CN101815594A - 用于将玻璃插入物一体地陷到金属边框中的方法及所生产的电子设备 - Google Patents

用于将玻璃插入物一体地陷到金属边框中的方法及所生产的电子设备 Download PDF

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Abstract

公开了用于生成由透明构件和金属构件形成的整体组件的方法和装置。根据本发明的一方面，一种方法包括将透明构件放到配置成用于插入模制的模具中，并将液态金属提供到该模具中。该方法还包括使模具中的液态金属硬化。使液态金属硬化包括将金属结合到透明构件，以生成一体组件。

Description

用于将玻璃插入物一体地陷到金属边框中的方法及所生产的电子设备
对相关申请的交叉引用
本申请要求以下申请的优先权权益：(i)于2007年7月12日提交的、标题为“Insert Molding Liquid Metal Around Glass”的美国临时专利申请No.60/949,449，该申请通过引用并入于此；及(ii)于2007年12月13日提交的、标题为“Methods and Systems for IntegrallyTrapping a Glass Insert in a Metal Bezel”的美国临时专利申请No.61/013,600，该申请通过引用并入于此。
技术领域
本发明涉及用于生成一体的玻璃和金属部分的方法和系统。
背景技术
在制造诸如蜂窝式电话、数字音乐播放器及手持式计算设备的电子设备过程中，透明的部件常常保持在外壳等内。作为例子，许多电子设备具有包括由金属外壳保持的玻璃或塑料窗口的显示器。一般来说，形成金属框架或外壳，然后将玻璃部件或塑料部件插到已形成的框架或外壳中。
为了正确地将金属框架和玻璃部件固定到一起，必须严格地维持与金属框架和玻璃部件之间的配合相关联的容差。即，金属框架和玻璃部件之间的容差匹配维持成使得，玻璃部件可以插到金属框架中并保持在适当的位置。利用粘合材料和/或利用诸如螺丝的机械结构，通过压入配合可以将包括金属框架和插到其中的玻璃部件的整体组件保持到一起。如果金属框架和玻璃部件之间的容差匹配没有被严格地维持，则会危害到整体组件的完整性。对于相对小的组件来说，难以维持金属框架和玻璃部件之间的临界容差从而使得不会发生容差不匹配。
因此，所需要的是一种允许与金属框架和玻璃部件或者金属框架和塑料部件相关联的容差充分宽松的方法和装置。
发明内容
本发明涉及使得能够实现包括与金属构件一体形成的透明构件的组件的技术。
本发明可以以多种方式实现，包括但不限于实现为方法、系统、设备或者装置。以下讨论本发明的例子实施方式。
根据本发明的一方面，一种方法包括将透明构件放到配置成用于插入模制的模具中，并将液态金属提供到该模具中。该方法还包括硬化模具中的液态金属。硬化液态金属包括将金属结合(bind)到透明构件，以便生成一体的组件。
根据本发明的另一方面，一种用于形成一体组件的方法包括将透明构件放到模具中，并利用金属注模(MIM)工艺来围绕透明构件提供金属。该方法还包括至少部分地围绕该透明构件收缩金属，以便将金属结合到透明构件，从而生成一体的组件。在一种实施例中，收缩金属包括将金属收缩大约百分之二十到大约百分之三十之间。
根据本发明的又一方面，一种方法包括将至少一层顺应(compliant)材料施加到透明构件的边缘。顺应材料结合到金属构件布置的边缘。将顺应材料结合到金属构件布置的边缘生成了整体组件。在一种实施例中，该顺应材料是垫圈。
根据本发明的再一方面，一种装置包括透明构件、金属构件和顺应构件。透明构件包括第一沟道，而金属构件包括第二沟道。顺应材料布置在第一沟道和第二沟道中，使得顺应材料将透明构件耦合到金属构件。
附图说明
通过以下结合附图的具体描述，本发明将更容易理解，附图中：
图1是根据本发明实施例的例示了利用插入模制工艺来生成一体组件的方法的处理流程图，其中该一体组件包括金属构件和诸如玻璃的透明构件。
图2是根据本发明实施例的例示了一种将金属形成到诸如玻璃板的透明构件的方法的处理流程图。
图3是根据本发明实施例的例示了一种涉及金属注模(MIM)工艺的用于生成一体组件的方法的处理流程图。
图4A是根据本发明实施例的透明构件的图解截面侧视图表示，其中透明构件可以包括在其中已形成有沟道的一体组件中。
图4B是根据本发明实施例的透明构件的图解立体图表示，其中的透明构件例如是图4A的透明构件404，在该透明构件中已经形成有第一配置的沟道。
图4C是根据本发明实施例的透明构件的图解立体图表示，其中的透明构件例如是图4A的透明构件404，在该透明构件中已经形成有第二配置的沟道。
图4D是根据本发明实施例的一体组件的图解截面侧视图表示，其中该一体组件包括例如图4A中透明构件404的透明构件和金属构件。
图5A是根据本发明实施例的透明构件的图解截面侧视图表示，该透明构件可以包括在其中已形成有接合(bond)特征的一体组件中。
图5B是根据本发明实施例的一体组件的图解截面侧视图表示，该一体组件包括例如图5A中透明构件504的透明构件和金属构件。
