CN110191606A - 电子设备盖板及其制备方法和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了电子设备盖板及其制备方法和电子设备，该电子设备盖板包括：蓝宝石基材；及有机强化层，所述有机强化层设置在所述蓝宝石基材的至少一部分表面上。一方面，有机强化层的韧性较好，具有较好的抗冲击性能，另一方面，有机强化层可以修复蓝宝石基材加工过程中产生的微裂纹和损伤，避免在受到冲击时微裂纹和损伤扩大而导致蓝宝石基板碎裂，从而使得该电子设备盖板具有良好的钢球跌落性能(即抗冲击性能)，即使蓝宝石基材的厚度较薄，也能够满足电子设备的抗冲击性能要求，同时满足轻薄化的要求，且成本也较低。
Description
技术领域
本发明涉及电子设备技术领域，具体的，涉及电子设备盖板及其制备方法和电子设备。
背景技术
蓝宝石由于其漂亮的外观、较大的硬度和较好的耐磨性，在电子设备壳体上具有良好的应用前景，但是目前蓝宝石加工难度较大、成本较高、且脆性较大，特别是随着电子设备轻薄化的发展趋势，厚度越小的蓝宝石的抗冲击性能越差，无法有效满足电子设备壳体的抗冲击要求。
因而，目前蓝宝石在电子设备中的相关应用仍有待深入研究。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种强度高或者抗冲击性能好的电子设备盖板。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种电子设备盖板。根据本发明的实施例，该电子设备盖板包括：蓝宝石基材；及有机强化层，所述有机强化层设置在所述蓝宝石基材的至少一部分表面上。一方面，有机强化层的韧性较好，具有较好的抗冲击性能，另一方面，有机强化层可以修复蓝宝石基材加工过程中产生的微裂纹和损伤，避免在受到冲击时微裂纹和损伤扩大而导致蓝宝石基板碎裂，从而使得该电子设备盖板具有良好的钢球跌落性能(即抗冲击性能)，即使蓝宝石基材的厚度较薄，也能够满足电子设备的抗冲击性能要求，同时满足轻薄化的要求，且成本也较低。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种制备电子设备盖板的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：提供蓝宝石基材；在所述蓝宝石基材的至少一部分表面上喷涂有机强化层。该方法步骤简单，操作方便，可以快速有效的制备得强度和抗冲击性能良好的电子设备盖板。
在本发明的再一方面，本发明提供了一种电子设备。根据本发明的实施例，该电子设备包括：显示屏；及设置在所述显示屏的相对两侧的前盖板和后盖板，所述前盖板和所述后盖板中的至少之一是由前面所述的电子设备盖板构成的，所述电子设备盖板中的有机强化层靠近所述显示屏设置。该电子设备具有蓝宝石的外观的同时，具有优异的抗冲击性能和强度，使用效果较佳，还可以实现较小的厚度，符合轻薄化的发展趋势，且成本较低。
附图说明
图1是本发明实施例的电子设备盖板的平面结构示意图。
图2是图1中沿A-A线的剖面结构示意图。
图3是本发明一个实施例制备电子设备盖板的方法流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种电子设备盖板。根据本发明的实施例，参照图1和图2，该电子设备盖板100包括：蓝宝石基材10；及有机强化层20，所述有机强化层20设置在所述蓝宝石基材10的至少一部分表面上。一方面，有机强化层的韧性较好，具有较好的抗冲击性能，另一方面，有机强化层可以修复蓝宝石基材加工过程中产生的微裂纹和损伤，避免在受到冲击时微裂纹和损伤扩大而导致蓝宝石基板碎裂，从而使得该电子设备盖板具有良好的钢球跌落性能(即抗冲击性能)，即使蓝宝石基材的厚度较薄，也能够满足电子设备的抗冲击性能要求，同时满足轻薄化的要求，且成本也较低。且采用有机强化层，比金属、金属氧化物(如氧化铝等)和无机材料的强化层易于制备，更具有量产性，成本低，且有机强化层的缓冲吸能效果更佳。
