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CN111826622A - 一种手机摄像头盖板镀膜方法 - Google Patents

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CN111826622A CN202010524934.0A CN202010524934A CN111826622A CN 111826622 A CN111826622 A CN 111826622A CN 202010524934 A CN202010524934 A CN 202010524934A CN 111826622 A CN111826622 A CN 111826622A
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Abstract

为克服现有手机摄像头盖板中存在耐磨损性能不足的问题，本发明提供了一种手机摄像头盖板镀膜方法，包括以下操作步骤：减反射层的制备：将基材置于真空条件下，通过蒸镀或溅射的方式在所述基材的表面形成多个高折射率层和多个低折射率层；抗指纹层的制备：将盖板前体置于真空条件下，通入氮气和氩气作为反应气氛，采用钛和聚四氟乙烯作为混合靶材，通过磁控溅射的方式在所述盖板前体上形成一层抗指纹层，所述混合靶材中，钛和聚四氟乙烯的摩尔比为0.1～0.3:1。本发明提供的手机摄像头盖板镀膜方法制备得到的手机摄像头盖板镀膜结构具有良好的耐摩擦性能，在持续摩擦作用下仍能保持其抗指纹特性。

Description

一种手机摄像头盖板镀膜方法
技术领域
本发明属于真空镀膜工艺技术领域，具体涉及一种手机摄像头盖板镀膜方法。
背景技术
伴随着数字相机、行动电话、掌上型计算机(PDA)、甚至是电视游乐器等消费性电子产品的小型化与精密化，这类电子产品上通常设置有光学影像摄制组件，其内装设的光学影像摄制组件将要求具备更高的效能。
在现有的电子产品设计中，为了对电子产品的摄像头进行保护，通常在摄像头的位置设置有透明盖板，透明盖板即能够保证摄像头的影像摄取，同时也起到了保护作用。
为了保证透明盖板的透光性和抗油污性能，通常在透明盖板的表面设置有减反射层和抗指纹层，然而现有的减反射层和抗指纹层在经过一定时间的磨损后会失效，尤其是位于最外层的抗指纹层的磨损，会影响到摄像头的成像质量，如何提高其耐磨性能是亟需解决的问题。
发明内容
针对现有手机摄像头盖板中存在耐磨损性能不足的问题，本发明提供了一种手机摄像头盖板镀膜方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
本发明提供了一种手机摄像头盖板镀膜方法，包括以下操作步骤：
减反射层的制备：将基材置于真空条件下，通过蒸镀或溅射的方式在所述基材的表面形成多个高折射率层和多个低折射率层，多个高折射率层和多个低折射率层相互交错层叠以形成减反射层，得到盖板前体；
抗指纹层的制备：将盖板前体置于真空条件下，通入氮气和氩气作为反应气氛，采用钛和聚四氟乙烯作为混合靶材，通过磁控溅射的方式在所述盖板前体上形成一层抗指纹层，所述混合靶材中，钛和聚四氟乙烯的摩尔比为0.1～0.3:1。
可选的，在“减反射层的制备”之前还包括：
将所述基板置于丙酮中，超声波清洗5～15分钟；
再将基板置于去离子水中，超声波清洗5～15分钟；
将基板取出烘干去除表面水分。
可选的，在“减反射层的制备”之前还包括：
所述基板具有遮光区和用于摄像头露出的透光区，通过丝印在所述遮光区上进行油墨印刷以形成油墨层，所述透光区不进行油墨印刷，将印刷后的基板置于高温烤箱中固化。
可选的，所述“减反射层的制备”中：
所述高折射率层选自Nb2O5、TiO2、Ti3O5、ZrO、ZrO2中的一种或多种，所述低折射率层选自SiO2、MgF2、AlF3中的一种或多种。
可选的，所述“减反射层的制备”中：所述高折射率层选自Ti3O5，所述低折射层选自SiO2，采用Ti靶材作为高折射率层的靶材，采用Si靶材作为低折射率层的靶材；
将基材置于真空条件下，开启离子源轰击Ti靶材，同时通入氩气和氧气，在基材的表面溅镀形成第一Ti3O5层；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Si靶材，在基材的表面溅镀形成第一SiO2层；
关闭离子源，持续通入氧气，加热基材，使基材温度处于500℃～600℃，持续时间为20min；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Ti靶材，在基材的表面溅镀形成第二Ti3O5层；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Si靶材，在基材的表面溅镀形成第二SiO2层；