图6A是根据本发明实施例的组件的图解截面侧视图表示，在该组件中透明构件插到金属构件中的开口内。
图6B是根据本发明实施例的组件(例如，图6A的组件600)的图解截面侧视图表示，在该组件中透明构件被有效地接合到金属构件。
图7A是根据本发明实施例的在MIM工艺的焙固或收缩步骤之前透明构件和金属构件的图解截面侧视图表示。
图7B是根据本发明实施例的在MIM工艺的焙固或收缩步骤之后透明构件和金属构件(例如，图7A的透明构件704和金属构件708)的图解截面侧视图表示。
图8A是根据本发明实施例的透明构件的图解顶视图表示，在该透明构件上已经形成有一层顺应材料。
图8B是根据本发明实施例的整体组件的图解截面侧视图表示，该组件包括实质上通过一层顺应材料接触的透明构件和金属构件。
图8C是根据本发明实施例的图8B中整体组件的图解顶视图表示。
图9是根据本发明实施例的例示了用于形成整体组件的方法的处理流程图，该整体组件包括实质上由一层顺应材料隔开的透明构件和金属构件。
图10A是根据本发明实施例的电子设备的第一个例子的图解表示，其中该电子设备包括组件，该组件又包括透明构件和金属构件。
图10B是根据本发明实施例的电子设备的第二个例子的图解表示，其中该电子设备包括组件，该组件又包括透明构件和金属构件。
图10C是根据本发明实施例的电子设备的第三个例子的图解表示，其中该电子设备包括组件，该组件又包括透明构件和金属构件。
图11是根据本发明实施例的电子设备的图解立体图表示，其中该电子设备包括外壳，该外壳又包括一体形成的玻璃和金属部分。
具体实施方式
以下参照各个附图来讨论本发明的示例实施例。但是，本领域技术人员将很容易理解，在此关于那些图给出的具体描述是为了解释的目的，因为本发明扩展超出了这些实施例。
为了方便包括窗口等的电子设备(蜂窝式电话或数字媒体播放器)的整体外壳的形成，可以形成包括窗口的一体组件。该一体组件可以是整体外壳，其中整体外壳可以包括玻璃构件(或塑料构件)及金属构件。可选地，该一体组件可以是布置成组装到整体组件中的一部分，而且可以包括玻璃构件(或塑料构件)及金属构件。当一体组件是布置成组装到整体组件中的一部分时，金属构件可以实际上是围绕玻璃构件形成的边框。尽管这种边框可以由金属形成，但边框通常可以由基本上任何合适的材料形成，包括(但不限于包括)顺应材料。
整体外壳是一体的，因为玻璃构件和金属(或者塑料构件和金属)形成单个统一件。包括玻璃构件和金属的单个统一件一般形成为使得在玻璃构件和金属之间实际上没有空隙、间隙或空间。玻璃构件和金属基本上是直接接合到一起的。
可以采用多种不同的方法来形成围绕玻璃构件的边框。作为例子，插入模制方法和金属注模(MIM)方法可以用于一体地形成连结(engage)玻璃构件的边框。插入模制指一种注模技术，其中塑料被注射到模具中，以便包围已经位于该模具中的插入件。根据一种实施例，本发明构想使用插入模制技术，而不是围绕金属插入物注射塑料、围绕玻璃插入物注射液态形式的金属。一旦硬化，就生成了包含金属构件和玻璃构件的单个部件。在一种实施例中，该单个部件可以是一体的玻璃和金属组件，或者更一般地说，是一体的组件。在一个例子中，金属构件可以是电子设备的外壳的一部分，而玻璃构件可以是电子设备的玻璃窗口。玻璃窗口可以是覆盖显示器或触摸屏的保护性屏蔽，或者它可以实质上与显示器或触摸屏集成。
用在插入模制工艺中的金属一般是液态形式的。液态形式的金属可以例如对应于非晶态合金，它是可以表现得象塑料一样的金属，或者是具有液态原子结构的合金。LiquidMetal是一种用于液态形式金属的合适例子。基本上具有类似于液态金属的热膨胀率的热膨胀率的任何金属或者更一般地说液态形式的材料都可以用在插入模制工艺中。例如，可以用在插入模制工艺中的金属通常包括可以注模的金属，例如钢和铝。可以用在插入模制工艺中的例如形成围绕玻璃窗口的边框的其它材料可以包括塑料(例如，聚碳酸酯、ABS，等等)和/或陶瓷(例如，氧化铝、氧化锆，等等)。
尽管一体的组件通常包括玻璃，但应当理解一体的组件还可以包括基本上任何合适的透明材料。总的来说，合适的透明材料可以包括任何合成的透明材料，就象例如合成蓝宝石。如前面所提到的，一体的组件还可以包括诸如塑料的透明材料。
围绕玻璃构件的边框的形成基本上消除了与边框和玻璃构件相关联的容差问题。因为用在边框中的材料(例如，金属)是以液态形式围绕玻璃构件提供的，所以实际上没有必须关于边框维持的容差。液体围绕玻璃构件的边缘流动，而且在固化时有效地抓住并粘附到玻璃构件。
代替围绕玻璃插入物插入模制材料以形成一体的组件，一体的组件还可以这样来形成，及通过将玻璃插入物有效地陷入加热的金属边框内，使得当金属边框冷却时，金属边框“抓”到玻璃插入物上。即，MIM工艺可以用于围绕玻璃插入物模制金属，使得金属形成到玻璃插入物上，还用于焙固或烧结金属，使得金属收缩并持住玻璃插入物，以形成一体的组件。作为另一种途径，利用热膨胀/收缩，金属边框基本上收缩包裹在玻璃构件周围。
