TWI381799B - Both surface decoration and electromagnetic shielding of the non-metallic substrate - Google Patents

Description

兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材

本發明是有關於一種非金屬基材，特別是指一種兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材。

在現今社會中，隨著科技的快速進步，電子產品的數據處理頻率日益提升，再加上無線產品如行動電話及無線網路的盛行，使得電磁波污染的情況越來越嚴重，此不僅會影響產品本身及週遭電子產品的正常運作，更可能危害人體健康。因此如何預防與降低電磁波的干擾，已成為產品設計及生產的重要課題。

以目前來說，最普遍之防範外界電磁波干擾之方法是增加電子產品之外部包裝對電磁波的遮蔽能力。根據Schelkunoff理論，具有高導電能力之金屬對電磁波具有極佳的吸收及反射的效果，因此只要增強電子元件之外部包裝的導電能力即可達到電磁波遮蔽的目的。

一般電子產品為了要達到質量輕，產量大的要求，大多使用射出成型的塑膠材料作為該外殼，但是，一般的塑膠並不具有電磁屏蔽的效果，為了使塑膠料包裝的產品能夠抵抗電磁干擾，一般業界採用方式包括塑料中添加導電性填充材使該外殼具有導電性，或者利用金屬板，金屬電鍍，無電解電鍍，導電膠塗佈以及導電膜貼覆等方法，於該外殼11增加一層導電層。上述方法中在塑膠中添加導電性填充材料具有遮蔽效果好，不需額外工序之優點，但是成本高，且該外殼易喪失原有之強度。以金屬板件遮蔽方法成本低亦符合當前環保法規，但加工組裝複雜，且額外增加產品重量，不符合電子產品輕薄短小的發展趨勢。其餘方法則多為高污染製程，不僅牴觸環保法規，且新電鍍廠設立又不易，將逐漸被其他製程取代。

薄膜濺鍍為目前唯一符合歐盟鍍膜規範之製程，傳統的真空濺鍍製程工作溫度約在攝氏150度以上，溫度較高，能濺鍍的產品有限，無法應用於熱塑性之塑膠材質。目前技術已可以將工作溫度降至攝氏60度，應用於塑膠殼薄膜濺鍍已無問題，由於技術的突破，濺鍍製程已於今年起逐漸應用於3C產品中塑膠殼件的抗電磁波製程。

圖1為業界習用之鍍膜膜層設計，該電子元件之外殼11的內表面具有一覆於其上的銅薄膜12、及一覆於該銅薄膜12上的不鏽鋼薄膜13。

由於銅的優良導電性以及高的薄膜沉積速率，已成為濺鍍抗電磁波輻射製程主要材料。因為電磁波遮蔽效果測試的設備複雜，且檢測耗時，故一般線上以鍍膜後的導電率作為品管標準，以常用的銅薄膜12而言，柱頂及柱處外10mm之間的電阻需小於5 Ω，便可達到遮蔽電磁波之效應。

由於濺鍍製程的該銅薄膜12極易氧化，氧化後的該銅薄膜12電阻值會大幅上升，失去導電特性，進而降低對電磁波的遮蔽效果。因此為避免該銅薄膜12的氧化導致抗電磁波干擾效能降低，通常會在該銅薄膜12上再濺鍍一層不鏽鋼薄膜13，藉以保護該銅薄膜12不致因接觸空氣氧化而失去遮蔽電磁波之能力。由於多增加一道濺鍍流程，導致設備成本大增，此外不鏽鋼價格大幅攀高，增加濺鍍製程之成本，對薄利化的電子產業的獲利更是雪上加霜。

遮蔽電磁波主要的目的是為保護電子產品本體以及使用的消費者，但引起消費者購買慾望主要因素卻在產品設計，尤其是3C產品的外觀設計更對產品的銷售具有決定性的影響。目前3C產品外殼11之裝飾膜層14大多以噴漆方式以產生彩色效果，但是此類製程的產品不具有金屬光澤，且生產過程易對環境產生污染，在環保意識高漲的情況下，有極大的改善空間。

因此，本發明之目的，即在提供一種符合環保法規且可同時達到外觀裝飾及電磁波遮蔽目的之兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材。

於是，本發明之兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材，包含一基板及一鍍膜。

該基板是由非導電材質所製成。該鍍膜具有一覆於該基板上的金屬全反射層、一覆於該金屬全反射層上的光學薄膜層，及一覆於該光學薄膜層上的金屬半反射層。

本發明之功效在於利用該光學薄膜層並配合該金屬全反射層及該金屬半反射層之反射形成光學干涉現象，在不使用噴漆等高污染製程的情況下即可產生出不同表面顏色並達到外觀裝飾之目的，且該金屬全反射層及金屬半反射層之高導電率同時也具電磁波遮蔽之功能，而藉由整合裝飾鍍膜及電磁波遮蔽鍍膜也可以減少製程工序及生產成本。

有關本發明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七個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明中，類似的元件是以相同的編號來表示。

如圖2所示，本發明兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材之第一較佳實施例，包含一基板2及一鍍膜3。