关闭离子源，持续通入氧气，加热基材，使基材温度处于500℃～600℃，持续时间为20min；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Ti靶材，在基材的表面溅镀形成第三Ti3O5层；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Si靶材，在基材的表面溅镀形成第三SiO2层；
关闭离子源，持续通入氧气，加热基材，使基材温度处于500℃～600℃，持续时间为20min。
可选的，所述第一Ti3O5层的厚度为10～13nm，所述第一SiO2层的厚度为15～18nm，所述第二Ti3O5层的厚度为23～26nm，所述第二SiO2层的厚度为19～22nm，所述第三Ti3O5层的厚度为40～53nm，所述第三SiO2层的厚度为83～87nm。
可选的，所述“抗指纹层的制备”中：
将钛粉和聚四氟乙烯粉充分混合后压块，得到混合靶材。
可选的，所述“减反射层的制备”之前，开启离子源对所述基材的表面进行轰击清洗，清洗时间为3～7min。
可选的，所述抗指纹层的厚度为7～22nm。
可选的，所述基板为玻璃或透明树脂。
根据本发明提供的手机摄像头盖板镀膜方法，通过多个高折射率层和多个低折射率层交替层形成了减反射层，通过所述减反射层能够有效减少外部光线在基材表面的反射光；在进行抗指纹层的溅镀的时候，采用了钛和聚四氟乙烯作为混合靶材，同时采用了氮气和氩气作为反应气氛进行磁控溅射，进而在基材的表面形成氮化钛和聚四氟乙烯的混合溅镀层，该混合溅镀层具有较好的抗水抗油特性，能够有效避免指纹对盖板表面的污染，同时所述混合溅镀层具有良好的耐摩擦性能，在持续摩擦作用下仍能保持其抗指纹特性。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种手机摄像头盖板镀膜结构，包括基板、减反射层和抗指纹层，所述基板具有用于摄像头露出的透光区，所述减反射层位于所述透光区的两侧表面，所述抗指纹层位于所述基板的一侧表面，且其中一个所述减反射层位于所述抗指纹层和所述基板之间，所述抗指纹层为氮化钛和聚四氟乙烯的混合溅镀层，所述抗指纹层中氮化钛和聚四氟乙烯的摩尔比为0.1～0.3：1。
根据本发明提供的手机摄像头盖板镀膜结构，采用了氮化钛和聚四氟乙烯作为混合溅镀层，该混合溅镀层具有较好的抗水抗油特性，能够有效避免指纹对盖板表面的污染，同时所述混合溅镀层具有良好的耐摩擦性能，在持续摩擦作用下仍能保持其抗指纹特性。
在一些实施例中，所述抗指纹层的厚度为7～22nm。
发明人通过大量实验发现，当处于上述厚度下，所述抗指纹层具有较好的抗油污和耐磨损性能；若所述抗指纹层的厚度过低，则其耐磨损性能相应降低，且抗指纹层的厚度均匀性难以控制；若所述抗指纹层的厚度过高，则所述抗指纹层会对所述盖板的进光性能产生不利影响。
在一些实施例中，所述基板为玻璃或透明树脂。
在更优选的实施例中，所述基板选自耐高温玻璃。
在一些实施例中，所述手机摄像头盖板镀膜结构还包括有油墨层，所述基板还包括有遮光区，所述遮光区环绕设置于所述透光区的外周，所述油墨层覆盖于所述遮光区的表面。
在一些实施例中，所述油墨层为热固化黑色油墨。
在一些实施例中，所述减反射层包括多个高折射率层和多个低折射率层，所述高折射率层的折射率大于1.9，所述低折射率层的折射率小于1.6，多个高折射率层和多个低折射率层相互交错层叠。
在优选的实施例中，所述高折射率层选自Nb2O5、TiO2、Ti3O5、ZrO、ZrO2中的一种或多种，所述低折射率层选自SiO2、MgF2、AlF3中的一种或多种。
在更优选的实施例中，所述高折射率层选自Ti3O5，所述低折射层选自SiO2，沿背离所述基板的方向，所述减反射层依次包括第一Ti3O5层、第一SiO2层、第二Ti3O5层、第二SiO2层、第三Ti3O5层和第三SiO2层。
在更优选的实施例中，所述第一Ti3O5层的厚度为10～13nm，所述第一SiO2层的厚度为15～18nm，所述第二Ti3O5层的厚度为23～26nm，所述第二SiO2层的厚度为19～22nm，所述第三Ti3O5层的厚度为40～53nm，所述第三SiO2层的厚度为83～87nm。
发明人通过大量实验发现，通过上述层数和对应厚度的Ti3O5层和SiO2层组合，能够有效形成光线透过率高的减反射层，减少光线反射，提高成像效果。
在一些实施例中，所述基板的厚度为0.2～1.0mm。
在一些实施例中，所述透光区的数量为多个，多个所述透光区间隔设置于所述基板上。
本发明的另一实施例提供了一种手机摄像头盖板镀膜方法，包括以下操作步骤：
减反射层的制备：将基材置于真空条件下，通过蒸镀或溅射的方式在所述基材的表面形成多个高折射率层和多个低折射率层，多个高折射率层和多个低折射率层相互交错层叠以形成减反射层，得到盖板前体；