可以理解，蓝宝石基材的具体形状和尺寸没有特别限制，具体可以根据实际需要的电子设备盖板的要求进行设计，例如包括但不限于平板蓝宝石基材、2.5D蓝宝石基材和3D蓝宝石基材等。以满足不同电子设备的使用要求，由此适用范围更加广泛。
可以理解，参照图1，所述有机强化层20设置在所述蓝宝石基材10的一个表面上。由此，在使得蓝宝石具有理想的强度和抗冲击性能的同时，能够很好的保持蓝宝石的外观，发挥蓝宝石基材硬度高、耐磨性好的优点，可以使得电子设备盖板的耐磨、耐刮擦等性能更好。
可以理解，随着电子设备越来越轻薄化的发展趋势，电子设备盖板的厚度要求也越来越高，本发明中通过设置有机强化层，可以大大提高电子设备盖板的强度和抗冲击性能，即使在蓝宝石基材厚度较薄的情况下依然很好的满足电子设备盖板的使用要求，具体的，上述蓝宝石基材的厚度H1可以为0.2-0.4毫米，例如0.2毫米、0.21毫米、0.22毫米、0.23毫米、0.24毫米、0.25毫米、0.26毫米、0.27毫米、0.28毫米、0.29毫米、0.3毫米、0.31毫米、0.32毫米、0.33毫米、0.34毫米、0.35毫米、0.36毫米、0.37毫米、0.38毫米、0.39毫米、0.4毫米等。由此，成本较低，电子设备盖板比较轻薄，具有蓝宝石的外观，且强度、抗冲击性能等较好，使用效果较佳。
可以理解，所述蓝宝石基材的表面粗糙度为0.2-0.5纳米，具体如0.2纳米、0.21纳米、0.22纳米、0.23纳米、0.24纳米、0.25纳米、0.26纳米、0.27纳米、0.28纳米、0.29纳米、0.3纳米、0.31纳米、0.32纳米、0.33纳米、0.34纳米、0.35纳米、0.36纳米、0.37纳米、0.38纳米、0.39纳米、0.4纳米、0.41纳米、0.42纳米、0.43纳米、0.44纳米、0.45纳米、0.46纳米、0.47纳米、0.48纳米、0.49纳米、0.5纳米等。在该厚度范围内，蓝宝石外观比较美观，且与有机强化层的结合力较强，有机强化层不易脱落，电子设备壳体的使用性能更佳。
可以理解，所述有机强化层的厚度H2为1-6微米，具体如1微米、1.5微米、2.0微米、2.5微米、3.0微米、3.5微米、4.0微米、4.5微米、5.0微米、5.5微米、6.0微米等；更具体的，所述有机强化层的厚度可以为4-5微米，如4微米、4.1微米、4.2微米、4.3微米、4.4微米、4.5微米、4.6微米、4.7微米、4.8微米、4.9微米、5.0微米等等。在该厚度范围内，电子设备盖板的强度和抗冲击性能较佳，相对上述厚度范围，如果厚度过薄，则电子设备盖板的强度和抗冲击性能改善效果相对不佳，如果厚度过厚，则有机强化层相对容易脱落，或可能影响盖板的外观。
可以理解，所述有机强化层的材料可以包括OCO(玻璃增强材料，主要成分为硅氧烷)、有机硅和高性能有机树脂中的至少一种，具体可以包括丙烯酸、有机硅、聚酯类、光油类材料中的至少一种。采用上述材料，比金属、金属氧化物(如氧化铝等)和无机材料的强化层易于制备，更具有量产性，成本低，且有机强化层的缓冲吸能效果更佳。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种制备电子设备盖板的方法。根据本发明的实施例，参照图3，该方法可以包括：提供蓝宝石基材；在所述蓝宝石基材的至少一部分表面上喷涂有机强化层。该方法步骤简单，操作方便，可以快速有效的制备得强度和抗冲击性能良好的电子设备盖板。可以理解，上述方法可以用于制备前面所述的电子设备盖板，在此不再过多赘述。
