CN102582159B - 提供双色表面的板材及其形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可提供双色表面的板材及其形成方法。所述板材包含：金属或陶瓷材质的衬底；牺牲层，其位于所述衬底的上方并比所述衬底更易于被化学溶液腐蚀；第一颜色层，其位于所述牺牲层的上方；及过渡层，其位于所述第一颜色层的下方，以增强其上下两层的结合力。本发明所提供的板材不但可利用不同颜色形成背景和图案、提供极细线宽的图案，而且具有保持板材抗刮伤、抗磨损及抗腐蚀的性能。

Description

提供双色表面的板材及其形成方法

技术领域

本发明涉及一种板材，尤其涉及一种提供双色外观的板材。

背景技术

电子产品逐渐成为现代生活中不可或缺的一环，除了不断推陈出新的许多功能，外观也成为消费者选购的重要考虑之一。常见的电子产品外壳包含有金属外壳及陶瓷外壳等，而物理气相沉积(以下简称PVD)技术已经广泛应用于金属表面装饰领域，由于PVD镀制的涂覆层具有良好的抗磨损、抗腐蚀等性能，因此在手机和手表的外观件上已经被大量采用。但是在上述产品上提供PVD镀膜的同时，产品为突出其品牌，一般在外观件表面都有很明显的品牌标志。目前比较通用的制作标志方法有化学蚀刻法、激光法和丝印油墨法。

化学蚀刻法需要先利用到感光显影技术产生图案，再用很强的腐蚀性溶液腐蚀掉图案部分的涂覆层或基材，但很强的腐蚀液也很容易出现侧蚀的现象，这样制作出的图案边缘不完整，而且失去原有的外观效果。此外，化学蚀刻法所使用的蚀刻液通常是强酸或强碱，对环境有极大的影响。

激光法很容易雕刻掉PVD镀层，并得到边缘很完美的图案，但是由于激光所产生的高能量会使图案区域的金属层严重氧化发黄，同样也会失去原有的外观效果。

此外，以上两种方法产生的图案只能是金属原来的颜色，视觉效果比较单一。使用丝印油墨法可以在PVD镀层上印出各种颜色的图案，但是其耐磨性很差。

以上三种方法都不能提供既可以保持PVD涂覆层的外观效果，又产生不同颜色效果的标志图案，因此如何提供双色表面的板材(其不仅可以产生不同颜色的外观效果，而且可以防止PVD涂覆层被刮伤、腐蚀或蚀刻)成为本发明的重点。

发明内容

本发明的实施例提供一种可提供双色表面的板材，其包含：金属或陶瓷材质的衬底；牺牲层，其位于所述衬底的上方并比所述衬底更易于被化学溶液腐蚀；第一颜色层，其位于所述牺牲层的上方；及过渡层，其位于所述第一颜色层的下方，以增强其上下两层的结合力。

本发明的另一实施例提供一种在板材上形成双色表面的方法，其包含：提供如上一个实施例的板材；以激光雕刻所述板材，以刻掉所述牺牲层上方的各层以及所述牺牲层的部分厚度；及利用化学溶液将激光雕刻后剩余的牺牲层部分去除。

本发明的优选实施例提供的板材另外包含第二颜色层，其位于所述牺牲层与所述过渡层之间。

依据优选实施例，本发明所使用的第一及第二颜色层，其材质包含铬(Cr)、氮化铬(CrN)、碳化铬(CrC)、碳化钛(TiC)、氮化钛(TiN)及碳氮化钛(TiNC)中的一种金属或金属化合物。依据优选实施例，本发明所使用的过渡层为金属层或硬涂覆层，此外本发明使用的牺牲层的材质包含钛(Ti)、钨(W)、铬(Cr)及锆(Zr)中的一种金属，牺牲层使用的金属材质与其上下两层不同，并可增加与上下两层的结合力。