图1是根据本发明实施例的例示了利用插入模制工艺来生成一体组件的方法的处理流程图，其中该一体组件包括金属构件和诸如玻璃的透明构件。形成包括金属和透明构件的一体组件的处理101在步骤105处开始，在步骤105中获得并制备透明构件。应当理解，尽管透明构件一般是玻璃，但基本上任何透明构件都可以代替玻璃构件在模具腔中提供。换句话说，透明构件可以是(但不限于)玻璃。
制备用于插入模制工艺的透明构件可以包括在玻璃板构件的边缘处生成保持特征。该保持特征提供了可以关于透明构件模制金属的区域，由此增加两种材料之间耦合的强度。作为例子，该保持特征可以是在透明构件边缘中形成的玻璃突起和/或空隙。该突起和空隙可以包括底切(undercut)，以便通过提供可以被周围模制的特征来进一步帮助耦合。该保持特征可以广泛地改变。例如，该保持特征可以是宏观的或者微观的，而且多种技术可以用于生成这种宏观的或微观的保持特征。该保持特征可以利用包括(但不限于包括)蚀刻、机加工、微穿孔(microperfing)等的技术形成。以下参照图4A-D和图5A-B来讨论保持特征的例子。还应当理解，保持特征在有些情况下可能不是必要的，因为模具界面和/或模具周围可以提供足够的保持力。
在步骤109中，透明构件被提供到整个模具装置的模具腔中。模具一般配置成用于插入模制工艺。例如，当模具打开使得透明构件可以容纳到其中时，透明构件可以放到模具腔内。透明构件可以放到或者以别的方式位于其相对于模具腔的并由此相对于其将耦合到的金属构件的预期位置的期望位置。透明构件在模具腔内的放置可以利用例如机器手臂来实现。应当理解，在模具腔中提供透明构件可以包括执行附加步骤，例如通过调整模具腔内的温度并闭合模具来为后续步骤准备模具腔和透明构件。在一个例子中，如果要插入模制的透明材料和金属的热属性实质上不匹配，则向模具腔提供透明构件可以包括将透明构件加热到期望的温度。模具腔可以具有形成金属构件的期望或近似净形状的形状。然而，应当理解，可以采用后加工步骤来清理和/或实质上改变金属构件的最终形状(例如，机加工、抛光、喷砂等)。通常，在两个构件接口的区域(就象例如围绕透明构件的边缘)，模具腔大于透明构件。
从步骤109，处理流移动到步骤113，在步骤113中液态金属或者液态形式的金属被提供到模具腔。尽管描述了液态金属，但本领域技术人员将理解，代替液态金属可以提供基本上能够有效地接合到透明材料的任何液态材料。透明构件和液态金属一般经预先选择以共同作用。例如，透明构件和液态金属可以被选择成使得它们具有类似的热膨胀率。此外，透明材料和液态金属可以被选择成使得透明材料软化的温度没有显著低于液态金属维持液体状态的温度。透明材料和液态金属可以被选择成使得，透明材料和液态金属要加热到的温度，就象例如使液态金属维持液体状态的温度，不足以造成透明材料显著的软化。在一种实施例中，透明材料可以具有高于钢化玻璃的软化点的软化点。在有些情况下，透明材料可以被处理成有助于这种处理。
在液态金属被提供到模具腔之后，在步骤117中执行金属到透明构件的模制技术，以便形成单个一体部件。以下将参照图2来描述金属到透明构件的模制技术。当透明构件是玻璃时，该单个一体组件可以是单个统一的金属/玻璃部件。例如，玻璃被插入到模具中，然后液态金属被注入到模具中并被允许围绕玻璃硬化。一般来说，液态形式的熔化金属流到模具中，允许适当地包围透明构件并冷却。一旦固化，则可以在步骤121中将包括金属和透明部件的单个一体组件从模具脱出。即，一旦金属冷却并基本上围绕着透明构件硬化，则可以打开模具，且脱除器(ejector)可以从模具脱出该一体组件。应当理解，液态金属可以被模制到透明构件的全部或一些部分。依赖于最终一体组件的需要，液态金属可以被模制到前表面、后表面和/或侧表面。在一个例子中，液态金属被模制到基本上平面玻璃构件的侧面(例如，模制到边缘部分)。在这个例子中，液态金属可以基本上只接触该边缘部分和/或它可以部分地包围透明构件的一个或两个平表面(例如，前表面和/或后表面)。
在步骤125中对单个一体组件或模制部分执行精加工步骤。作为例子，精加工步骤可以包括(但不限于包括)对该一体组件或其某个部分进行喷砂、研磨该一体组件或其某个部分、机加工该一体组件或其某个部分、抛光该一体组件或其某个部分、给该一体组件或其某个部分添加涂层，等等。总的来说，精加工步骤可以关于一体组件执行，使得精加工步骤单独地对金属构件和对透明构件执行，或者使得精加工步骤可以对金属构件和透明构件两者执行。
一旦对一体组件执行了精加工步骤，则在步骤129中将该一体组件组装到电子设备中。在一个例子中，金属构件是电子设备的外壳部件，而透明构件被布置成形成电子设备的窗口或屏幕。形成一体组件的处理基本上是一体组件一组装到电子设备中就完成了。金属构件可以形成电子设备整个外壳的全部或一些部分(例如，边框的全部或一些部分)。金属构件可以包括用于附接到电子设备的外壳的其它部分的保持特征。这些保持特征可以包括(但不限于包括)卡扣(snap)特征、紧固件等。保持特征可以在步骤113中来模制，或者它们可以在后加工步骤中形成，例如通过机加工金属构件或者焊接或以别的方式将该特征附接到金属构件。