該基板2是由非導電材質所製成，該鍍膜3具有一覆於該基板2上的金屬全反射層31、一覆於該金屬全反射層31上的光學薄膜層32，及一覆於該光學薄層膜32上的金屬半反射層33。在本實施例中，該基板2是由塑膠所製成，該金屬全反射層31為一厚度為500nm的鋁薄膜，該光學薄膜層32為一厚度為200nm的二氧化矽薄膜，該金屬半反射層33為一厚度為4nm的銀薄膜，而上述之金屬全反射層31、光學薄膜層32，及金屬半反射層33皆是以蒸鍍方式鍍於相對應之表面上。本實施例在完成後，其鍍膜3會呈淡紫色，且厚度在500nm以上之鋁薄膜之電阻值為2.1 Ω，低於5 Ω，意即本實施例之設計的確可達到屏蔽電磁波所需的導電度。

如圖3所示，本發明兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材之第二較佳實施例，大致上是與該第一較佳實施例相同，相同之處不再贅言，其中不相同之處在於：該基板2是由壓克力所製成，該金屬全反射層31為一厚度為200nm的銀薄膜，該光學薄膜層32為一厚度為300nm的氧化鋯薄膜，該金屬半反射層33為一厚度為4nm的鈦薄膜，而上述之金屬全反射層31、光學薄膜層32，及金屬半反射層33皆是以濺鍍方式鍍於相對應之表面上。本實施例在完成後，其鍍膜3會呈粉紅色，且厚度在200nm以上之銀薄膜之電阻值為2.8 Ω，低於5 Ω，意即本實施例之設計的確可達到屏蔽電磁波所需的導電度。

如圖4所示，本發明兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材之第三較佳實施例，大致上是與該第一較佳實施例相同，相同之處不再贅言，其中不相同之處在於：該基板2是由玻璃所製成，該金屬全反射層31為一厚度為400nm的鉬薄膜，該光學薄膜層32為一厚度為200nm的氧化鉭薄膜，該金屬半反射層33為一厚度為4nm的鎳薄膜，而上述之金屬全反射層31、光學薄膜層32，及金屬半反射層33皆是以濺鍍方式鍍於相對應之表面上。本實施例在完成後，其鍍膜3會呈藍色，且厚度在400nm以上之鉬薄膜之電阻值為3.1 Ω，低於5 Ω，意即本實施例之設計的確可達到屏蔽電磁波所需的導電度。

如圖5所示，本發明兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材之第四較佳實施例，大致上是與該第一較佳實施例相同，相同之處不再贅言，其中不相同之處在於：該基板2是由丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物所製成，該金屬全反射層31為一厚度為400nm，且重量百分比成分為銅80%，鋁20%的銅鋁合金薄膜，該光學薄膜層32為一厚度為180nm的氧化鈦薄膜，該金屬半反射層33為一厚度為4nm的鎢薄膜，而上述之金屬全反射層31、光學薄膜層32，及金屬半反射層33皆是以濺鍍方式鍍於相對應之表面上。本實施例在完成後，其鍍膜3會呈綠色，且厚度在400nm以上之銅鋁合金薄膜的電阻值為2.7 Ω，低於5 Ω，意即本實施例之設計的確可達到屏蔽電磁波所需的導電度。

如圖6所示，本發明兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材之第五較佳實施例，大致上是與該第一較佳實施例相同，相同之處不再贅言，其中不相同之處在於：該基板2是由塑膠所製成，該金屬全反射層31為一厚度為400nm，且重量百分比成分為鋁80%，鈦20%的鋁鈦合金薄膜，該光學薄膜層32為一厚度為200nm的硫化鋅薄膜，該金屬半反射層33為一厚度為4nm的銀薄膜，而上述之金屬全反射層31、光學薄膜層32，及金屬半反射層33皆是以蒸鍍方式鍍於相對應之表面上。本實施例在完成後，其鍍膜3會呈棕色，且厚度在400nm以上之鋁鈦合金薄膜的電阻值為4.3 Ω，低於5 Ω，意即本實施例之設計的確可達到屏蔽電磁波所需的導電度。

如圖7所示，本發明兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材之第六較佳實施例，大致上是與該第一較佳實施例相同，相同之處不再贅言，其中不相同之處在於：該基板2是由聚碳酸酯和丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物的混合物所製成，該金屬全反射層31為一厚度為400nm，且重量百分比成分為鎳80%，鉻20%的鎳鉻合金薄膜，該光學薄膜層32為一厚度為400nm的氧化鈮薄膜，該金屬半反射層33為一厚度為4nm的鉻薄膜，而上述之金屬全反射層31、光學薄膜層32，及金屬半反射層33皆是以濺鍍方式鍍於相對應之表面上。本實施例在完成後，其鍍膜3會呈綠色，且厚度在400nm以上之鎳鉻合金薄膜的電阻值為4.4 Ω，低於5 Ω，意即此本實施例之設計的確可達到屏蔽電磁波所需的導電度。

