TWM451366U - 具疏水層的物品 - Google Patents

Description

具疏水層的物品

本新型是有關於一種疏水層，特別是指一種抗化性佳且耐高溫的疏水層。

物品的親水性或疏水性可藉由調整物品表面的粗糙度或表面能而加以控制。例如中華民國證書號第I334879號專利即提出一種疏水層及其製法，將該疏水層製作於物品的表面，可藉由表面粗糙度的提升以及表面能的降低，而呈現疏水效果。

但是一般物品於加工製造時，經常需要經過酸、鹼、有機溶液處理，或施以高溫製程，因此需要一種對酸、鹼、有機溶液的耐受性佳，且能承受高溫加熱的疏水層，以提升疏水層在物品製作過程或使用上的穩定性。

因此，本新型之目的，即在提供一種具有優良疏水性、抗化性及耐溫性之疏水層的物品。

於是，本新型具有疏水層的物品，包含一基材及至少一由烷基矽烷分子經電漿處理而形成的疏水層，該疏水層形成於該基材表面，厚度為300奈米至500微米，且表面粗糙度不小於240奈米。

較佳地，該基材為一積體電路晶片的金屬接腳，且該疏水層係形成於該金屬接腳的底端與頂端之間。

另一方面，該基材還可以是一行動電話的螢幕或機 殼，且該疏水層形成於該行動電話的螢幕或機殼表面。

進一步來說，該疏水層的數量可以是多個，且該等疏水層係透過半導體技術而相間隔地形成該基材表面。

本新型之功效在於：該疏水層提升該物品表面的疏水性，且該疏水層具有優良的耐化性及耐溫性，而提升其於物品製作過程或使用上的穩定性。

有關本新型之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現。

參閱圖1至圖2為本新型疏水層12及其製作方法的一較佳實施例。

步驟S1：準備一物品1，該物品1可以是行動電話、積體電路晶片、玻璃瓶等，但不以此為限。物品1具有一基材11，基材11的材質選自半導體材料、玻璃、金屬、塑膠、橡膠、高分子聚合物、陶瓷材料、纖維材料、岩石(如大理石、花崗石)、土質材料(如磚、瓦、黏土)、膠結性材料(如水泥、混凝土、瀝青及石膏)及塗料(如油漆及亮光漆)所組成的群組。

執行下一步驟前，可視需要對基材11進行表面清潔處理。舉例來說，若基材11的材質為矽，可透過RCA(Radio corporation of America)清潔技術去除基材11表面的有機物、氧化物及金屬離子等不潔物質。但上述基材11的清潔步驟並非必要的執行步驟。

步驟S2：產生一主要成分為揮發態之烷基矽烷分子的反應氣體3。該反應氣體3是藉由通入一前驅氣體並與一反應溶液之揮發氣體混合而成。此處，該前驅氣體為氮氣，該反應溶液主要成分為液態之烷基矽烷分子

具體來說，將包含液態烷基矽烷分子的反應溶液盛裝在一密閉容器中(圖中未繪製)，並通入氮氣於該密閉容器，揮發的氣態烷基矽烷分子與氮氣混合後即為用以形成疏水層12的反應氣體3。

要特別說明的是，本實施例使用的前驅氣體為氮氣，但不以此為限，也可以是氬氣、大氣等氣體，只要不與氣態烷基矽烷分子產生化學反應即可。

步驟S3：通過一導氣管22施加該反應氣體3於基材11的一表面，並於對應於反應氣體3與基材11接觸處施以一電漿5，而使反應氣體3解離、改質並沉積薄膜於基材11表面，而形成疏水層12。

此處，電漿5是由一電漿單元21產生。電漿單元21包括一腔體211及一連通於該腔體211的噴管212。通入一用以產生電漿5的製程氣體4於腔體211後，施加一電壓於噴管212，使流通於噴管212中的製程氣體4解離產生電漿5，該電漿5從噴管212遠離該腔體211的一管口213導出並施加於反應氣體3與基材11接觸處。

上述過程中，製程氣體4為壓力至少5公斤/平方公分的乾燥潔淨空氣(Clean dry air，CDA)，且噴管212與基材11的距離為5至30釐米，具體數值視需要而定。

要特別說明的是，上述反應氣體3也可以直接通入電漿單元21的腔體211，並與製程氣體4混合後透過高電壓解離產生電漿5，而在基材11表面形成疏水層12。

步驟S4：疏水層12經由步驟S3而形成於基材11表面。其中，疏水層12的厚度由施加反應氣體3與電漿5的時間決定，較佳的厚度為300奈米至500微米，但不以此為限。

參照表一為疏水層12的特性檢測結果。由表一可知，疏水層12主要由矽及氧構成，其表面的粗糙程度以及其疏水基有效增加疏水性，且於酸、鹼、有機溶液與高溫處理後仍具有優良之疏水性，而能增進基材11的表面 疏水性。

參照圖3。舉例來說，物品1可以是一個包含一封裝殼13及多根接腳14的積體電路晶片。一般積體電路晶片會藉由銲錫而固定於一電路板(圖中未繪製)，在焊錫迴焊(reflow)的加熱過程中，位於接腳14底端的焊錫表面張力降低，並藉由毛細現象沿接腳14向上爬升至封裝殼13處，而導致銲錫損傷封裝殼13的潛在風險，此即為「爬錫」現象。若藉由前述方法將疏水層12分別製作於接腳14介於其底端與封裝殼13之間的部位，由於疏水層12具有高溫耐受性且銲錫無法附著於疏水層12表面，而能在焊錫迴焊(reflow)的加熱過程中避免爬錫現象，以提升製程良率。

