真空气相沉积材料的多用途载体及其方法

摘要

本发明涉及一种真空气相沉积材料的多用途载体及其制造方法。本发明的用于真空气相沉积材料的多用途载体包括：由金属材料制成的外部容器，金属材料诸如不锈钢、铁、铜、钼、钨或钛等；内填充物，诸如碳纤维毡、碳纤维或金属毡等；以及置于其上的网和垫圈，网和垫圈由诸如不锈钢、铁、铜、钼、钨或钛等金属材料制成，其中这些元件被组装或焊接成牢靠结合的结构。本发明具有浸渍或填充到多用途载体中的具有各种功能的各种类型的沉积材料能够在真空气相沉积设备中通过电子束加热法或电阻加热法均匀地沉积成非常薄的膜，其中沉积材料由有机和/或无机化合物构成，其具有固态(诸如粉末和颗粒状)、粘性不同的液态和半固态(诸如浆状)。

权利要求

1.一种用于真空气相沉积的载体，其包括：将沉积材料接收于其中的金属容器；以及

置于所述金属容器中的所述沉积材料上方的金属垫圈，其中，所述金属容器的上缘向下形成环形；以及其中，通过将所述金属垫圈下压到所述沉积材料上的环形上缘将所述金属垫圈固定在所述金属容器中。

2.如权利要求1所述的用于真空气相沉积的载体，其还包括：金属网，所述金属网被设置在所述沉积材料和所述金属垫圈之间以防止所述沉积材料与所述金属容器分离。

3.如权利要求2所述的用于真空气相沉积的载体，其中，所述金属容器、所述金属垫圈和所述金属网由不锈钢、铁、铜、钼、钨或钛构成。

4.如权利要求1所述的用于真空气相沉积的载体，其还包括：碳纤维毡，所述碳纤维毡被设置在所述沉积材料和所述金属垫圈之间以防止所述沉积材料与所述金属容器分离。

5.如权利要求1所述的用于真空气相沉积的载体，其中，所述金属容器为圆柱形或六面体形。

6.如权利要求1所述的用于真空气相沉积的载体，其中，所述金属垫圈在其中心具有孔。

7.一种用于真空气相沉积的载体，其包括：将沉积材料接收于其中的金属容器；

置于所述金属容器中的所述沉积材料上方的金属垫圈；

金属网，所述金属网被设置在所述沉积材料和所述金属垫圈之间以防止所述沉积材料与所述金属容器分离；

其中，所述金属垫圈被焊接在所述金属容器上以压住所述沉积材料。

8.如权利要求7所述的用于真空气相沉积的载体，其中，所述金属容器、所述金属垫圈和所述金属网由不锈钢、铁、铜、钼、钨或钛构成。

9.一种用于真空气相沉积的载体，其包括：将沉积材料接收于其中的金属容器；

置于所述金属容器中的所述沉积材料上方的金属垫圈；

碳纤维毡，所述碳纤维毡被设置在所述沉积材料和所述金属垫圈之间以防止所述沉积材料与所述金属容器分离；

其中，所述金属垫圈被焊接在所述金属容器上以压住所述沉积材料。

10.如权利要求7或9所述的用于真空气相沉积的载体，其中，所述金属容器为圆柱形或六面体形。

11.如权利要求7或9所述的用于真空气相沉积的载体，其中，所述金属垫圈在其中心具有孔。

说明书

真空气相沉积材料的多用途载体及其方法

技术领域

[0001] 本发明的目标是浸渍或填充到本发明的多用途载体中的各种类型的沉积材料能够在真空气相沉积设备中通过电子束加热法或电阻加热法均匀地沉积，其中沉积材料由有机和/或无机化合物构成，其具有固态(诸如粉末和颗粒状)、粘性不同的液态和半固态(诸如浆状)。

背景技术

[0002] 本发明的用于真空气相沉积材料的多用途载体包括：由金属材料制成的外部容器，所述金属材料诸如是不锈钢、铁、铜、钼、钨或钛等；内填充物，诸如碳纤维毡、碳纤维或金属毡等；以及置于其上且由金属材料(诸如不锈钢、铁、铜、钼、钨或钛等)制成的网和垫圈，其中这些元件被组装或焊接成牢靠结合的结构。