本发明所提供的板材不但可利用不同颜色形成背景和图案，而且可提供极细线宽的图案，同时具有保持板材抗刮伤、抗磨损及抗腐蚀的性能。

为了使本发明的前述和其它目的、特征和优点更易于理解，下文详细描述伴有图式的优选实施例。

附图说明

图1a显示形成双色表面的板材的第一步骤，其利用物理气相沉积生成各涂覆层，其中所述板材具有颜色层。

图1b显示形成双色表面的板材的第二步骤，其利用激光雕刻待得到的图案。

图1c显示形成双色表面的板材的第三步骤，其利用化学溶液将牺牲层剩余涂覆层去除。

图2a显示形成双色表面的板材的第一步骤，其利用物理气相沉积生成各涂覆层，其中所述板材具有两层颜色层。

图2b显示形成双色表面的板材的第二步骤，其利用激光雕刻待得到的图案。

图2c显示形成双色表面的板材的第三步骤，其利用化学溶液将牺牲层剩余涂覆层去除。

具体实施方式

图1a为本案的实施例，其为一种可提供双色表面的板材，其显示的图案为衬底1的颜色，并且以第一颜色层4为背景颜色。在本实施例中，衬底1可为金属或陶瓷材质，牺牲层2由纯金属构成，其金属可包含钛(Ti)、钨(W)、铬(Cr)及锆(Zr)等中的一种金属，形成所述牺牲层2的金属与其上下两层不同，并具有与其上下两层良好的结合力。牺牲层2的主要目的之一是在利用激光雕刻图案时用来保护衬底1。此外，牺牲层2比其上下层(例如衬底)，更易于被化学溶液腐蚀。依据优选实施例，根据其上下层材质的不同，牺牲层2的厚度为0.2um到0.5um。过渡层3可为任意金属层或者硬涂覆层(hard coating layer)，其主要功能是用来增强其上下两层的结合力，如果所述过渡层3选择硬涂覆层当材料，那么还可以达到耐刮伤及耐磨损的功能。第一颜色层4可由金属或金属化合物构成，其可包含铬(Cr)、氮化铬(CrN)、碳化铬(CrC)、碳化钛(TiC)、氮化钛(TiN)及碳氮化钛(TiNC)等中的一者，第一颜色层4主要是用来显示所述板材的背景颜色，因此第一颜色层4的材质挑选是以待表现的颜色为主。

图1a到1c显示形成所述双色表面的板材的方法，图1a为第一步骤，其利用物理气相沉积法，依序形成衬底1、牺牲层2、过渡层3及第一颜色层4，涂覆层的生成可以利用真空镀膜的各种技术，也可以由其它方法形成。

在本案的优选实施例中，涂覆层的生成是采用圆筒型磁控溅镀镀膜设备，靶材使用对溅镀直接水冷孪生旋转圆柱靶。电源采用中频磁控溅镀电源。在同一真空室内安装不同的靶材，并按照设计好的涂覆层结构设定好工艺参数，即可依次沉积镀膜。由于圆筒型磁控溅镀镀膜设备的操作并非本发明重点，因此不在此赘述。

表1为形成各涂覆层的实施例：

图1b为形成所述双色表面的板材的第二步骤，即利用激光来雕刻所需显示的图案，激光的功率可调整成使其刚好可雕刻掉牺牲层2上方的各涂覆层及牺牲层的部分涂覆层，在本案的实施例中，可雕刻掉牺牲层1/3到1/2的厚度。以表1的实施例为例，将穿透厚度约2um的颜色层4加过渡层3，所需使用的激光功率为4W。

图1c为形成所述双色表面的板材的第三步骤，其利用高选择性的化学溶液将牺牲层2的剩余涂覆层腐蚀掉，所述高选择性的化学溶液是针对所述牺牲层2的材质做的选择，所述化学溶液对牺牲层2的腐蚀速度比其它涂覆层快速许多，因此可以在其它涂覆层未被腐蚀之前，快速地将牺牲层2的剩余涂覆层腐蚀掉，却又不会腐蚀牺牲层下方的衬底。

在本案的实施例中，化学溶液的主要配方可为10％～50％酸+0.1％～1.0％湿润剂+0.1％～5％缓蚀剂。酸为硝酸、盐酸、硫酸、高氯酸、醋酸、磷酸、氨基磺酸、氢氟酸、氟硼酸、氟硅酸等各种酸中的一种或几种混合。湿润剂为AE09、OP-10等非离子表面活性剂。缓蚀剂一般为磷酸(盐)、硫脲、乌洛托品、苯并三唑等一种或几种的混合。

图2a为本案的另一实施例，其利用第一颜色层4及第二颜色层5使其成为一种可提供双色表面的板材，其中所述板材的第一颜色层4为背景的颜色，而第二颜色层5则是图案标志颜色。图2a中各层的选择及特性均与图1a中同名元件相同但其排列顺序由上到下为第一颜色层4、牺牲层2、第二颜色层5、过渡层3及衬底1。图2a与图1a的板材的主要差别在于增加第二颜色层5。第二颜色层5可由金属或金属化合物构成，其可包含铬(Cr)、氮化铬(CrN)、碳化铬(CrC)、碳化钛(TiC)、氮化钛(TiN)及碳氮化钛(TiNC)等中的一者。由于第二颜色层5主要是用来显示所述板材的图案标志颜色，而第一颜色层4是用来显示背景的颜色，因此所述第一颜色层4及第二颜色层5的材质挑选是以待表现的颜色为主。

图2a到2c显示形成所述双色表面的板材的方法，图2a为第一步骤，其利用物理气相沉积法，依序形成衬底1、过渡层3、第二颜色层5、牺牲层2及第一颜色层4。涂覆层的生成可以利用真空镀膜的各种技术，也可以由其它方法形成。

在本实施例中，涂覆层的生成是采用圆筒型磁控溅镀镀膜设备，靶材使用对溅镀直接水冷孪生旋转圆柱靶。电源采用中频磁控溅镀电源。在同一真空室内安装不同的靶材，并按照设计好的涂覆层结构，设定好工艺参数依次沉积镀膜。

表2为形成各涂覆层的实施例：

图2b显示形成所述双色表面的板材的第二步骤，其利用激光来雕刻所需显示的图案，调整激光的功率，使其刚好可雕刻掉牺牲层2上方的第一颜色层4及牺牲层2的部分涂覆层，在本案的优选实施例中，可雕刻掉牺牲层1/3到1/2的厚度。