具体的，蓝宝石基材的具体形状和尺寸没有特别限制，具体可以根据实际需要的电子设备盖板的要求进行设计，例如包括但不限于平板蓝宝石基材、2.5D蓝宝石基材和3D蓝宝石基材等。以满足不同电子设备的使用要求，由此适用范围更加广泛。
可以理解，所述蓝宝石基材可以是通过以下步骤制备的：生长蓝宝石晶体；对所述蓝宝石晶体依次进行第一切割处理，得到粗坯；对所述粗坯依次进行磨平处理以及质量和尺寸检测处理，得到合格坯体；对所述合格坯体进行第二切割，得到薄片；对所述薄片依次进行粗磨处理、退火处理和抛光处理，得到所述蓝宝石基材。
具体的，可以采用KY法(泡生法——Kyropoulos method)生长蓝宝石晶体，具体的生长步骤、条件和参数可以根据常规技术进行，在此不再一一赘述。接着，可以采用线切割方法尽心第一切割处理(即对蓝宝石晶体进行开方处理)，得到粗坯，粗坯的表面比较粗糙，不利于后续加工，因此需要对粗坯进行磨平处理，以使得粗坯达到合适的平整度，然后可以对经过磨平处理的粗坯进行质量和尺寸检测处理，该检测步骤中可以剔除具有孪晶、气泡、微裂纹等有缺陷的晶体，同时保证尺寸在标准之内，得到合格坯体；接着，可以利用多线切割设备(切割线采用金刚线)对合格坯体进行第二切割处理，获得近产品厚度的薄片；然后对所述薄片依次进行粗磨处理进行粗磨、退火处理和抛光处理，其中，可以利用行星轮和磨料(金刚砂或碳化硼颗粒)进行粗磨处理，退火温度可以1650℃-1850℃(如1650℃、1700℃、1750℃、800℃、1850℃等)，退火处理可以消除蓝宝石的生长晶体过程中的热应力和后续加工应力，使得应力分布更加均匀，便于后续加工及提高产品的力学性能。根据需要，在退火处理之后，在抛光处理之前，还可以对产品的一些孔结构采用CNC工艺或者激光切割工艺进行加工。具体的，抛光处理可以包括对薄片的侧边进行扫光和抛光，而后对蓝宝石薄片大面进行粗抛和CMP精抛(化学物理抛光)，其中，粗抛采用钻石液为抛光液，CMP精抛可以采用硅溶胶为磨料，其会与蓝宝石表面发生反应，再在物料抛光的作用下去除表面反应物，从而获得高质量表面，其表面粗糙度一般为0.2-0.5nm(如0.2nm、0.3nm、0.4nm、0.5nm等)，由此即可得到蓝宝石基材。
可以理解，形成所述喷涂有机强化层可以包括：在所述蓝宝石基材的至少一部分表面上喷墨打印有机强化涂层；对所述有机强化涂层依次进行预加热、曝光以及固化处理。具体的，在喷墨打印有机强化涂层之前可以预先对蓝宝石基材进行预处理，例如进行清洁处理(如水洗等)，以保证蓝宝石基材表面的洁净度以利于后续步骤的进行，喷墨打印可以按照常规操作进行，在此不再过多描述，而预加热的温度可以为80-120摄氏度(如80摄氏度、900摄氏度、1000摄氏度、1100摄氏度、1200摄氏度等)、时间可以为1-3分钟(如1分钟、1.5分钟、2分钟、2.5分钟、3分钟等)，预加热可以使得有机强化涂层固化，使得其涂层附着力更加；曝光处理可以按照常规步骤进行，具体的辐照能量可以为400-550mJ(如400mJ、450mJ、500mJ、550mJ等)，曝光处理目的是进行UV固化；然后将有机强化涂层进行后固化处理，具体的固化方式可以为烘烤或者UV固化，具体可以根据有机强化涂层的成分进行选择。
在本发明的再一方面，本发明提供了一种电子设备。根据本发明的实施例，该电子设备包括：显示屏；及设置在所述显示屏的相对两侧的前盖板和后盖板，所述前盖板和所述后盖板中的至少之一是由前面所述的电子设备盖板构成的，所述电子设备盖板中的有机强化层靠近所述显示屏设置。该电子设备具有蓝宝石的外观的同时，具有优异的抗冲击性能和强度，且蓝宝石基材作为外观面，可以使得电子设备具备良好的硬度和耐磨性，抗刮擦和抗划伤能力较佳，使用效果较佳，还可以实现较小的厚度，符合轻薄化的发展趋势，且成本较低。