[0003] 本发明的技术特征是浸渍或填充到本发明的多用途载体中的具有各种功能的各种类型的沉积材料能够在真空气相沉积设备中通过电子束加热法或电阻加热法均匀地沉积成非常薄的膜，其中沉积材料由有机和/或无机化合物构成，其具有固态(诸如粉末和颗粒状)、粘性不同的液态和半固态(诸如浆状)。

[0004] 近来，已进行了各种尝试来在显示器应用和便携式电子仪器应用(诸如手机、MP3播放器、PMP和便携式电脑)中以及在光学透镜/过滤器(诸如玻璃透镜)中将真空气相沉积工艺用于抗反射、光学过滤、吸收/反射率调节和色彩沉积等。在真空气相沉积工艺中，由无机粉末/颗粒材料构成的薄膜气相沉积层形成于由玻璃、塑料或金属构成的基底上，所述无机粉末/颗粒材料为氧化物，诸如氧化硅、氧化钛和氧化锆；氟化物，诸如氟化镁；金属，诸如铬、镍、铝和SUS。

[0005] 然而，由金属和金属氧化物构成的气相沉积层在外部环境中容易受到侵蚀或污染，这导致层减少。为阻止层减少，已尝试通过在层上涂覆有机材料来形成疏水膜或防水膜。

[0006] 为气相沉积有机材料，可以在真空设备中使用浸渍有有机沉积材料的载体。韩国实用新型申请第20-2003-0015078号公开了一种由经高温热处理的多孔陶瓷材料制成的载体。而且，韩国专利申请第10-2003-0058223号公开了一种经高温热处理的金属粉末和金属毡。

[0007] 通常，其中使用电子束的真空气相沉积法和诸如电阻加热法这样的热学方法被用于沉积工艺。就沉积工艺的便利性和自动化而言，优选使用电子束的沉积方法。然而，由于用在真空气相沉积工艺中的有机沉积材料的特性和其中浸渍有机沉积材料的载体，目前电阻加热法获得更为广泛地实施。

[0008] 虽然多孔陶瓷载体具有一定的化学稳定性，但是必须控制密度，因为在载体内部必须存在孔以浸渍有机气相沉积材料。而且必须对结构加以考虑以防止在液态有机沉积材料的浸渍工艺中发生泄漏。

[0009] 由于陶瓷材料的特性，多孔陶瓷载体在受外力冲击时容易破碎。因此，需要进行高温热处理来防止任何因这种易碎性造成的损害。但是，热处理会使密度增大，而难以获得所需孔隙率(即浸渍空隙)。

[0010] 此外，用于获得所需孔隙率的低温热处理使陶瓷载体的硬度降低，因此陶瓷载体存在易碎和会在加工、运输和储存期间产生灰尘的缺点。

[0011] 当在能够加热陶瓷的高输出功率下使用真空气相沉积法之一的电子束加热法时，多孔陶瓷载体的灰尘会与沉积材料混合，并且沉积在基底上，使得不能完全实现所需要的沉积薄膜的功能特性。

[0012] 就像多孔陶瓷载体一样，金属粉末和金属毡也需要经历高温热处理以形成多孔性。因此，需要在制造工艺中耗费更为可观的时间和成本。而且，由于形成压力和塑性温度，不能在整个载体上获得均匀的浸渍孔隙率，这降低了有机气相沉积材料的效率。

[0013] 另外，如果使用多孔陶瓷材料、金属粉末和金属毡并且液态有机气相沉积材料被过度浸渍，则它们在暴露于载体外部时发生固化，从而会被载体外部的空气氧化，以及被电子束分解。因此，上述这些问题妨碍了高品质薄膜的形成。

[0014] 如果多孔陶瓷、金属粉末或金属毡是用电阻加热法而非真空气相沉积法(即电子束加热法)处理，则存在一些缺陷，即：必须使用并且在使用几次后更换由钨、钽或钼制成的导热船。因此，存在因更换船引起的额外成本和不便。

