用于使涂层快速沉积于基体上的方法技术

将涂层沉积于基体上的方法，所述方法包括以下步骤：（ａ）通过进行阴极真空电弧（ＣＶＡ）沉积步骤将材料沉积于基体上；以及（ｂ）通过进行化学气相沉积（ＣＶＤ）步骤和除了ＣＶＡ沉积以外的物理气相沉积（ＰＶＤ）步骤中的至少一种将材料沉积于基体上，其中步骤（ｂ）中沉积的材料的厚度大于步骤（ａ）中沉积的材料的厚度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本发 明一般涉及使涂层快速沉积于基体上的方法。背景在包括微电子应用和塑料涂层应用在内的各种类型的应用中，通常使用气相沉积 技术以形成薄膜沉积层。在一种应用中，在诸如微电子机械系统(MEMS)的微电子系统领域 中，将金属化合物气相沉积于玻璃、陶瓷、金属或塑料基体的表面上是通常采用的技术。所 沉积的金属化合物的通常的形式包括软金属，例如铝(Al)、锌(Zn)、锡(Sn)及其合金。在 另一应用中，在诸如移动电话、PDA和掌上游戏机的设备的盖上，使用气相沉积以形成均勻 的薄金属涂层。能够将这样的沉积技术分为两种主要的类别。第一类这样的沉积技术被称为化学 气相沉积(CVD)。CVD通常是指由于化学反应而发生的沉积过程。CVD方法的常规实例包括 电沉积、外延和热氧化。CVD的基本理念在于由于在CVD环境中发生的直接化学反应而产生 固体材料。通常在气态反应物之间进行反应，并且使由此形成的固体产物在基体表面上缓 慢地沉积并聚集预定量的时间以控制所述沉积的厚度。第二类沉积通常被称为物理气相沉积(PVD)。PVD通常是指由于物理过程而发生 的固体物质的沉积。PVD方法的主要理念在于经由直接的传质将沉积的材料物理地传递至 基体表面上。与CVD方法相反，在该过程中不发生化学反应，并且沉积层的厚度与化学反应 动力学无关。(1)溅射是用于将金属化合物沉积于基体上的已知技术，其中通过粒子轰击从靶 材料(也被称为溅射靶)喷射原子、离子或分子，使得喷射的原子或分子积聚在基体表面而 形成薄膜。溅射已经成为用于在晶片上沉积各种金属膜的最广泛使用的技术之一。然而， 溅射是能量较低的沉积方法并且导致喷射粒子的沉积不均勻，从而引起沉积层内空隙的形 成。因此，所沉积的材料的缺点在于对基体表面的粘附差、密度低且强度弱。虽然能够通过 在升高的温度下(例如操作温度为300°C至700°C)操作溅射方法来轻微地改善该问题，但 这导致高能量消耗并导致沉积方法不适合于诸如塑料基体的热敏基体。(2)沉积层与基体表面之间的粘附弱，导致在成品中的“碎屑”问题，以及(3)溅射具有较大的在基体中引入杂质的倾向。溅射的特殊问题在于为了避免空隙的形成而采用较高的温度，这排除了在溅射中 使用塑料基体，或者至少使得在溅射中使用塑料基体不适宜，因为会发生塑性变形。因此， 由于以上公开的原因，虽然与其它PVD方法相比，通过溅射的PVD可以相对较快，但其不适 合用于将金属和金属化合物沉积在塑料基体上以产生图像。与在塑料基体上形成金属层相关的另一问题在于沉积在基体上的金属需要以相 对低的温度沉积，否则塑料基体将熔融或变形。因此，在PVD方法中，所采用的大多数金属 和合金具有较低的温度并且是相对的“软金属”。相对的软金属的实例包括诸如铝(Al)、锌 (Zn)、锡(Sn)和铜(Cu)的金属。软金属的特殊问题在于当其与硬表面碰撞时，它们趋向于 容易划伤并变形。这样的表面划伤和变形降低了沉积于塑料基体上的金属层的整体美观。这对于在可能不易于划伤的塑料基体上沉积较硬金属带来明显的限制。需要提供用于将涂层快速沉积于基体上的方法，所述方法不具有以上所列的缺点。需要提供使诸如硬金属的硬材料层快速沉积于塑料基体上而不使塑料降解的方 法。概述根据一方面，提供了将涂层沉积于基体上的方法，所述方法包括以下步骤a)通过进行阴极真空电弧(CVA)沉积步骤将材料沉积于基体上；以及b)通过进行化学气相沉积(CVD)步骤和除了 CVA沉积以外的物理沉积(PVD)步骤 中的至少一种将材料沉积于基体上，其中步骤(b)中沉积的材料的厚度大于步骤(a)中沉 积的材料的厚度。以上方法的步骤(a)中的CVA方法可以是过滤阴极真空电弧(FCVA)沉积步骤。 以上方法的步骤(b)中的PVD方法可以是溅射步骤。步骤(b)中的PVD方法可以以比步骤 (a)中的FCVA方法更快的速率沉积材料。所述方法可以进一步包括将步骤(a)和步骤(b)交替进行以形成连续的材料层。 材料可以是硬金属、硬金属化合物、碳和碳衍生物。硬金属化合物可以选自硬金属氧化物、 硬金属碳化物、硬金属碳氮化物、硬金属硅化物和硬金属硼化物。所述方法可以包括通过进行FCVA沉积步骤，将第一材料层直接沉积于基体上。