图2c显示形成所述双色表面的板材的第三步骤，其利用高选择性的化学溶液将牺牲层2的剩余涂覆层腐蚀掉，所述高选择性的化学溶液是针对所述牺牲层2的材质所做的选择，所述化学溶液对牺牲层2的腐蚀速度比其它涂覆层(例如第二颜色层5)快速许多，因此可以在其它涂覆层未被腐蚀之前，快速地将牺牲层2的剩余涂覆层腐蚀掉，却又不会腐蚀牺牲层下方的第二颜色层5。

在本案的实施例中，化学溶液的主要配方可为10％～50％酸+0.1％～1.0％湿润剂+0.1％～5％缓蚀剂。酸为硝酸、盐酸、硫酸、高氯酸、醋酸、磷酸、氨基磺酸、氢氟酸、氟硼酸、氟硅酸等各种酸中的一种或几种混合。湿润剂为AE09、OP-10等非离子表面活性剂。缓蚀剂一般为磷酸(盐)、硫脲、乌洛托品、苯并三唑等一种或几种的混合。

本发明先使用激光雕刻法刻去衬底或第二颜色层以上的各层，仅留下部分易于被化学溶液蚀刻的牺牲层，接着再以腐蚀性比一般化学蚀刻所用溶液弱的化学溶液来蚀刻牺牲层。如此一来，所使用的化学溶液较不致造成环境污染，也较不会产生传统化学蚀刻法的侧蚀问题。此外，由于衬底或第二颜色层受到牺牲层的保护而不受激光照射，因此也不会产生氧化发黄的现象。如此一来，通过本发明所产生的双色板才可利用不同颜色形成背景和图案、而且可提供极细线宽的图案，同时具有保持板材抗刮伤、抗磨损及抗腐蚀的性能。

虽然本发明的技术内容与特征为如上所述，但本发明所属领域的技术人员可在不背离本发明的教示内容与揭示内容的情况下进行许多变化与修改。因此，本发明的范围并非限定于已揭示的实施例而是包含不背离本发明的其它变化与修改，其为如以上权利要求书所涵盖的范围。

Claims (16)

1.一种可提供双色表面的板材，其包含：

金属或陶瓷材质的衬底；

纯金属牺牲层，其位于所述衬底的上方并比所述衬底更易于被化学溶液腐蚀；

第一颜色层，其位于所述牺牲层的上方，所述第一颜色层的材质包含金属或金属化合物且基于待表现的颜色而确定；及

过渡层，其位于所述第一颜色层的下方，以增强其上下两层的结合力。

2.根据权利要求1所述的板材，其中所述过渡层位于所述牺牲层与所述第一颜色层之间。

3.根据权利要求1所述的板材，其中所述过渡层位于所述衬底与所述牺牲层之间。

4.根据权利要求3所述的板材，其另外包含第二颜色层，其位于所述牺牲层与所述过渡层之间，其中所述牺牲层比所述第二颜色层更易于被化学溶液腐蚀，且其中所述第二颜色层的材质包含金属或金属化合物且基于待表现的颜色而确定。

5.根据权利要求4所述的板材，其中所述第一及第二颜色层的材质包含铬(Cr)、氮化铬(CrN)、碳化铬(CrC)、碳化钛(TiC)、氮化钛(TiN)及碳氮化钛(TiNC)中的一者。

6.根据权利要求1所述的板材，其中所述过渡层为金属层或硬涂覆层。

7.根据权利要求1所述的板材，其中所述牺牲层的材质为不同于其上下两层且可增强其上下两层的结合力的金属。

8.根据权利要求7所述的板材，其中所述牺牲层的材质包含钛(Ti)、钨(W)、铬(Cr)及锆(Zr)中的一者。

9.一种在板材上形成双色表面的方法，其包含：

提供根据权利要求1到8中任一权利要求所述的板材；

以激光雕刻所述板材，以刻掉所述牺牲层上方的各层以及所述牺牲层的部分厚度；及

利用化学溶液将激光雕刻后剩余的牺牲层部分去除。

10.根据权利要求9所述的方法，其中提供所述板材的步骤包含利用物理气相沉积或真空镀膜技术在所述衬底上形成所述过渡层、所述第一颜色层、所述第二颜色层及所述牺牲层中的至少一者。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述真空镀膜技术是利用磁控溅镀镀膜设备。

12.根据权利要求9所述的方法，其中所述化学溶液可快速腐蚀所述牺牲层但不易腐蚀所述牺牲层的上下层。

13.根据权利要求9所述的方法，其中所述化学溶液包含10％-50％酸、0.1％-1.0％湿润剂及0.1％-5％缓蚀剂。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述酸包含：硝酸、盐酸、硫酸、高氯酸、醋酸、磷酸、氨基磺酸、氢氟酸、氟硼酸、氟硅酸中的一者或其组合。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述湿润剂包含AE09或OP-10或其它非离子表面活性剂。

16.根据权利要求13所述的方法，其中所述缓蚀剂包含磷酸、磷酸盐、硫脲、乌洛托品、苯并三唑中的一者或其组合。