抗指纹层的制备：将盖板前体置于真空条件下，通入氮气和氩气作为反应气氛，采用钛和聚四氟乙烯作为混合靶材，通过磁控溅射的方式在所述盖板前体上形成一层抗指纹层，所述混合靶材中，钛和聚四氟乙烯的摩尔比为0.1～0.3:1。
如上所述的手机摄像头盖板镀膜结构由所述手机摄像头盖板镀膜方法制备得到。
在一些实施例中，在“减反射层的制备”之前还包括：
将所述基板置于丙酮中，超声波清洗5～15分钟；
再将基板置于去离子水中，超声波清洗5～15分钟；
将基板取出烘干去除表面水分。
通过在丙酮和去离子水中进行超声波清洗能够分别去除基板上油性杂质和水溶性杂质，保持所述基板表面的清洁度，提高减反射层、油墨层和抗指纹层的附着强度。
在一些实施例中，在“减反射层的制备”之前还包括：
所述基板具有遮光区和用于摄像头露出的透光区，通过丝印在所述遮光区上进行油墨印刷以形成油墨层，所述透光区不进行油墨印刷，将印刷后的基板置于高温烤箱中固化。
在一些实施例中，所述“减反射层的制备”中：
所述高折射率层选自Nb2O5、TiO2、Ti3O5、ZrO、ZrO2中的一种或多种，所述低折射率层选自SiO2、MgF2、AlF3中的一种或多种。
在一些实施例中，所述“减反射层的制备”中：所述高折射率层选自Ti3O5，所述低折射层选自SiO2，采用Ti靶材作为高折射率层的靶材，采用Si靶材作为低折射率层的靶材；
将基材置于真空条件下，开启离子源轰击Ti靶材，同时通入氩气和氧气，在基材的表面溅镀形成第一Ti3O5层；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Si靶材，在基材的表面溅镀形成第一SiO2层；
关闭离子源，持续通入氧气，加热基材，使基材温度处于500℃～600℃，持续时间为20min；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Ti靶材，在基材的表面溅镀形成第二Ti3O5层；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Si靶材，在基材的表面溅镀形成第二SiO2层；
关闭离子源，持续通入氧气，加热基材，使基材温度处于500℃～600℃，持续时间为20min；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Ti靶材，在基材的表面溅镀形成第三Ti3O5层；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Si靶材，在基材的表面溅镀形成第三SiO2层；
关闭离子源，持续通入氧气，加热基材，使基材温度处于500℃～600℃，持续时间为20min。
在本实施例中，通过采用离子源轰击Si靶材以制备低折射率层，其中，通过实验发现，当通入的气体中，氧气的含量越高，所述低折射率层的硬度越高，进而所述手机摄像头盖板镀膜结构的整体耐磨性能也相应提高，推测是由于氧气的含量越高，得到的低折射率层的成分越接近于SiO2，而在氧气含量不足或离子源功率较大的情况下，低折射层中会出现数量较多的Si或SiO，从而影响其硬度，进而本发明创造性地在每一次低折射率层溅镀之后，通入氧气并持续加热基材，从而使Si或SiO转化为SiO2，进而有效地提高了低折射率层的硬度，有利于所述手机摄像头盖板镀膜结构的整体耐磨性能的提升。
在本实施例中，所述基材选自耐高温基材，如高硼玻璃。
在一些实施例中，所述“抗指纹层的制备”中：
将钛粉和聚四氟乙烯粉充分混合后压块，得到混合靶材。
在一些实施例中，所述“减反射层的制备”之前，开启离子源对所述基材的表面进行轰击清洗，清洗时间为3～7min。
经由所述离子源对所述基材表面的轰击能够去除基材表面一些杂质，提高基材与后续的减反射层之间的结合力。
以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
本实施例用于说明本发明公开的手机摄像头盖板镀膜结构及其制备方法，包括以下操作步骤：
步骤一：将基板置于丙酮中，超声波清洗10分钟；再将基板置于去离子水中，超声波清洗10分钟；将基板取出烘干去除表面水分；
步骤二：通过丝印在基板的遮光区上进行油墨印刷以形成油墨层，基板的透光区不进行油墨印刷，将印刷后的基板置于高温烤箱中固化；
步骤三：将基材置于真空条件下，开启离子源对所述基材的表面进行轰击清洗，清洗时间为5min；
开启离子源轰击Ti靶材，同时通入氩气和氧气，在基材的表面溅镀形成第一Ti3O5层，第一Ti3O5层的厚度为12nm；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Si靶材，在基材的表面溅镀形成第一SiO2层，第一SiO2层的厚度为16nm；