有 利地，第一 FCVA层对基体具有良好的粘附并且能够在低温下(即，低于200摄氏度，通常为 约50摄氏度至150摄氏度)涂敷，所述低温对于可能是诸如塑料的热敏材料的基体特别有 禾IJ。此外，将溅射层非常迅速地涂敷，因此沉积FCVA层和溅射层的组合产生快速涂敷的涂 层，所述涂层克服了与仅由溅射或任何其它PVD或CVD方法涂敷的涂层相关的问题，所述方 法中涂层不硬或者不致密。因此，所述方法提供了能够快速涂敷于基体表面的硬且致密的 涂层。在一实施方案中，提供了将涂层沉积于基体上的方法，所述方法包括以下步骤c)通过进行过滤真空阴极电弧沉积步骤，将第一硬材料层沉积于基体上；以及d)通过进行溅射步骤，将第二硬材料层沉积于基体上。在另一实施方案中，提供了将硬金属涂层沉积于基体上的方法，所述方法包括以 下步骤e)通过进行过滤真空阴极电弧沉积步骤，将第一硬金属层沉积于基体上；f)通过进行溅射步骤，将第二硬金属层沉积于第一硬金属层上；以及g)任选地重复交替进行步骤(e)和(f)以形成连续的硬金属层。因此有利地，所 得金属涂层包括耐磨的硬金属层，并且在外部碰撞下不会容易地变形或削去。FCVA沉积步骤还可以包括将负电压脉冲施加至诸如金属基体的导电基体上。负电 压脉冲可以为约-1800V至约-4500V，频率为约IkHz至约50kHz，脉冲持续时间为约1 μ s 至约50 μ S。由每一 FCVA循环沉积的材料层的厚度可以为约0. 01微米至约0. 2微米。由每一溅射循环沉积的材料层的厚度可以为约0. 1微米至约0. 5微米。根据另一方面，提供了涂层，其具有由过滤真空阴极电弧沉积而沉积的至少一层和由溅射沉积的另一层。根据 另一方面，提供了具有涂层的基体，所述涂层具有由过滤真空阴极电弧沉积 而沉积的至少一层和由溅射沉积的另一层。涂层可以包括一个或多个纳米膜材料层。定义本文使用的以下单词和术语应当具有所表明的含义本文使用的术语“硬材料”是指诸如纯硬金属、硬金属化合物或类金刚石碳的材 料，其特征在于高硬度和高耐磨性。该术语包括对于50mg的给定的维氏硬度负荷(Vickers load)，维氏硬度大于500kg/mm2，通常大于800kg/mm2或大于900kg/mm2或大于1，000kg/mm2 的材料。本文使用的术语“硬金属”是指金属，一般是诸如Cr、Ti或W的金属，其相对于诸 如Al或Zn的软金属，具有较高的硬度和耐磨性，并且其特征在于对于50毫克的给定的维 氏硬度负荷，维氏硬度至少为500kg/mm2。应当认识到，该术语可以包括多于一种的金属，即 该术语还包括硬金属合金。术语“硬金属化合物”是指以上定义的硬金属的氧化物、碳化物、氮化物、碳氮 化物、硅化物和硼化物及其混合物，其对于50毫克的给定的维氏硬度负荷，维氏硬度为 1，000kg/mm2。本文使用的术语“软材料”是指诸如纯软金属、金属化合物或诸如石墨的无定形碳 的材料，其特征在于低硬度。该术语包括对于50mg的给本文档来自技高网...

【技术保护点】
将涂层沉积于基体上的方法，所述方法包括以下步骤：　　（ａ）通过进行阴极真空电弧（ＣＶＡ）沉积步骤将材料沉积于基体上；以及　　（ｂ）通过进行化学气相沉积（ＣＶＤ）步骤和除了ＣＶＡ沉积以外的物理气相沉积（ＰＶＤ）步骤中的至少一种将材料沉积于基体上，　　其中步骤（ｂ）中沉积的材料的厚度大于步骤（ａ）中沉积的材料的厚度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-6-9 61/060,0211.将涂层沉积于基体上的方法，所述方法包括以下步骤(a)通过进行阴极真空电弧(CVA)沉积步骤将材料沉积于基体上；以及(b)通过进行化学气相沉积(CVD)步骤和除了CVA沉积以外的物理气相沉积(PVD)步 骤中的至少一种将材料沉积于基体上，其中步骤(b)中沉积的材料的厚度大于步骤(a)中沉积的材料的厚度。2.如权利要求1所述的方法，其中所述步骤(a)包括通过进行过滤真空阴极电弧沉积 (FVCA)步骤，将材料沉积于基体上的步骤。3.如权利要求2所述的方法，其中所述步骤(b)包括比所述(FVCA)步骤更快地沉积材 料的PVD步骤。4.如权利要求3所述的方法，其中所述步骤(b)包括溅射步骤。5.如权利要求1所述的方法，其还包括将(a)和(b)中至少一个步骤重复交替进行以 形成连续的层的步骤。6.如权利要求1所述的方法，其中所述材料包括硬金属、硬金属化合物和碳中的至少一种。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：史旭，
申请(专利权)人：纳峰科技私人有限公司，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]