具体的，该电子设备200的具体种类没有特别限制，可以为手机(参照图3)、平板电脑、游戏机、可穿戴设备等等，
下面详细描述本发明的实施例。
实施例1
在厚度为0.3mm的蓝宝石基材的一个表面上喷涂形成厚度为3.8微米的OCO有机强化层，得到电子设备盖板。对得到的电子设备盖板的中心和四个角进行110g钢球落球实验，每个实验重复5次，检测结果见下表1，其中，高度表示电子设备盖板钢球跌落失效高度。
表1
对比例1
采用与实施例1相同的厚度为0.3mm的蓝宝石基材，对其中心和四个角进行110g钢球落球实验，每个实验重复5次，检测结果见下表2，其中，高度表示电子设备盖板钢球跌落失效高度。
表2
从上表1和表2的对比可以看出，增加OCO有机强化层后，蓝宝石薄板110g钢球跌落的最低失效高度比未加OCO有机强化层的蓝宝石基材提高了5cm，具有明显的改善作用。但其最高失效高度没有提高，推测可能是OCO对蓝宝石表面的微裂纹起到修复作用，从而减少了因表面裂纹导致的失效情况。但是由于蓝宝石材料自身性能的限制，其最高失效高度还是在30cm(失效能量：0.32J)。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (11)
1.一种电子设备盖板，其特征在于，包括：
蓝宝石基材；
有机强化层，所述有机强化层设置在所述蓝宝石基材的至少一部分表面上。
2.根据权利要求1所述的电子设备盖板，其特征在于，所述有机强化层设置在所述蓝宝石基材的一个表面上。
3.根据权利要求1所述的电子设备盖板，其特征在于，所述蓝宝石基材的厚度为0.2-0.4毫米。
4.根据权利要求1所述的电子设备盖板，其特征在于，所述蓝宝石基材的表面粗糙度为0.2-0.5纳米。
5.根据权利要求1所述的电子设备盖板，其特征在于，所述有机强化层的厚度为1-6微米。
6.根据权利要求5所述的电子设备盖板，其特征在于，所述有机强化层的厚度为4-5微米。
7.根据权利要求1所述的电子设备盖板，其特征在于，所述有机强化层的材料包括OCO、有机硅和高性能有机树脂中的至少一种。
8.一种制备电子设备盖板的方法，其特征在于，包括：
提供蓝宝石基材；
在所述蓝宝石基材的至少一部分表面上喷涂有机强化层。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述蓝宝石基材是通过以下步骤制备的：
生长蓝宝石晶体；
对所述蓝宝石晶体依次进行第一切割处理，得到粗坯；
对所述粗坯依次进行磨平处理以及质量和尺寸检测处理，得到合格坯体；
对所述合格坯体进行第二切割，得到薄片；
对所述薄片依次进行粗磨处理、退火处理和抛光处理，得到所述蓝宝石基材。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述喷涂有机强化层包括：
在所述蓝宝石基材的至少一部分表面上喷墨打印有机强化涂层；
对所述有机强化涂层依次进行预加热、曝光以及固化处理。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：
显示屏；及
设置在所述显示屏的相对两侧的前盖板和后盖板，所述前盖板和所述后盖板中的至少之一是由权利要求1-7中任一项所述的电子设备盖板构成的，所述电子设备盖板中的有机强化层靠近所述显示屏设置。
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