在一种实施例中，透明构件是玻璃板，而模具腔形成电子设备的外壳部件的形状。模具腔可以代替地形成边框的形状，其中边框有效地持住布置成并入到电子设备的外壳中的玻璃板。包括透明构件和金属构件的一体组件可以组装进去的电子设备可以包括(但不限于包括)基本上任何包括玻璃窗口的电子设备，例如计算机、膝上型电脑和手持式计算设备(例如，媒体播放器、电话、遥控器等)。在一个例子中，边框包围着玻璃板的整个边缘。然而，应当理解，这不是限制，依赖于设备的需求，边框可以仅仅以连续的方式或者离散点或关于边缘的长度覆盖边缘的一部分。还应当理解，边缘不是限制，边框可以覆盖玻璃板的其它区域，包括例如前表面和后表面。
图2是根据本发明实施例的例示了一种将金属形成到诸如玻璃板的透明构件的方法的处理流程图。用于形成透明构件上金属的组件的处理201在步骤205处开始，在步骤205中选择用于金属到透明构件的插入模制工艺的参数。所述参数可以包括模具参数、与透明构件关联的参数和与模制工艺关联的金属参数。所述参数还可以包括模具配置参数、玻璃属性和金属属性。应当理解，与透明构件的属性和金属构件的属性相关联的参数常常在将透明构件放到模具腔中之前被选择。
在一种实施例中，选择参数可以包括将透明构件的热膨胀率和金属的热膨胀率基本上匹配。在透明构件和金属的热膨胀率基本上不匹配的情况下，选择参数可以包括确定透明构件是否应当与金属不同地加热或冷却，以有效地补偿不同的热膨胀率。这种参数选择还可以包括选择与插入模制工艺相关联的温度。选择温度可以包括选择插入模制工艺发生的适当温度，使得透明构件不会显著软化，而金属会以液态形式流动。
一旦在步骤205选择了参数，处理流就移动到步骤209，在步骤209中液态形式的金属被注入到模具腔中。液态形式的金属可以是例如熔化的金属合金。一种适合用于液态形式金属的例子是LiquidMetal，然而应当理解，LiquidMetal仅仅是可能适于在插入模制工艺中使用的液态形式金属的一个例子。
在步骤213中，允许液态形式的金属流动、硬化并附着到模具腔中的透明构件。例如，液态形式的金属可以在模具腔内流动并与透明构件的一个或多个边缘接触。应当理解，围绕透明构件可以模制相对复杂的金属形状。作为例子，液态形式的金属可以配置成基本上包围透明构件的所有边缘，由此将透明构件有效地陷到或以别的方式一体地连结到由液态形式金属形成的金属构件的界限中。一旦允许金属附着到透明构件上，则完成了形成透明构件上金属的组件的处理。
如前面所提到的，MIM工艺可以用于形成包括透明构件和金属构件的一体组件。参照图3，将描述根据本发明实施例的一种涉及MIM工艺的生成一体组件的方法。用于形成包括金属和透明构件的一体组件的处理301在步骤305处开始，在步骤305中获得并制备透明构件。制备用于MIM工艺的透明构件可以包括在玻璃板构件的边缘处生成保持特征。
在步骤305中，将透明构件提供给整个模具装置的模具腔。然后，在步骤313中，采用MIM工艺来提供基本上围绕透明构件的金属，如以下参照图7A所讨论的。金属可以作为与粘合剂混合的金属粉末来提供。在提供金属以后，在步骤317中，采用MIM工艺来将透明构件适当地相对于金属置中。在一种实施例中，置中可以包括将透明材料放置成使得当金属粘到透明材料并随后收缩时，金属形成围绕透明材料的边框或外壳。
尽管温度可以依赖于实际使用的材料而变化，但在一种实施例中，置中可以发生在大约两千华民温度下。由此，透明材料可以被选择成使得其软化点不显著低于置中可能发生时的温度。此外，透明材料和金属可以被选择成使得它们的热膨胀系数相对接近。选择其热膨胀系数相对接近金属的热膨胀系数的透明材料一般会减小与一体组件相关联的内应力，其中该一体组件是随后由透明材料和金属形成的。
从步骤317，处理流移动到步骤321，在步骤321中采用MIM工艺来围绕透明材料收缩或焙固金属。总的来说，金属可以收缩大约百分之二十到大约百分之三十之间。一旦金属收缩，则包括透明构件和金属构件的一体组件就形成了。在步骤325中，一体组件可以从模具脱出。脱出一体组件可以包括打开模具并从模具脱出一体组件。
在步骤329中，对单个一体组件上或者模制部分执行精加工步骤。作为例子，精加工步骤可以包括(但不限于包括)机加工一体组件、抛光一体组件、给一体组件添加涂层，等等。在对一体组件执行精加工步骤之后，在步骤333中，将该一体组件组装到电子设备中，从而基本上完成了形成一体组件的处理。
作为一体组件的一部分的透明构件(例如，玻璃构件)可以包括如上提到的附着特征。例如，保持特征可以是在透明构件的边缘中形成的突起和/或空隙。突起和空隙可以包括底切以进一步帮助耦合。图4A是根据本发明实施例的包括底切的透明构件的图解截面侧视图表示。透明构件404包括位于布置或配置成与金属构件(未示出)接触的透明构件404的边缘上的至少一个沟道412。每个沟道412的尺寸确定为接纳液态金属。如图4B中所示，沟道412’可以是在透明构件404’中形成的连续沟道。可选地，如图4C所示，沟道412”可以在配置成与金属接触的透明构件404”的每个边缘上分段。在另一种实施例中，透明构件可以包括多个离散的腔，例如沿与金属接触的每个边缘的凹痕(dimple)。沟道和腔可以均匀地隔开或者放置到相对于彼此的不对称位置。这种沟道和/或腔的位置通常依赖于透明构件和金属之间界面的期望需求。
