專利名稱：一種用半導體技術(shù)加工制作表盤的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種表盤尤其是計時表盤產(chǎn)品的加工制作方法。
目前在國內(nèi)外鐘表市場的激烈競爭中，表盤的裝飾性、藝術(shù)性、趣味性和表面加工工藝精度，是產(chǎn)品競爭的焦點之一。近年來，雖然國際市場上各種裝飾性表盤層出不窮，但歸結(jié)起來多數(shù)仍屬現(xiàn)有加工工藝方法范疇內(nèi)的花樣翻新。這種表盤的傳統(tǒng)加工方法是以金屬銅材為表盤加工基片。通過整平、落型、打孔、機械拋光，化學清洗，電鍍或刷鍍，噴漆或涂飾，膠印或絲網(wǎng)印等工藝方法，在基片上形成有一定光潔度，有文字和商標圖案的表盤盤面。計時刻度(字塊)與表盤基片是分體加工的，字塊要經(jīng)過落型，機械冷擠定位腳，天然寶石刀精銑、化學清洗、鍍金等工藝過程。一般每個字塊有兩個定位腳，每個表盤基片有24個定位孔，兩者是通過手工裝配的方式粘接為一體的。該工藝方法不僅工藝分散性大，工藝重復性差，而且表面加工精度、光潔度、色彩變化等方面也不能滿足消費者對表盤裝飾性日益苛求的需要。正是由于受到該加工工藝方法的限制，對表盤的裝飾性、藝術(shù)性、趣味性的進一步深度加工具有很大的局限性。
本發(fā)明的目的是，為改善制作表盤傳統(tǒng)加工方法所存在的敝端，以及大幅度提高表盤產(chǎn)品表面加工精度，為進一步改善表盤產(chǎn)品的裝飾性、藝術(shù)性、趣味性提供一種全新的，經(jīng)濟的和行之有效的工藝途徑。尤其是應用該方法可大量利用半導體行業(yè)生產(chǎn)中大量報廢的硅、鍺晶片，利舊利廢使之變廢為寶。
本發(fā)明加工制作表盤的工藝方法其特征是應用半導體加工工藝技術(shù)做為表盤加工制作的基本手段。這一加工技術(shù)具體表現(xiàn)為，應用濺射、真空蒸發(fā)、氧化、氣相淀積等工藝方法在表盤基片表面形成具有裝飾性和化學穩(wěn)定性的薄膜層。根據(jù)表盤裝飾性、加工性的需要，薄膜層的性質(zhì)可以是氧化物薄膜，純金屬薄膜和合金材料多組份薄膜等多種形式，以此取代傳統(tǒng)工藝中的電鍍、涂飾等工藝方法。之后應用光蝕刻技術(shù)在薄膜層上刻蝕形成計時刻度、文字、商標和各種裝飾性圖案。取代傳統(tǒng)工藝中的膠印、絲網(wǎng)印和字塊的機械加工，手工裝配工藝過程。本發(fā)明的特征還包括應用電子束光蝕刻技術(shù)可在表盤局部進行超精細加工，其字線的分辨率可達亞微米級，在數(shù)十倍放大鏡下可觀察到詩詞、圖案、畫像等有紀念意義的，可顯示個人身份地位的微雕藝術(shù)。本發(fā)明的特征還包括表盤加工制作材料除可選用金屬、陶瓷、玻璃材料外，亦可選用半導體單晶、多晶材料，尤其是利用半導體行業(yè)生產(chǎn)中大量報廢的硅、鍺晶片做為表盤加工制作材料。亦可采用金屬-半導體晶片復合結(jié)構(gòu)，即由金屬材料為襯底與半導體晶片兩者連接為一體而構(gòu)成的表盤基片。
附

圖1給出了本發(fā)明的工藝流程圖。以下結(jié)合附圖進一步舉例說明。實施例1以半導體行業(yè)報廢的硅、鍺晶片為表盤加工基片時，首先用超聲波割園機套割外園和中心孔。方型盤用劃片機裂片成型。異形盤則用氫氟酸∶硝酸＝1∶1的溶液腐蝕成型。為獲得光潔如鏡的表面，可采用鉻離子化學機械拋光，拋光液可選用三氧化二鉻∶重鉻酸銨∶水＝35∶8∶1000的比例配制。一般在拋光機上拋光30分鐘以上即可獲得光潔如鏡的表面。拋光后的晶片在900～1200℃的高溫爐內(nèi)通濕氧氧化，當水浴溫度為95℃時，高溫氧化30分鐘，晶片表面可生成500
以上的氧化層。由于氧化層厚度正處于光波長的數(shù)量級，故表面可呈現(xiàn)美麗的干涉色彩。一次光刻在晶片表面氧化層上進行。光刻工藝可按以下工藝步驟進行，(1)用甩膠機在氧化層表面涂復一層光致抗蝕劑;(2)接著重復掩膜，掩膜相當于“照相負片”的模片。(3)從上面投射水銀燈光;(4)對此光致抗蝕膜用光致抗蝕劑和氧化膜腐蝕液進行腐蝕處理。即可在晶片表面獲得所需圖案、花紋、商標文字。應用電子束光蝕刻技術(shù)還可在晶片局部刻蝕微雕藝術(shù)。為在盤面上獲得醒目的具有一定立體感的計時刻度和文字圖案，光刻后的晶片還需進行真空蒸發(fā)，即在10-5毫米汞柱的真空鐘罩內(nèi)對形成薄膜的物質(zhì)(金、銀、鋁、鈦及其它合金材料)通過鎢絲加熱使之蒸發(fā)而淀積在晶片上，形成高質(zhì)量的薄膜層。如蒸發(fā)前在薄膜物資和晶片之間放上所需圖型的掩膜，蒸發(fā)后即可直接獲得所需圖型，否則還需按一次光刻的工藝方法對金屬薄膜層進行二次光刻來獲得所需圖型。采用半導體晶片制作的表盤機械強度較低，為此可采用金屬薄板(帶)做晶片的襯底材料，使之形成金屬-半導體晶片復合結(jié)構(gòu)。表盤的定位腳可直接在金屬襯底材料上制成。