如圖8所示，本發明兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材之第七較佳實施例，大致上是與該第一較佳實施例相同，相同之處不再贅言，其中不相同之處在於：該基板2是由壓克力所製成，該金屬全反射層31為一厚度為400nm的金薄膜，該光學薄膜層32為一厚度為10nm的矽薄膜，且在本實施例中並不需要該金屬半反射層33即可產生顏色，而上述之金屬全反射層31及該光學薄膜層32皆是以蒸鍍方式鍍於相對應之表面上。本實施例在完成後，其鍍膜3會呈黃色，且厚度在400nm以上之金薄膜的電阻值為2.1 Ω，低於5 Ω，意即此本實施例之設計的確可達到屏蔽電磁波所需的導電度。

上述各個實施例中該基板2之材質僅為眾多非導電材料中的一小部分，也可由其他非導電材質所製成(例如聚碳酸酯等)，所以不該以上述之該等實施例之說明為限。

上述各個實施例中氧化物之濺鍍製程，可用金屬靶材以直流式濺鍍或蒸鍍設備以反應性鍍膜方式製備，或以金屬氧化物為靶材，利用射頻濺鍍沉積薄膜。當該金屬全反射層31、光學薄膜層32，及金屬半反射層33依序完成後，隨著該光學薄膜層32之厚度的改變導致光學干涉現象，進而產出各種不同之顏色，適用於產品外觀之裝飾，且該金屬全反射層31對可見光之反射率平均，不致因為反射率之不同而導致干涉光線太過突出或壓抑之反效果。

由於在每一實施例中，其鍍膜3在藉由濺鍍或蒸鍍形成後即同時兼具了顏色產生(表面裝飾)及電磁波屏蔽之功能，不像習知般必須在濺鍍完具有電磁波遮蔽功能之金屬薄膜後還需多一道噴漆作業以取得所需要之表面裝飾，可有效降低製程成本。再者，本發明利用濺鍍或蒸鍍此類符合環保規範之製程即可達成表面裝飾之目的，無需使用到對環境有負面影響的高污染製程。

歸納上述，本發明之兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材，利用不同厚度及不同材質之金屬全反射層31、光學薄膜層32，及金屬半反射層33相互配合以產生不同顏色，並藉此達到表面裝飾之目的，且其利用濺鍍或蒸鍍之形成方式也可取代具有污染的噴漆製程，符合環保法規的要求，而該金屬全反射層31也同時具有足夠的導電度以提供所需之電磁波屏蔽，故確實能達到本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2．．．基板

3．．．鍍膜

31．．．金屬全反射層

32．．．光學薄膜層

33．．．金屬半反射層

圖1是一示意圖，說明習知的一電子元件外殼；圖2是一示意圖，說明本發明兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材之第一較佳實施例；圖3是一示意圖，說明本發明兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材之第二較佳實施例；圖4是一示意圖，說明本發明兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材之第三較佳實施例；圖5是一示意圖，說明本發明兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材之第四較佳實施例；圖6是一示意圖，說明本發明兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材之第五較佳實施例；圖7是一示意圖，說明本發明兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材之第六較佳實施例；及圖8是一示意圖，說明本發明兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材之第七較佳實施例。

2．．．基板

3．．．鍍膜

31．．．金屬全反射層

32．．．光學薄膜層

33．．．金屬半反射層

Claims (9)

1. 一種兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材，包含：一基板，由非導電材質所製成；及一鍍膜，具有一覆於該基板上的金屬全反射層、一覆於該金屬全反射層上的光學薄膜層，及一覆於該光學薄膜層上的金屬半反射層。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材，其中，該基板之材質是選自於下列所構成之群組：玻璃、聚碳酸酯、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物、壓克力、塑膠及此等元素之一組合。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材，其中，該鍍膜之金屬全反射層之材質是選自於下列所構成之群組：鋁、銀、金、鉻、鉬、鎳、鈦、鎢、銅及此等元素之一組合。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材，其中，該鍍膜之光學薄膜層之材質是選自於下列所構成之群組：鈦、鉭、鈮、矽、鋯等元素之氧化物，及矽、硫化鋅。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材，其中，該鍍膜之金屬半反射層材質是選自於下列所構成之群組：鋁、銀、金、鉻、鉬、鎳、鈦、鎢及此等元素之一組合。
6. 一種兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材，包含：一基板，由非導電材質所製成；及一鍍膜，具有一覆於該基板上的金屬全反射層，及一覆於該金屬全反射層上的光學薄膜層。
7. 依據申請專利範圍第6項所述之兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材，其中，該基板之材質是選自於下列所構成之群組：玻璃、聚碳酸酯、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物、壓克力、塑膠及此等元素之一組合。
8. 依據申請專利範圍第7項所述之兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材，其中，該鍍膜之金屬全反射層之材質是選自於下列所構成之群組：鋁、銀、金、鉻、鉬、鎳、鈦、鎢、銅及此等元素之一組合。
9. 依據申請專利範圍第8項所述之兼具表面裝飾及電磁波遮蔽之非金屬基材，其中，該鍍膜之光學薄膜層之材質是選自於下列所構成之群組：鈦、鉭、鈮、矽、鋯等元素之氧化物，及矽、硫化鋅。