沟道和腔可以以多种方式形成。在一个例子中，沟道和腔是通过机加工或切割操作形成的。可选地，它们可以利用诸如激光或喷水流的切割束形成。应当指出，本发明不限于利用腔或沟道来方便透明构件到金属构件的接合。例如，透明构件可以包括嵌入到透明构件的边缘中的栓或燕尾榫。可选地，中间构件可以附着到透明构件的边缘。例如，金属到玻璃的粘合层可以应用到玻璃构件的边缘。在一个例子中，可以使用诸如由Corning制造的COVAR的材料。沟道还可以通过诸如蚀刻的化学工艺来形成。
图4D示出了根据本发明实施例的一体组件，该一体组件包括图4A的透明构件404和金属构件。一体组件400包括有效地模制到透明构件404的沟道412中的金属构件408。金属构件408被接合到透明构件404的边缘和沟道412中。沟道412在多个方向上将金属构件408锁到关于透明构件404的适当位置，由此显著地将金属构件408固定到透明构件404。对于其中金属构件408收缩包裹到透明构件404的实施例，沟道412还可以提供对准效果，这有助于将金属构件408关于透明构件404置中。
沟道412的形状可以广泛地改变。沟道412可以是直线的，由此具有成角度的、倒角的和/或直的、垂直的侧壁。沟道412还可以是曲线的，由此具有弯曲轮廓的壁(如所示出的)。在一种实施例中，沟道412可以具有相对于深度变窄的向内逐渐变细的壁(无论是直线或是弯曲的)，而且可以易于在模制工艺过程中流动。然而，应当理解，还可以使用相对于深度展开的向外逐渐变细的壁(无论是直线或是弯曲的)。这种实现可以提供金属构件408和透明构件404之间更好的保持力。还应当指出，可以使用直线和曲线沟道412的组合。此外，还应当指出，沟道412可以形成为各种复杂的槽，例如倒T形(上部小的沟道，下部较大的沟道)，反之亦然。沟道412的具体配置可以依赖于金属构件408和透明构件404的特征和属性。在所例示的实施例中，沟道412基本上弯曲成从至少两个相对的侧面向内逐渐变细，而沟道其它相对的侧面实际上是笔直的壁。
在另一种实施例中，透明构件的边缘可以包括从边缘延伸离开并布置成覆模制(mold over)的突起。图5A是根据本发明实施例的透明构件的图解截面侧视图表示，该透明构件可以包括在其中已形成有诸如突起的接合特征的一体组件中。透明构件504包括布置成覆模制的突起514。如图5B中所示，突起514可以由金属构件508覆模制，使得形成一体的组件500。
就象以上所述的沟道，突起514的形状可以广泛地改变。突起514可以是直线的，具有成角度的、倒角的和/或直的、垂直的侧壁。突起514还可以是曲线的，具有弯曲轮廓的壁(如所示出的)。相对于深度变窄的向内逐渐变细的壁(无论是直线的还是弯曲的)可以在模制工艺中使得易于流动。然而，应当理解，还可以使用相对于深度展开的向外逐渐变细的壁(无论是直线还是弯曲的)(倒梯形)。这种实现可以提供金属构件508和透明构件504之间更好的保持力。还应当指出，可以使用直线和曲线形状的组合。此外，还应当指出，突起514可以形成为各种复杂的燕尾榫，例如T形(下部小的沟道，上部较大的沟道)，反之亦然。具体配置可以依赖于金属构件508和透明构件514的特征和属性。
在所例示的实施例中，突起514是从透明构件504的至少两个相对的边缘向内逐渐变细的倒角。在所例示的例子中，逐渐变细的部分在一个点汇合。然而，应当理解，逐渐变细的部分还可以在基本为平的平坦区域汇合。
应当理解，保持特征不限于突起或沟道，而可以是两种实施例的组合。例如，第一组相对的边缘可以包括突起，而第二组相对的边缘可以包括沟道。在另一个例子中，每个边缘都可以包括突起和沟道的组合。例如，边缘可以包括专用于沟道和突起的交替的离散区域。
图6A和6B示出了根据本发明实施例的用于将玻璃板构件放到金属构件中的开口内的可选实施例。在这种实施例中，如图6A所示，将垫圈620放到透明构件604和金属构件608的边缘之间的界面处。一般来说，将透明构件604放到金属构件608中的开口内。例如，透明构件604的外部形状通常可以与金属构件608的内部形状一致(减去一些小的容差，该容差允许透明构件604适当地安装到其中)。例如，金属构件608可以是具有直线形状、曲线形状或者二者兼有的环形形式，而透明处理608可以是其外部形状基本上与环的开口区域相同的平台。在这种实施例中，金属构件608包括沟道或切口(cut-out)612b，而透明构件604包括布置成容纳垫圈620的沟道或切口612a。垫圈620配置成具有两种状态。垫圈620的第一种状态在图6A中示出，而垫圈620的第二种状态在图6B中示出。第二种状态下垫圈620的形状可以配置成基本上遵循切口612a、612b的形状。