[0015] 此外，电阻加热法使得难以实现自动操作，因此这个工艺必须手动操作。相比于电子束加热法，电阻加热法难以获得均匀的薄膜。

[0016] 对于烧结的多孔陶瓷载体、金属粉末载体和金属毡载体，它们只能将液态有机沉积材料浸渍于其中。由于空隙尺寸不能轻易调节，因此在真空气相沉积中不能使用细的固态有机沉积材料。此外，上述载体不能与固态有机气相沉积材料一同使用。因此，它们的使用范围非常有限。

发明内容

[0017] 本发明的多用途载体解决了已有的源于多孔陶瓷载体、金属粉末载体和金属毡载体的问题，并且给出了一种提供相当大便利性和广泛应用的真空气相沉积载体。

[0018] 由于本发明的载体为上、下部封闭的整体结构，因此不会产生灰尘，而且能够对其应用电子束加热法和电阻加热法。

[0019] 本发明的技术特征是浸渍或填充到本发明的多用途载体中的具有各种功能的各种类型的沉积材料能够在真空气相沉积设备中通过电子束加热法或电阻加热法均匀地沉积成非常薄的膜，其中沉积材料由有机和/或无机化合物构成，其具有固态(诸如粉末和颗粒状)、粘性不同的液态和半固态(诸如浆状)。

[0020] 根据本发明的真空气相沉积载体的优选实施例包括：由不锈钢、铁、铜、钼、钨或钛构成的圆柱形或六面体形的外部金属容器，其能够为加工、储存和运输提供保证并且能够传热；以及由不锈钢、铁、铜、钼、钨或钛构成的金属垫圈，其中使金属容器的上缘向下形成环状以下压金属垫圈；或者其中将金属垫圈焊接在金属容器上。

[0021] 本发明的多用途载体具有以下效果：

[0022] (1)在将沉积材料浸渍或填充到载体中的浸渍或填充工艺中，沉积材料的损耗可以被阻止，具有各种功能和类型的沉积材料的真空沉积效率可以得到最大化，其中沉积材料由有机和/或无机化合物构成，其具有固态(诸如粉末和颗粒状)、粘性不同的液态和半固态(诸如浆状)。

[0023] (2)电子束加热法和电阻加热法均可被用于本发明的载体。

[0024] (3)由于容器由金属材料制成，因此本发明的载体可以循环使用，并且在加工、储存和运输工艺中是可靠的。

[0025] (4)在本发明的多用途真空气相沉积载体中，可以浸渍液态有机/无机沉积材料，而且固态有机/无机沉积材料和半固态固体有机/无机沉积材料可以通过与填充物混合并且被填充到载体中而得到使用。

附图说明

[0026] 图1是本发明的载体的分解透视图。

[0027] <部件列表>

[0028] 10外部金属容器

[0029] 20碳纤维(毡)填充物

[0030] 30碳毡

[0031] 40金属保护网

[0032] 50金属垫圈

具体实施方式

[0033] 如图1所示，本发明的基本结构具有圆柱形的外部容器10，其由不锈钢、铁、铜、钼、钨或钛构成，并且厚度为0.10mm～0.50mm，直径为5mm～60mm。

[0034] 优选地，厚度可以为0.15mm～0.35mm，直径可以为10mm～25mm。如果外部容器过薄，则容易变形，如果过厚，则会使后期加工(诸如组装和焊接)更为困难。

[0035] 外部容器的高度为4mm～12mm，优选6mm～8mm。

[0036] 外部容器可以保护容纳于其中的填充物。而且可以完全防止沉积材料出现损耗，其中沉积材料由有机和/或无机化合物构成，其具有固态(诸如粉末和颗粒状)、粘性不同的液态和半固态(诸如浆状)。由不锈钢构成的外部容器可以有效地传热，而不管使用的是电子束加热法还是电阻加热法。

