專利名稱：將加熱器功能應(yīng)用于塑料玻璃的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將加熱器功能應(yīng)用于由聚碳酸酯制成的塑料玻璃的工藝。更具體地，本發(fā)明涉及一種能夠在塑料玻璃上產(chǎn)生高性能加熱器功能的濺射工 藝。本發(fā)明的另一個(gè)方面是通過本發(fā)明的工藝生產(chǎn)的塑料玻璃鏡。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中已知用塑料玻璃取代通常的石英玻璃。例如，在EP 1412158中公 開了一種能夠生產(chǎn)高質(zhì)量的塑料玻璃的方法。常見的塑料包括光學(xué)等級(jí)的可注模材料、 光學(xué)等級(jí)的聚碳酸酯、甲基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯改性的聚碳酸酯。適合的材料可以從 General Electric購(gòu)買，例如商品名為MAKR0L0N 2207和LEXAN LS2的塑料特別適于這些 工藝。此外，需要提供光學(xué)質(zhì)量的拋光的模制表面以保持成品部件的光學(xué)屬性。若干種方法被用來加熱后視鏡。在EP 0677434中提出一種技術(shù)方案，其通過電阻金屬層來加熱鏡。該層被濺射在 鏡玻璃上并且接觸電極，電極由它們之間的隔離層分隔。電極在鏡的一側(cè)連接，該技術(shù)方案 使用雙路連接頭為電路供電，從而減少了相關(guān)聯(lián)的電纜。電阻層和額外電極的使用在均勻的除霜功能方面有一些問題。出現(xiàn)過熱點(diǎn)并且可 能會(huì)損壞加熱層。在US 4721550中，印刷電路板分層為銅層。該專利公開一種方法，利用在聚合物 基質(zhì)的多孔表面上實(shí)現(xiàn)的晶體結(jié)構(gòu)，在基質(zhì)上形成附著性非常強(qiáng)的銅層。通過物理氣相沉積(PVD)方法進(jìn)行層的沉積是已知的。一種成功的方法是磁控管 濺射。磁控管濺射是一種強(qiáng)力且靈活的技術(shù)，能夠用于將各種不同的材料涂覆到幾乎任 何工件上。濺射是通過離子或中性粒子對(duì)固體表面層進(jìn)行能量轟擊而使得原子化材料從固 體上移出。在濺射過程之前，必須要達(dá)到低于一千萬分之一個(gè)大氣壓的真空。然后引入嚴(yán) 格控制的惰性氣體流，例如氬氣流。這使得壓強(qiáng)上升到操作磁控管所需要的最低壓強(qiáng)，雖然 仍只是一個(gè)大氣壓的萬分之幾。當(dāng)將磁控管通電時(shí)，靶被施加通常為-300V或更高的負(fù)電壓。該負(fù)電壓將陽離子 高速吸向靶表面。通常當(dāng)陽離子與固體表面的原子碰撞時(shí)產(chǎn)生能量傳遞。如果傳遞至晶格 位置的能量大于結(jié)合能，則能夠形成初級(jí)反沖原子，該反沖原子能夠與其他原子碰撞并且 通過碰撞級(jí)聯(lián)分配能量。除了濺射之外，第二個(gè)重要的工藝是次級(jí)電子從靶表面的射出。這些次級(jí)電子使 得輝光放電能夠保持。3
本發(fā)明意于克服使用電阻層和分離的電極的加熱器的問題，并且提供一種使用 PVD磁控管工藝以賦予單個(gè)層以加熱和接觸塑料玻璃鏡的雙重功能的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在附圖中示出并且在后文說明。使用在塑料玻璃鏡背面的單個(gè)金屬層使得整個(gè)生產(chǎn)工藝更加容易。不需要額外的 施加電極的步驟。電極層和電阻加熱層必須具有必要的附著的問題也不存在。使用覆蓋整個(gè)塑料基質(zhì)的材料層僅對(duì)于塑料基質(zhì)是可能的，因?yàn)榕c石英玻璃相比 塑料材料具有低的導(dǎo)熱系數(shù)。電阻加熱引線的溫度效應(yīng)將局部地作用于塑料基質(zhì)。因?yàn)樗?料玻璃中溫度差高且能量傳遞緩慢，所以引線過熱而熔化的風(fēng)險(xiǎn)很高。解決途徑是使用整個(gè)表面作為加熱區(qū)域，以避免由于局部高電阻造成的電流過 高。所以本發(fā)明使用具有低阻抗的銅作為材料，并且將其應(yīng)用于整個(gè)表面上。本發(fā)明同時(shí) 解決塑料玻璃上的過熱點(diǎn)的問題，以及連接電極的問題。