关闭离子源，持续通入氧气，加热基材，使基材温度处于550℃，持续时间为20min；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Ti靶材，在基材的表面溅镀形成第二Ti3O5层，第二Ti3O5层的厚度为24nm；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Si靶材，在基材的表面溅镀形成第二SiO2层，第二SiO2层的厚度为20nm；
关闭离子源，持续通入氧气，加热基材，使基材温度处于500℃～600℃，持续时间为20min；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Ti靶材，在基材的表面溅镀形成第三Ti3O5层，第三Ti3O5层的厚度为46nm；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Si靶材，在基材的表面溅镀形成第三SiO2层，第三SiO2层的厚度为85nm；
关闭离子源，持续通入氧气，加热基材，使基材温度处于500℃～600℃，持续时间为20min；
得到具有减反射层的盖板前体；
步骤四：将盖板前体置于真空条件下，通入氮气和氩气作为反应气氛，采用钛和聚四氟乙烯作为混合靶材，通过磁控溅射的方式在所述盖板前体上形成一层抗指纹层，所述混合靶材中，钛和聚四氟乙烯的摩尔比为0.2:1，所述抗指纹层的厚度为16nm。
实施例2
本实施例用于说明本发明公开的手机摄像头盖板镀膜结构及其制备方法，包括实施例1中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
步骤四中，所述混合靶材中，钛和聚四氟乙烯的摩尔比为0.3:1。
实施例3
本实施例用于说明本发明公开的手机摄像头盖板镀膜结构及其制备方法，包括实施例1中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
步骤四中，所述混合靶材中，钛和聚四氟乙烯的摩尔比为0.1:1。
实施例4
本实施例用于说明本发明公开的手机摄像头盖板镀膜结构及其制备方法，包括实施例1中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
步骤四中，所述抗指纹层的厚度为8nm。
实施例5
本实施例用于说明本发明公开的手机摄像头盖板镀膜结构及其制备方法，包括实施例1中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
步骤三中：将基材置于真空条件下，开启离子源对所述基材的表面进行轰击清洗，清洗时间为5min；
开启离子源轰击Ti靶材，同时通入氩气和氧气，在基材的表面溅镀形成第一Ti3O5层，第一Ti3O5层的厚度为12nm；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Si靶材，在基材的表面溅镀形成第一SiO2层，第一SiO2层的厚度为16nm；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Ti靶材，在基材的表面溅镀形成第二Ti3O5层，第二Ti3O5层的厚度为24nm；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Si靶材，在基材的表面溅镀形成第二SiO2层，第二SiO2层的厚度为20nm；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Ti靶材，在基材的表面溅镀形成第三Ti3O5层，第三Ti3O5层的厚度为46nm；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Si靶材，在基材的表面溅镀形成第三SiO2层，第三SiO2层的厚度为85nm；
得到具有减反射层的盖板前体。
对比例1
本对比例用于对比说明本发明公开的手机摄像头盖板镀膜结构及其制备方法，包括实施例1中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
步骤四中，所述混合靶材中，钛和聚四氟乙烯的摩尔比为0.05:1。
对比例2
本对比例用于对比说明本发明公开的手机摄像头盖板镀膜结构及其制备方法，包括实施例1中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
步骤四中，所述混合靶材中，钛和聚四氟乙烯的摩尔比为0.6:1。
性能测试
对上述实施例1～5和对比例1、2制备得到的手机摄像头盖板镀膜结构进行如下性能测试：
一、反射率测试：按照GBT 2680-1994公开的太阳光各波段分布特性，测试各实施例和对比例样品的反射率。
二、接触角测试：采用接触角测量仪测试十六烷在各实施例和对比例样品上的接触角。
