前市场上的主流需求了。用现有技术中的吸附载体蒸镀出来的防污膜，在刚刚蒸镀完成时，水滴接触角也可以满足要求，然而由于镀膜质量的问题，防污膜的耐摩擦性差，随着使用时间的增加，防污膜逐渐被摩擦掉，失去效力。所以要证明防污膜质量的优劣，不能只对刚蒸镀完成的防污膜进行测量，还需要对防污膜进行多次摩擦后，测量其水滴接触角的度数。经过反复摩擦之后，如水滴接触角仍然能保持在100度以上，可以证明防污膜因为摩擦而受到的损害小，则防污膜的质量高。使用现有技术吸附载体蒸镀的防污膜的摩擦耐久力测试结果如下表所示:
表I
权利要求
1.一种用于蒸镀防污膜的蒸镀材料的吸附载体，其特征在于:所述吸附载体是金属粉末的烧结体，所述的金属粉末选自铁、不锈钢、铜、铝中的一种或至少两种。
2.根据权利要求1所述的一种用于蒸镀防污膜的蒸镀材料的吸附载体，其特征在于:所述金属粉末的粒径为I μ m一100 μ m。
3.根据权利要求2所述的一种用于蒸镀防污膜的蒸镀材料的吸附载体，其特征在于:所述金属粉末的优选粒径为I μ m一 10 μ m。
4.根据权利要求1所述的一种用于蒸镀防污膜的蒸镀材料的吸附载体，其特征在于:所述金属粉末为铁粉和铜粉的混合物。
5.根据权利要求4所述的一种用于蒸镀防污膜的蒸镀材料的吸附载体，其特征在于:其中铜粉占混合物重量百分比的25% — 35%，其余为铁粉。
6.根据权利要求4或5所述的一种用于蒸镀防污膜的蒸镀材料的吸附载体，其特征在于:所述铜粉的粒径不大于所述铁粉的粒径。
7.根据权利要求1所述的一种用于蒸镀防污膜的蒸镀材料的吸附载体，其特征在于:所述烧结体的孔隙率为40% — 70%。
8.根据权利要求1所 述的一种用于蒸镀防污膜的蒸镀材料的吸附载体，其特征在于:所述烧结体的热传导率为lW/m.K—200ff/m.K。
9.根据权利要求1所述的一种用于蒸镀防污膜的蒸镀材料的吸附载体，其特征在于:所述的烧结体为圆饼状。
10.一种如权利要求1-9所述的一种吸附载体的生产方法，其特征在于:所述方法是将作为原料的金属粉末以Oton/cm2—15ton/cm2的压力夯实,再经过0.5h一5h的烧结后的烧结体，该烧结体为多孔质体，即为所述吸附载体。
全文摘要
本发明提供一种用于蒸镀防污膜的蒸镀材料的吸附载体，所述吸附载体是金属粉末的烧结体，所述的金属粉末为选自铁、不锈钢、铜、铝中的一种或至少两种的金属混合物。本发明的优点是吸附载体本身不含杂质并能保证在高真空高温条件下镀膜过程中不会熔化产生杂质，并且不与所吸附承载的蒸镀材料发生化学反应；可以根据镀膜设备的需求选取热传导率适当的烧结原料，从而保证镀膜的均匀性；使用本发明提供的吸附载体进行真空蒸镀所得到的防污膜，耐摩擦性能大幅度提高，优于现有技术中的吸附载体蒸镀出来的防污膜。
文档编号B22F3/16GK103205716SQ201310128539
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月15日 优先权日2013年4月15日
发明者小岛岳, 秦燕詒, 小林一博, 唐健 申请人:光驰科技(上海)有限公司