在第一种状态下，垫圈620的截面在切口部分612a、612b内减小或收缩。在第二种状态下，如图6B所示，垫圈620’的截面基本上扩展在切口部分612a、612b内。因为其扩展状态，垫圈620’从相对的边缘提供了金属构件608和透明构件604之间的偏置力，该偏置力帮助将透明构件604陷入或以别的方式固定到金属构件608中的开口内。本质上讲，垫圈620是可扩展的连续饼坯(biscuits)接合物。在一种实施例中，基于诸如热或化学的反应参数，垫圈620从第一种状态变到第二种状态。例如，热可以施加到冷却的减小的垫圈620，以便其扩展到扩展的垫圈620’中。一旦在扩展状态下，垫圈620’的扩展形式可以基本上是永久的，或者如果执行另一种反应(例如，如果施加冷却)可以布置成转变回到减小的状态。垫圈620还可以配置成对其它参数起反应，例如电激励、磁等。在一个例子中，诸如热或电的激励可以通过金属构件608施加。
垫圈620可以由柔性或刚性材料形成。附加地，它可以是软或硬的材料或配置。在另一个例子中，垫圈620是由形状记忆材料或形状变化材料形成的。
垫圈概念或者包括诸如垫圈620的垫圈的实施例可以与模制或MIM概念一起使用。实际上，由这些处理通过金属构件施加的热可以提供状态变化激励。
当采用MIM工艺来形成一体组件时，金属构件的大小被确定为使得当金属构件收缩时金属构件与透明构件连结。图7A是根据本发明实施例的在MIM工艺的焙固或收缩步骤之前透明构件和金属构件的图解截面侧视图表示。透明构件704关于金属构件708放置，使得当金属构件708收缩时，金属构件708可以与透明构件704连结。如图7B所示，当金属构件708’收缩或焙固时，金属构件708’收缩并连结透明构件704，以形成一体组件700。
金属构件708’和透明构件704之间的界面可以广泛地改变。透明构件704和金属构件708’可以包括帮助将两个构件锁到一起的突起和沟道的任何组合。这种突起和沟道可以类似地配置成以上所述的那些实施例的任何一种。为了简明起见，将不再描述这些实施例。然而，在所例示的实施例中，透明构件704包括突起，而金属构件708’包括沟道，其中当金属构件708’关于透明构件704收缩或包裹其自己时，该沟道接纳突起。突起的形状可以对应于沟道的形状。还应当理解，图6A和6B中所示的实施例还可以用在图7A和7B的实施例中。在一个例子中，垫圈不提供两种状态，而是依赖于金属构件的两种状态，以将垫圈陷入并保持在金属构件和透明构件之间。
在一种实施例中，可以在整体组件的透明构件和金属构件(例如，边框)之间形成界面。这种界面可以布置成当透明构件有效地被金属构件支持时(例如，当玻璃窗由整体组件中的边框或外壳支持时)防止透明构件与金属构件接触。界面还可以布置成当包括整个组件的设备跌落时充当吸震层。
透明构件和金属构件之间的界面可以由任何合适的顺应材料形成。顺应材料可以应用到透明构件的边缘和/或金属构件上的适当区域。顺应材料包括(但不限于包括)硅、橡胶、热塑性弹性体(TPE)和微孔聚氨酯泡沫(poron)。界面可以是围绕透明构件边缘放置的型材，例如由发泡制成的型材。接下来参考图8A，将描述根据本发明实施例的其上形成有一层顺应材料的透明构件。可以是玻璃窗口的透明构件804包括施加到构件804的边缘的至少一层顺应材料804。所施加的顺应材料的量及被顺应材料810覆盖的构件804的区域可以广泛地改变。作为例子，顺应材料810可以施加到沿构件804边缘的特定区域。顺应材料810可以包括(但不限于包括)橡胶、硅、塑料、弹簧等。
顺应材料810可以印制到构件804的边缘上，例如利用Tampa印制技术。依赖于顺应材料810所期望的厚度，多层顺应材料810可以印制或者以别的方式施加到构件804。一旦获得了顺应材料810的期望厚度，构件804就可以插到诸如边框或外壳的金属构件的开口中。
图8B是根据本发明实施例的整体组件的图解截面侧视图表示，该组件包括透明构件804和金属构件，而图8C是该整体组件的图解顶视图表示。金属构件808布置成粘到或者以别的方式接合到顺应材料810，使得透明构件804可以有效地被金属构件808保持，而不会使金属构件808实质上与透明构件804直接接触。作为例子，当透明构件804是玻璃构件时，顺应材料810可以基本上防止玻璃与金属接触。
应当理解，代替施加到透明构件的边缘，顺应材料可以施加到沿透明材料顶部的区域。此外，透明构件可以包括对应于金属构件中开口的倒角边缘部分的倒角边缘。
图9是根据本发明实施例的例示了形成整体组件的方法的处理流程图，该整体组件包括基本上由一层顺应材料隔开的透明构件和金属构件。形成整体组件的处理901在步骤905处开始，在步骤905中获得并制备透明构件。在一种实施例中，制备透明构件可以包括对透明构件的边缘进行倒角。在步骤909中，获得并制备金属构件。尽管描述了金属构件，但应当理解，金属构件是合适构件的一个例子，其中金属构件可以与透明构件一起形成整体组件。
一旦获得并制备了透明构件和金属构件，在步骤913中，将至少一层顺应材料提供在透明构件和/或金属构件上。换句话说，顺应材料可以施加到透明构件、金属构件或者二者。可以采用任何合适的方法来施加顺应材料，包括(但不限于包括)将顺应材料印制或丝网印刷(screen)到透明构件和/或金属构件的表面上。