[0037] 外部容器的材料不只限于是不锈钢，而是包括其它金属材料，诸如铁、铜、钼、钨或钛和类似的能有效传热的材料。

[0038] 作为本发明的重要元件之一的内填充物20是根据涂层材料特性恰当地从碳纤维毡、碳纤维、碳粉或金属毡/金属粉末(诸如铁、铜和不锈钢)中选择出来的。

[0039] 优选地，极轻的碳纤维和碳纤维毡非常有效，因为它们对于外部环境高度稳定并且具有高的传热效率。

[0040] 为了控制空隙尺寸和孔隙率，可以只使用单独一种具有宽直径范围的碳纤维，或者使用至少两种碳纤维。

[0041] 优选地，直径为20μm～500μm，优选100μm～300μm。

[0042] 通常可以通过碳纤维直径和碳纤维含量来控制空隙尺寸和孔隙率。对空隙尺寸和孔隙率的额外控制可以通过下列方式实现，即：将碳纤维插入金属容器10；将不锈钢网和垫圈放在碳纤维上；使金属容器10的上缘向下形成环状；和通过降低金属容器的高度来调节填充物(即碳纤维)的密度。因此，可以根据沉积材料的含量和密度控制空隙的尺寸和孔隙率，其中沉积材料由有机和/或无机化合物构成，其具有固态(诸如粉末和颗粒状)、粘性不同的液态和半固态(诸如浆状)。

[0043] 而且，由于碳纤维具有出色的传热效率，因此它具有以下优点，即：能有效地将由电阻加热法或电子束加热法产生的热量传递给沉积材料，从而允许沉积材料快速蒸发和使薄膜沉积效率最大化。

[0044] 碳纤维能够长期储存，因为它可以相对于外部环境保持不变，而不像金属材料那样，因此本发明的载体可以在经历高温热处理之后被循环使用。

[0045] 在填充物上方设有金属网40和金属垫圈50，它们由不锈钢、铁、铜、钼、钨或钛构成。

[0046] 金属网40防止用作填充物的细碳纤维与容器分离。

[0047] 为了更有效地防止填充物分离或防止填充物在真空气相沉积工艺中分散，可以在细碳纤维上放置薄的碳纤维毡30，其被插入容器以覆盖细碳纤维。

[0048] 在使容器上缘向下形成环形时，金属垫圈50下压所有填充物，因此能够最终通过受压的碳纤维控制空隙的尺寸和孔隙率。

[0049] 金属垫圈50可靠地保护碳纤维、碳纤维毡或保护网，并且防止由电阻加热法或电子束加热法传递的热量损失。此外，通过真空气相沉积工艺中的热量蒸发的有机沉积材料通过设在金属垫圈中心的圆孔移动至基底。

[0050] 可以在考虑了真空气相沉积室的尺寸和高度及外部容器的尺寸的情况下恰当地确定孔的尺寸。孔尺寸为3mm～20mm，优选5mm～8mm。

[0051] 垫圈的孔的尺寸非常重要，因为它决定了蒸发的有机沉积材料在真空气相沉积工艺中分散从而笔直地移动到基底上的角度，这使得有机气相沉积材料的损耗最小。

[0052] 下面描述本发明的多用途真空气相沉积载体的制造工艺：

[0053] <实例1>

[0054] 将碳纤维粉末20和碳纤维毡30填充到容器10中，然后将金属网40和金属垫圈50置于其上以覆盖它们，并且将金属网和垫圈焊接在容器上。因此，通过浸渍60mg的液态氟化合物制造沉积材料浸渍于其中的真空沉积材料单元。

[0055] <实例2>

[0056] 在实例1中制造出的真空气相沉积材料单元在真空沉积设备的电子束端口中被-5充电。在真空气相沉积设备的真空度为5×10 torr和电子束电流为20mA的情况下，电子束的直径被设为30mm。真空气相沉积材料被涂覆到玻璃、PMMA、PC和PET板上。

[0057] <实例3>

[0058] 在实例1中制造出的真空气相沉积材料单元在真空气相沉积设备的钼加热单元-5船中被充电，并且在电流为50mA和真空度为5×10 torr的情况下被涂覆到玻璃、PMMA、PC和PET板上。