圖1示出方法的步驟。圖2示出塑料玻璃的結(jié)構(gòu)的例子。圖3示出跡線結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式基質(zhì)由對(duì)于塑料玻璃鏡使用來說通?？山邮艿娜魏谓殡姴牧闲纬桑⑶以摶|(zhì)可 以由例如聚碳酸酯、甲基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯改性的聚碳酸酯等形成。這種基質(zhì)的厚 度通常為幾毫米且導(dǎo)熱系數(shù)為0. 3-0. 6ff/m K，與之相比玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)為1. lff/m K。將反射層應(yīng)用于第一表面，其工藝這里將不進(jìn)一步說明。反射層通常是金屬或金 屬合金。在施加反射層之后，將加熱器層施加于基質(zhì)的非反射表面的另一面。在替代的工藝中，工藝步驟的順序可以變化，首先施加加熱層然后是反射層。這對(duì) 本發(fā)明沒有影響?；|(zhì)的第二側(cè)優(yōu)選地首先通過濺射涂覆銅，濺射的膜在基質(zhì)上形成氣密封，密封 足夠厚以承載形成顯著加熱的電流。濺射的膜的厚度優(yōu)選地在約0.4到Ιμπι之間。在基質(zhì)上濺射薄的導(dǎo)電膜之前，優(yōu)選地首先通過干法蝕刻步驟對(duì)基質(zhì)進(jìn)行預(yù)先制 備。該工藝開始時(shí)，將塑料玻璃介質(zhì)送入PVD磁控管管道(drain)中。在室被抽真空之后，第一工藝步驟開始，對(duì)聚碳酸酯基質(zhì)表面進(jìn)行干法蝕刻。為 此，基質(zhì)被安置在基質(zhì)保持器上，基質(zhì)保持器以約每分鐘5轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)。磁控管PVD中 的銅靶被覆蓋。管道容納氧氣氣體，且沉積工藝的極性被改變使得靶接地且基質(zhì)側(cè)具有約 700V的高電壓。開始的等離子體反應(yīng)形成離子型的氧微粒，氧微粒朝向基質(zhì)加速?；|(zhì)的 表面被氧微粒蝕刻并且準(zhǔn)備好進(jìn)行銅沉積。干法蝕刻的時(shí)間取決于若干個(gè)參數(shù)，當(dāng)干法蝕 刻的時(shí)間為5到10分鐘時(shí)實(shí)現(xiàn)最佳的效果。表面通過氧微粒被構(gòu)建為具有一定的粗糙度，并且表面以某種方式被活化以增進(jìn)銅的附著。在步驟2中，管道氣體從氧氣被換成氬氣。電極的極性被改變以使得對(duì)象陰極達(dá) 到高電壓水平。施加約5kW的功率20秒。在該時(shí)間段內(nèi)，靶保持被覆蓋。這一步驟的目的 是清潔靶并且除去銅靶表面的可能的氧化。在步驟3中，基質(zhì)在氬氣氣體中被濺射，其中等離子體沉積的功率約為10kW。在4 到10分鐘的沉積時(shí)間中，基質(zhì)繼續(xù)在基質(zhì)保持器上旋轉(zhuǎn)且銅沉積，以實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)用來加熱裝 置的層厚。銅靶暴露于氬氣等離子沖擊。由于步驟1中的干法蝕刻工藝，銅層對(duì)聚碳酸酯表面有良好的附著。該層為多晶 體并且具有均勻的電阻表現(xiàn)。圖2示出塑料鏡玻璃5。下面的部分示出塑料玻璃的反射側(cè)。上面的部分示出從 后側(cè)看的視圖。在該例子中，塑料玻璃基質(zhì)5具有諸如夾子7的模制部件，以將玻璃固定到 支撐件或玻璃致動(dòng)器上。此外，用于接觸加熱器表面的突起部件6與塑料玻璃基質(zhì)一起模制。在本實(shí)施方 式中，突起部件6布置在鏡的同一側(cè)。這使得與線束的連接更加容易。在本發(fā)明中，模制的 突起部件的位置并不重要。在替代的實(shí)施方式中，突起部件可以被模制在不同的位置處，或 者替代地夾子7也可以起用于接觸的突起部件的作用。將夾子的連接功能和突起部件的接 觸功能結(jié)合在一個(gè)裝置中將使得電極與加熱層的連接進(jìn)一步簡(jiǎn)化。在銅層被噴濺在基質(zhì)的第二表面上之后，基質(zhì)經(jīng)歷進(jìn)一步的工藝步驟。通過激光 束構(gòu)建加熱器表面。使用波長(zhǎng)為355nm的UV激光將圖案刻寫入銅層中。銅層在激光束的 功率下蒸汽化，使得在銅層中出現(xiàn)圖案?？虒懝に嚤仨毷菇Y(jié)構(gòu)之間的銅有效地蒸汽化以防 止短路。圖3示出一個(gè)例子。通過激光束將電極彼此隔開，并且實(shí)現(xiàn)迂回的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的 幾何形狀本身并沒有關(guān)系，但是該結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)選的電阻。