在施加顺应材料后，在步骤917中，通过顺应材料将金属构件和透明构件相耦合。通过使用例如液体粘合剂的粘合材料和/或压入配合可以便于进行耦合。然后，在步骤921中，对整体组件执行精加工步骤。最后，在步骤925中，利用整体组件组装电子设备，且完成了形成整体组件的处理。
如前面所讨论的，一体组件可以组装到例如手持式电子设备的电子设备中。手持式电子设备例如可以是媒体播放器、电话、互联网浏览器、电子邮件单元或这些中两个或更多个的组合。手持式电子设备通常包括外壳和显示区域。参考图10A-C，将描述根据本发明实施例的电子设备，包括透明构件和金属构件的组件(例如，利用插入模制工艺形成的一体组件)可以组装到该电子设备中。为了方便讨论，透明构件将被描述为玻璃板窗口，但是应当理解，透明构件可以由除玻璃以外的材料形成。
图10A是根据本发明实施例的包括玻璃/金属组件的电子设备的第一个例子的图解表示。可以包括内部电子和/或通信部件的电子设备1100包括边框或外壳1104和玻璃窗口1108。在一种实施例中，玻璃窗口108与边框或外壳1104一体形成。外壳1104可以包括边框部分，或者可选地，外壳1104可以是边框。
可选地，玻璃窗口1108可以放到电子设备1100的边框或外壳1104内，使得附着到玻璃窗口1108和/或边框或外壳1104的一层顺应材料有效地充当边框或外壳1104和玻璃窗口1108之间的减震层。
玻璃窗口1108通常可以以多种方式布置或体现。作为例子，玻璃窗口1108可以配置为放到底层显示器上的保护性玻璃件，其中的显示器例如为平板显示器(LCD)或者触摸屏显示器(LCD和触摸层)。可选地，玻璃窗口1108可以有效地与显示器集成，即玻璃窗口108可以形成为显示器的至少一部分。此外，玻璃窗口1108可以实质上与触摸感测器件集成，其中的触摸感测器件例如为与触摸屏关联的触摸层。在有些情况下，玻璃窗口108充当显示区域的最外面的一层。
图10B是根据本发明实施例的具有玻璃/金属部件的电子设备的第二个例子的图解表示。电子设备1100’包括边框或外壳1104’和玻璃窗口1108’。在一种实施例中，玻璃窗口1108’和边框或外壳1104’形成由插入模制工艺或MIM工艺生成的一体组件，即玻璃/金属部件。可选地，玻璃窗口1108’可以放到电子设备1100’的边框或外壳1104’内，使得附着到玻璃窗口1108’和/或边框或外壳1104’的一层顺应材料有效地充当边框或外壳1104”和玻璃窗口1108”之间的减震层。当电子设备1100’的前表面还包括点击滚轮控制器1112时，玻璃窗口1108’没有覆盖电子设备1100’的整个前表面。电子设备11100’本质上包括覆盖一部分前表面的部分显示区域。
图10C是根据本发明实施例的包括玻璃/金属部件的电子设备的第三个例子的图解表示。电子设备1100”包括基本上填满电子设备1100”的整个顶表面的边框或外壳1104”和玻璃窗口1108”。在一种实施例中，玻璃窗口1108”可以放到电子设备1100”的边框或外壳1104”内，使得顺应材料有效地充当边框或外壳1104”和玻璃窗口1108”之间的“边界”层。在另一种实施例中，玻璃窗口1108”和边框或外壳1104”是由诸如插入模制或MIM的工艺形成的一体组件。当玻璃窗口1108”和边框或外壳1104”是一体组件时，玻璃窗口1108”和边框或外壳1104”之间的接合是其间基本上没有形成空隙或间隙地直接接合的。外壳1104”可以包括开口，通过该开口可以访问扬声器/接收器和/或按钮。外壳1104”还可以包括开口或凹口，显示器和/或触摸屏1116可以放到该开口或凹口中。
图11是根据本发明实施例的电子设备的图解透视图表示，该电子设备包括一体形成的玻璃和金属部件，例如其中玻璃和金属构件基本上其间没有间隙或空隙地接合的玻璃和金属部件。电子设备1200包括相附着而形成电子设备1200的外围的前外壳1204a和后外壳1204b。前外壳1204b可以例如包括围绕窗口1216的边框部分1206，其中窗口1216限定了电子设备1200的显示区域。
前外壳1204a和后外壳1204b可以由类似或不类似的材料形成。用在前外壳1204a和后外壳1204b中的材料的例子包括(但不限于包括)塑料、金属、陶瓷、玻璃等。在一种实施例中，前外壳1204a是至少由第一种材料形成，而后外壳1204b至少由不同于第一种材料的第二种材料形成。例如，前外壳1204a可以由诸如钢的第一种金属形成，而后外壳1204b可以由诸如铝的第二种金属形成。此外，前外壳1204a可以由金属(例如，钢)形成，而后外壳1204b可以基本上全部地或者部分地由塑料材料(例如，聚碳酸酯)形成。前外壳1204a和后外壳1204b共同作用，以围绕并保护电子设备1200的内部部件。前外壳1204a和后外壳1204b还形成电子设备1200的装饰形状(例如，帮助定义外观和感觉)。外壳部分1204a、1204b可以以多种方式附着，包括例如利用卡扣、螺丝、粘合剂和类似的附着方法。
尽管只描述了本发明的一些实施例，但应当理解，在不背离本发明主旨或范围的情况下，本发明可以以许多其它具体的形式体现。作为例子，与本发明方法关联的步骤可以广泛地改变。在不背离本发明主旨或范围的情况下，步骤可以被添加、除去、改变、合并或重新排序。