三、耐磨损性测试：采用钢丝绒贴合于各实施例和对比例样品的表面，施加作用力，往返推动钢丝绒进行表面摩擦，往返摩擦800次后进行接触角测试和反射率测试。
得到的测试结果填入表1。
表1
Figure BDA0002533461440000091
Figure BDA0002533461440000101
从表1的测试结果可以看出，采用本发明提供的制备方法制备得到的手机摄像头盖板镀膜结构具有较低的反射率和较大的接触角，说明本发明提供的手机摄像头盖板镀膜结构的减反射性能和疏油性能较优，尤其是，在进行多次的摩擦后，仍能保持其减反射性能和疏油性能，其抗磨损性能优异。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种手机摄像头盖板镀膜方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
减反射层的制备：将基材置于真空条件下，通过蒸镀或溅射的方式在所述基材的表面形成多个高折射率层和多个低折射率层，多个高折射率层和多个低折射率层相互交错层叠以形成减反射层，得到盖板前体；
抗指纹层的制备：将盖板前体置于真空条件下，通入氮气和氩气作为反应气氛，采用钛和聚四氟乙烯作为混合靶材，通过磁控溅射的方式在所述盖板前体上形成一层抗指纹层，所述混合靶材中，钛和聚四氟乙烯的摩尔比为0.1～0.3:1。
2.根据权利要求1所述的手机摄像头盖板镀膜方法，其特征在于，在“减反射层的制备”之前还包括：
将所述基板置于丙酮中，超声波清洗5～15分钟；
再将基板置于去离子水中，超声波清洗5～15分钟；
将基板取出烘干去除表面水分。
3.根据权利要求2所述的手机摄像头盖板镀膜方法，其特征在于，在“减反射层的制备”之前还包括：
所述基板具有遮光区和用于摄像头露出的透光区，通过丝印在所述遮光区上进行油墨印刷以形成油墨层，所述透光区不进行油墨印刷，将印刷后的基板置于高温烤箱中固化。
4.根据权利要求1所述的手机摄像头盖板镀膜方法，其特征在于，所述“减反射层的制备”中：
所述高折射率层选自Nb2O5、TiO2、Ti3O5、ZrO、ZrO2中的一种或多种，所述低折射率层选自SiO2、MgF2、AlF3中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的手机摄像头盖板镀膜方法，其特征在于，所述“减反射层的制备”中：所述高折射率层选自Ti3O5，所述低折射层选自SiO2，采用Ti靶材作为高折射率层的靶材，采用Si靶材作为低折射率层的靶材；
将基材置于真空条件下，开启离子源轰击Ti靶材，同时通入氩气和氧气，在基材的表面溅镀形成第一Ti3O5层；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Si靶材，在基材的表面溅镀形成第一SiO2层；
关闭离子源，持续通入氧气，加热基材，使基材温度处于500℃～600℃，持续时间为20min；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Ti靶材，在基材的表面溅镀形成第二Ti3O5层；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Si靶材，在基材的表面溅镀形成第二SiO2层；
关闭离子源，持续通入氧气，加热基材，使基材温度处于500℃～600℃，持续时间为20min；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Ti靶材，在基材的表面溅镀形成第三Ti3O5层；
持续通入氩气和氧气，开启离子源轰击Si靶材，在基材的表面溅镀形成第三SiO2层；
关闭离子源，持续通入氧气，加热基材，使基材温度处于500℃～600℃，持续时间为20min。
6.根据权利要求5所述的手机摄像头盖板镀膜方法，其特征在于，所述第一Ti3O5层的厚度为10～13nm，所述第一SiO2层的厚度为15～18nm，所述第二Ti3O5层的厚度为23～26nm，所述第二SiO2层的厚度为19～22nm，所述第三Ti3O5层的厚度为40～53nm，所述第三SiO2层的厚度为83～87nm。
7.根据权利要求1所述的手机摄像头盖板镀膜方法，其特征在于，所述“抗指纹层的制备”中：
将钛粉和聚四氟乙烯粉充分混合后压块，得到混合靶材。
8.根据权利要求1所述的手机摄像头盖板镀膜方法，其特征在于，所述“减反射层的制备”之前，开启离子源对所述基材的表面进行轰击清洗，清洗时间为3～7min。
9.根据权利要求1所述的手机摄像头盖板镀膜方法，其特征在于，所述抗指纹层的厚度为7～22nm。
10.根据权利要求1所述的手机摄像头盖板镀膜方法，其特征在于，所述基板为玻璃或透明树脂。
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