參照圖4。此外，物品1也可以是一個行動電話。將疏水層12製作於行動電話的玻璃或機殼表面，藉由其疏水性可增進行動電話的防水程度並保持其清潔。

要特別說明的是，上述積體電路晶片、行動電話僅用於舉例說明，不能以此限制疏水層12的應用領域，只要物品1的基材11材質匹配於疏水層12即可。

參照圖1、圖5與圖6。本新型第二較佳實施例與第一較佳實施例的差異在於，該疏水層12還進一步藉由半導體技術界定出對應的形狀，詳細內容說明如下。

步驟F1：參照圖5a，藉由微影技術(Photolithography)在基材11表面形成一部分覆蓋該表面的圖案層15。此處，圖案層15的材質為感光之光阻。

步驟F2：參照圖5b，藉由前述製作疏水層12的方法，在圖案層15以及基材11未受圖案層15覆蓋的部分表面覆蓋一層疏水層12。

步驟F3：藉由一有機溶劑去除圖案層15並同時剝離圖案層15上的疏水層12。此處，該有機溶劑為丙酮，但不以此為限，只要能去除圖案層15即可。

步驟F4：參照圖5c，完成一藉由圖案層15而界定出特定形狀的圖案化疏水層12。

如前述說明，依據步驟S1~S3可製作出抗化性及耐溫性佳的疏水層12，且由步驟F1~F4可進一步藉由半導體製程技術製作出圖案化的疏水層12，而增進疏水層12的應用範圍。

除此之外，參閱圖7至圖8，由於疏水層12具有粗糙表面而增進其疏水性，因此本新型還提出一種複製疏水層12表面形貌的模具6。藉由該模具6於可固化之塑性材料(如聚二甲基矽氧烷，PDMS)的表面進行壓印，能將疏水層12的表面形貌轉印至塑性材料的表面，而增進該塑性材料的疏水性。

以下為製作模具6的步驟。

步驟M1：參照圖9a，以前述步驟S1~S3或步驟F1~F4製備一疏水層12。

步驟M2：於疏水層12表面形成模具6(如圖9b)。

此步驟是以精密電鑄技術(Electroforming)製作模具6。具體來說，先在疏水層12的表面121藉由物理氣 相沉積技術(例如蒸鍍技術或濺鍍技術)或其他金屬鍍膜技術覆蓋一層金屬起始層(Seed layer)。舉例來說，該金屬起始層可以是鉻/銅或鈦/銅等雙層金屬，但不以此為限。

接著，藉由電化學沉積技術(Electrochemical deposition)於該金屬起始層上沉積一層較厚的金屬層，而形成模具6。模具6的材質可以是鎳、鎳鈷合金或銅，但不以此為限。

在電化學沉積的過程中，模具6是從疏水層12的表面121逐漸沉積金屬而形成，因此模具6的表面61形貌互補於疏水層12的表面121，而能執行轉印的功能。

步驟M3：將模具6從疏水層12的表面121分離，而製得模具6(如圖9c)。

將模具6的表面61於塑性材料表面進行壓印、固化後，塑性材料的表面會形成互補於模具6之表面61的形貌，此作法的功效相當於將疏水層12之表面121的形貌轉印至塑性材料的表面，而使該塑性材料藉由表面粗糙度的增加而提升其疏水性。

綜上所述，藉由揮發態之烷基矽烷分子經電漿5處理而形成的疏水層12具有優良的疏水性、抗化性及高溫耐受性，而能提升疏水層12在各式物品1的製造過程中的穩定性，並提升其耐用程度。此外，由於疏水層12具有優良的抗化性，而能藉由半導體技術製作出圖案化的疏水層12，以增進其應用範圍。再者，由疏水層12對應 製作的模具6能將疏水層12的粗糙表面形貌轉印至可固化之塑性材料的表面，而進一步增進該塑性材料的疏水性。

惟以上所述者，僅為本新型之較佳實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，即大凡依本新型申請專利範圍及新型說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧物品

11‧‧‧基材

12‧‧‧疏水層

121‧‧‧表面

13‧‧‧封裝殼

14‧‧‧接腳

15‧‧‧圖案層

21‧‧‧電漿單元

211‧‧‧腔體

212‧‧‧噴管

213‧‧‧管口

22‧‧‧導氣管

3‧‧‧反應氣體

4‧‧‧製程氣體

5‧‧‧電漿

6‧‧‧模具

61‧‧‧表面

S1~S4‧‧‧流程步驟

F1~F4‧‧‧流程步驟

M1~M3‧‧‧流程步驟

圖1是一示意圖，說明本新型疏水層之製作方法的一較佳實施例；圖2是該疏水層的製作流程圖；圖3及圖4是該疏水層的應用示意圖；圖5是製作一圖案化疏水層的示意圖；圖6是製作該圖案化疏水層的流程圖；圖7是由該疏水層製作一模具的流程圖；及圖8是製作該模具的示意圖。

1‧‧‧物品

12‧‧‧疏水層

13‧‧‧封裝殼

14‧‧‧接腳

Claims (4)

1. 一種具疏水層的物品，包含一基材；及至少一由烷基矽烷分子經電漿處理而形成的疏水層，該疏水層形成於該基材表面，厚度為300奈米至500微米，且表面粗糙度不小於240奈米。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之具疏水層的物品，其中，該基材為一積體電路晶片的金屬接腳，且該疏水層係形成於該金屬接腳的底端與頂端之間。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之具疏水層的物品，其中，該基材為一行動電話的螢幕或機殼，且該疏水層形成於該行動電話的螢幕或機殼表面。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之具疏水層的物品，其中，該疏水層的數量為多個，且該等疏水層係透過半導體技術而相間隔地形成該基材表面。