在此所述的技术可以应用到多种电子设备，包括但不限于手持式电子设备、便携式电子设备和基本上固定电子设备。这些的例子包括任何已知的包括显示器的消费者电子设备。作为例子，而且不作为限制，电子设备可以对应于媒体播放器、蜂窝式电话、PDA、遥控器、笔记本、图形输入板PC、监视器、多合一计算机等。
例如金属外壳的金属构件与例如玻璃窗口的透明构件之间的界面可以利用多种不同方法形成。例如，如以上关于图6A和6B所讨论的，用于提供用于有效地填充适当沟道的材料的方法可以变化。在一种实施例中，材料可以通过在金属外壳中形成的局部孔或开口注入到这种沟道中。这种材料可以是塑料、胶、环氧树脂、硅或TPE，但是应当理解，可以使用基本上任何合适的材料。
总的来说，一体组件可以用在基本上任何包括玻璃构件的电子设备中。尽管已经描述了诸如iPhoneTM的移动电话和诸如iPodTM的数字媒体播放器，但利用一体组件的电子设备不限于那些描述过的设备，其中的iPhoneTM和iPodTM可以从位于加州Cupertino的Apple公司商业获得。因此，本例子应当被认为是例示性的，而不是约束性的，而且本发明不限于在此所给出的细节，而是可以在所附权利要求范围之内修改。

Claims (26)

1.一种用于形成一体组件的方法，该方法包括：
将透明构件放到模具中；
将液态金属提供到所述模具中；及
使液态金属硬化，其中使液态金属硬化包括将液态金属结合到透明构件，从而生成一体组件。
2.如权利要求1所述的方法，其中，透明构件是玻璃，而液态金属是LiquidMetal。
3.如权利要求1所述的方法，其中，透明构件包括至少一个保持特征，该保持特征位于透明构件的边缘处，且该保持特征被布置成便于液态金属与透明构件之间的结合。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述至少一个保持特征是突起或空隙。
5.如权利要求1所述的方法，其中，液态金属的热膨胀率大致等于透明构件的热膨胀率。
6.如权利要求1所述的方法，其中，在模具中使液态金属硬化形成保持透明构件的边框。
7.一种用于形成一体组件的方法，该方法包括：
将透明构件放到模具中；
利用金属注模MIM工艺来围绕透明构件提供金属；及
至少部分地围绕透明构件收缩金属，其中收缩金属将金属结合到透明构件上，以生成一体组件。
8.如权利要求7所述的方法，其中，透明构件是玻璃，而液态金属是LiquidMetal。
9.如权利要求7所述的方法，其中，透明构件包括至少一个附着特征，该附着特征大致位于透明构件的边缘处。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述至少一个附着特征包括至少一个沟道。
11.如权利要求9所述的方法，其中，所述至少一个附着特征包括倒角。
12.如权利要求7所述的方法，其中，MIM工艺包括将透明构件相对于金属置中。
13.如权利要求7所述的方法，其中，收缩金属包括将金属收缩大约百分之二十到大约百分之三十之间。
14.一种方法，包括：
将至少一层顺应材料施加到透明构件的边缘；及
将顺应材料结合到金属构件布置的边缘，其中将顺应材料结合到金属构件布置的边缘生成了整个组件。
15.如权利要求14所述的方法，还包括：
将至少一层顺应材料施加到金属构件布置，其中金属构件布置的边缘是至少一层顺应材料的边缘。
16.如权利要求14所述的方法，其中，金属构件布置是边框，而透明构件是玻璃窗口。
17.如权利要求14-16中任何一项所述的方法，其中，顺应材料是垫圈。
18.如权利要求17所述的方法，其中，透明构件包括第一沟道，而金属构件布置包括第二沟道，垫圈至少部分地位于所述第一沟道中并且至少部分地位于所述第二沟道中。
19.如权利要求19所述的方法，其中垫圈布置成在金属构件布置和透明构件之间提供偏置力。
20.如权利要求14所述的方法，其中顺应材料是选自包括硅、橡胶、热塑性弹性体和微孔聚氨酯泡沫的组的一种材料。
21.一种装置，包括：
透明构件，该透明构件包括第一沟道；
金属构件，该金属构件包括第二沟道；及
顺应材料，该顺应材料布置在所述第一沟道和所述第二沟道中，其中该顺应材料将透明构件耦合到金属构件。
22.如权利要求21所述的装置，其中，透明构件是玻璃，而顺应构件是由选自包括硅、橡胶、热塑性弹性体和微孔聚氨酯泡沫的组的一种材料形成。
23.一种电子设备，包括：
组件，该组件包括金属构件和透明构件，所述金属构件和透明构件之间基本上没有空隙，所述金属构件和透明构件合作以定义电子设备的外部部分；及
至少一个电子元件，该至少一个电子元件布置成至少部分地被所述组件覆盖。
24.如权利要求23所述的电子设备，其中，透明构件是玻璃。
25.如权利要求24所述的电子设备，其中，金属构件是边框。
26.如权利要求23所述的电子设备，其中，电子设备是蜂窝式电话设备。
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