激光束必須至少將用于接觸 層的兩個(gè)突起部件6隔開。在激光束構(gòu)建工藝中，通過電阻表控制電阻。有利地，在濺射工 藝中突起部件也被銅覆蓋，使得容易實(shí)現(xiàn)用于測(cè)量的觸點(diǎn)。如果跡線的電阻在5到300hm 之間則實(shí)現(xiàn)優(yōu)選方案。在刻寫操作中，通過紅外線相機(jī)控制表面以避免過熱點(diǎn)。激光束的影響必須受到 限制以避免第一層上的反射層被破壞。在一種實(shí)施方式中，刻寫工藝是通過被偏轉(zhuǎn)裝置引導(dǎo)而跟隨跡線的激光束實(shí)現(xiàn) 的。刻寫工藝也可以通過使用掩膜和非聚焦的高能量束來實(shí)現(xiàn)。在銅層中實(shí)現(xiàn)跡線之后，對(duì)塑料玻璃進(jìn)行硬質(zhì)涂覆工藝，以保護(hù)第一表面的反射 層和反面的加熱器層不被磨損。硬質(zhì)涂覆之后的最終步驟是將突起部件6與電源連接起來。為此，標(biāo)記被安裝并 且焊接至突起部件。
權(quán)利要求
1.一種向塑料玻璃基質(zhì)施加加熱器功能的工藝，包括下述步驟 將所述塑料玻璃基質(zhì)插入濺射工藝室中；通過干式蝕刻步驟清潔所述基質(zhì)的表面； 在準(zhǔn)備步驟中制備銅靶； 將銅濺射到所述表面上； 將帶有層的基質(zhì)從所述濺射工藝室中移出； 通過激光束將跡線刻寫到帶有層的表面上。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，在干式蝕刻工藝步驟中制備所述塑料玻璃 表面以實(shí)現(xiàn)表面的粗糙度以及由氧離子活化所述表面。
3.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，銅的沉積時(shí)間在4到10分鐘之間。
4.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，在所述塑料玻璃基質(zhì)上產(chǎn)生的銅層厚度為 0. 4 至Ij 1 μ m。
5.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述銅層通過激光束構(gòu)建成為迂回的結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的工藝，其特征在于，所述銅層的迂回的結(jié)構(gòu)的電阻在5到300hm 之間。
7.—種塑料玻璃鏡，包括基質(zhì)材料、用反射材料涂覆的第一表面以及涂覆有銅以實(shí)現(xiàn) 加熱器表面的第二表面，其中，所述塑料玻璃鏡的加熱層是通過將加熱器功能施加到塑料 玻璃基質(zhì)上的工藝而實(shí)現(xiàn)的，該工藝包括下述步驟將塑料玻璃基質(zhì)插入濺射工藝室中，通過干式蝕刻步驟清潔所述基質(zhì)的表面，在準(zhǔn)備步驟中制備銅靶，將銅濺射到所述表面上，將帶有層的基質(zhì)從所述濺射工藝室中移出，以及通過激光束將跡線刻寫到帶有層的表面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塑料玻璃鏡，其特征在于，所述塑料玻璃基質(zhì)在其背面模制 有用于附接的至少一個(gè)夾子。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塑料玻璃鏡，其特征在于，所述塑料玻璃基質(zhì)在其背面模制 有用于電連接的突起部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塑料玻璃鏡，其特征在于，所述塑料玻璃基質(zhì)在其背面模制 有用于附接和電連接的至少兩個(gè)夾子。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種將加熱器功能應(yīng)用于塑料玻璃的工藝。塑料玻璃由聚碳酸酯制成。該工藝包括能夠在塑料玻璃上產(chǎn)生高性能加熱器功能的濺射工藝。本發(fā)明的另一個(gè)方面是通過本發(fā)明的工藝生產(chǎn)的塑料玻璃鏡。
文檔編號(hào)C23C14/02GK102041480SQ20101052138
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
發(fā)明者C·拉盧普, F·芒澤, G·伯努瓦 申請(qǐng)人:Smr專利責(zé)任有限公司