實施例2，實施本發(fā)明的另一種形式是采用金屬或陶瓷或玻璃等材料做為表盤加工基片。經(jīng)拋光后的基片放入濺射臺內(nèi)，在抽真空的同時，向真空罩內(nèi)充以10-1～10-2毫米汞柱的惰性氣體，并在兩極之間加上直流高壓，借助輝光放電時氣體離子的沖擊使陰極材料放射出原子或分子而粘附在基片上。如同時引入反應性氣體(如氧氣)在濺射中氧與負電荷的電子相結(jié)合然后淀積在基片上，即為反應濺射。一般經(jīng)幾十分鐘的淀積可形成500 的薄膜層。這一薄膜層可以是二氧化硅、二氧化鈦、三氧化二鋁等多種金屬氧化物彩色薄膜層。也可采用氣相淀積的工藝方法，即將表盤基片置于密封的容器內(nèi)，當襯底濕度為300℃時，使硅烷與氧發(fā)生氧化反應可在基片上淀積二氧化硅薄膜層。也可選用真空蒸發(fā)法直接在表盤基片上蒸發(fā)氧化硅薄膜層。當表盤基片上形成薄膜層之后，可按實施例1介紹的工藝方法，應用光刻技術(shù)在薄膜層上刻蝕花紋、圖案文字商標。
用本發(fā)明工藝方法制作的表盤產(chǎn)品具有裝飾薄膜附著力強，表面硬度高，耐磨，耐濕，耐溶劑，不退色及具有色澤豐富，圖文精細，光潔度高，加工工藝精細，工藝重復性好等優(yōu)點。本發(fā)明工藝方法易于實現(xiàn)，以中型半導體廠為例，只需對工廠內(nèi)部工裝設(shè)備進行局部調(diào)整和充實即可形成500萬片/年生產(chǎn)能力。更重要的是本方法為開發(fā)報廢的半導體材料提供了一條可行的途徑。目前半導體生產(chǎn)行業(yè)由于產(chǎn)品制造技術(shù)性強，工藝難度大，合格率低，硅、鍺等半導體材料的實際利用率不足30%，大量的材料在半導體器件，集成電路生產(chǎn)中報廢。每年僅單晶材料一項就給國家造成幾千萬元以上的損失。而應用本發(fā)明的工藝方法則可利用這些廢棄的半導體材料制造出高質(zhì)量的表盤產(chǎn)品，使之變廢為寶。
權(quán)利要求
1.一種加工制作表盤的工藝方法，其特征在于表盤的加工制作應用了半導體加工工藝技術(shù)，該工藝方法包括應用濺射。真空蒸發(fā)。氧化、氣相淀積等工藝方法，在表盤基片表面形成即具有裝飾性，又具有可加工性的薄膜層，之后應用光蝕刻技術(shù)在該薄膜層上刻蝕形成表盤的計時刻度、文字、商標、圖案以及在表盤局部刻蝕微雕藝術(shù)等。
2.按權(quán)利要求1所說的工藝方法，其特征在于所說的表盤基片除可選用金屬、陶瓷、玻璃等材料外，亦可選用半導體晶體材料，尤其是利用半導體行業(yè)生產(chǎn)中報廢的硅、鍺晶片做為表盤基片的加工制作材料。
3.按權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所說的工藝方法，其特征在于所說的表盤基片亦可采用金屬-半導體晶片復合結(jié)構(gòu)，即由金屬材料為襯底與半導體晶片連接為一體而構(gòu)成的表盤基片。
4.按權(quán)利要求1所說的工藝方法其特征在于，應用真空蒸發(fā)工藝方法，可在表盤基片形成金、銀、鋁、鈦等多種金屬及合金材料薄膜層，以及氧化硅等薄膜層。
5.按權(quán)利要求1所說的工藝方法，其特征在于，應用濺射工藝方法可在表盤基片上形成二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鈦等多種元素氧化物薄膜層。
6.按權(quán)利要求1所說的工藝方法，其特征在于，應用氣相淀積或氧化工藝方法均可在表盤基片上形成二氧化硅薄膜層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用半導體加工技術(shù)制作表盤的工藝方法，該方法包括應用濺射、真空蒸發(fā)、氧化、氣相淀積等工藝方法在表盤基片形成具有裝飾性的彩色薄膜，之后應用光蝕刻工藝方法在該薄膜層上刻蝕形成表盤計時刻度、文字、商標、圖案和微雕藝術(shù)。用本方法制作的表盤可獲得工藝精細，圖文準確，表面光亮，色彩豐富的具有良好裝飾性的表盤產(chǎn)品。尤其是可利用報廢的半導體硅。鍺晶片制作表盤，具有利舊利廢，制造工藝簡單等特點。
文檔編號G04B19/06GK1053137SQ9010014
公開日1991年7月17日 申請日期1990年1月7日 優(yōu)先權(quán)日1990年1月7日
發(fā)明者嚴化平 申請人:嚴化平