CN102421597A - 具有聚合物包覆模制体的玻璃制品以及该玻璃制品的形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用作电子装置的罩子的玻璃制品及其形成方法。所述玻璃制品一般包括具有第一面、第二面和周围边缘的成形玻璃基材。所述成形玻璃基材可以由强化的玻璃形成，使得成形玻璃基材包括压缩应力层，该压缩应力层能够改进所述玻璃制品耐受表面破坏、不发生裂纹的能力。将聚合物包覆模塑体与成形玻璃基材的周围边缘的接合特征件连接，从而保护所述成形玻璃基材的周围边缘，使其免于受到破坏。在一个实施方式中，所述成形玻璃基材的至少一部分周围边缘包括从所述第一面偏移的接合特征件。在另一个实施方式中，所述聚合物包覆模塑体与至少一个连接件一体化形成。

Description

具有聚合物包覆模制体的玻璃制品以及该玻璃制品的形成方法
相关申请的交叉引用
本发明要求2009年5月8日提交的题为“强化玻璃的聚合物包覆模塑(Polymer Over-Molding Of Strengthened Glass)”的美国临时专利申请系列号第61/176682号的优先权，该文献全文参考结合入本文中。
技术领域
本发明一般涉及用聚合物材料进行插入模塑的玻璃制品，更具体涉及用聚合物材料包覆模塑的强化的薄玻璃基材，还涉及其制造方法。
背景技术
人们通常采用注塑来形成各种塑料制品。注塑工艺的一个特性在于，该方法能够以精确的尺寸控制形成复杂的几何形状。过去，人们在被称作插入模塑或者包覆模塑的工艺中，在结合金属部件的情况下进行注塑。例如，可以通过插入模塑形成具有在塑料外壳之内一体化的金属部件的电连接器。具有复杂形状的注塑部件的一个例子是用于汽车头灯的透镜。该部件的一个优点在于，可以通过模塑将所有的安装面和连接点很容易地结合在聚合物材料中，从而便于设计和制造。
尽管注塑法能够形成复杂的形状并实现尺寸控制，但是塑料部件本身经常具有不希望出现的性质。例如，与玻璃、玻璃-陶瓷和陶瓷部件之类的其他材料相比，塑料部件较软，容易划伤。本文中描述了一种方法，该方法将玻璃、玻璃-陶瓷和陶瓷材料的优良性质与聚合物材料的成形性能相结合，用来制造复杂而可以控制尺寸的制品。还描述了通过该方法形成的玻璃制品。
发明概述
根据一个实施方式，用作电子装置的罩子的玻璃制品包括成形玻璃基材，所述成形玻璃基材具有第一面、第二面和周围边缘。所述成形的玻璃基材可以由未强化玻璃或强化玻璃形成，所述强化玻璃可以是例如化学钢化玻璃、热钢化玻璃、层叠玻璃、或者它们的各种组合。当所述成形玻璃基材是由强化玻璃形成的时候，所述成形的玻璃基材具有压缩应力层，该压缩应力层的深度至少为15微米，压缩应力至少为10MPa。所述成形玻璃基材的至少一部分的周围边缘包括从所述第一面偏移的接合特征件。聚合物包覆模制体与所述成形玻璃基材的周围边缘的接合特征件相连接。
在另一个实施方式中，用作电子装置的罩子的玻璃制品包括成形玻璃基材，所述成形玻璃基材具有第一面、第二面和周围边缘。所述成形玻璃基材可以由未强化玻璃或强化玻璃形成，所述强化玻璃可以是例如化学钢化玻璃、热钢化玻璃、层叠玻璃、或者它们的各种组合。当所述成形玻璃基材是由强化玻璃形成的时候，所述成形的玻璃基材具有压缩应力层，该压缩应力层的深度至少为15微米，压缩应力至少为10MPa。聚合物包覆模制体与所述成形玻璃基材的至少一部分的周围边缘相连接，并且一体化形成有至少一个连接件。
在另一个实施方式中，用来制造包括聚合物包覆模制体的玻璃制品的方法包括：形成成形玻璃基材，所述成形玻璃基材具有第一面、第二面和周围边缘。将所述成形玻璃基材设置到注塑模具的第一个半体中形成的模具空腔内，在所述成形玻璃基材和注塑模具的第一个半体之间设置有柔性层。将注塑模具的第二个半体与所述注塑模具的第一个半体相接合。将聚合物材料注入所述注塑模具，形成聚合物包覆模塑体，使得所述聚合物包覆模塑体与所述成形玻璃基材的周围边缘的至少一部分相连接。
在以下的详细描述中提出了本发明的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的本发明而被认识。
应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都只是本发明的示例，用来提供理解要求保护的本发明的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对本发明的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图以图示形式说明了本发明的各种实施方式，并与说明书一起用来说明本发明的原理和操作。
附图简要说明
图1显示了根据本发明图示和描述的一个或多个实施方式的包括成形玻璃基材和聚合物包覆模塑体的玻璃制品；
图2显示根据本文所示和描述的一个或多个实施方式的成形玻璃基材的截面图；
图3A-3L显示本发明图示和描述的一个或多个实施方式的包括成形玻璃基材和聚合物包覆模塑体的玻璃制品的部分截面图；
图4显示本发明图示和描述的形成玻璃制品的注塑模具的透视图；
图5A显示本发明图示和描述的一个或多个实施方式的用来形成玻璃制品的注塑模具的模具空腔的截面图；
图5B显示本发明图示和描述的一个或多个实施方式的用来形成玻璃制品的注塑模具的模具空腔的截面图；
图5C显示本发明图示和描述的一个或多个实施方式的用来形成玻璃制品的注塑模具的模具空腔的截面图；
图6A显示根据本文所示和描述的一个或多个实施方式的设置在注塑模具内的玻璃基材的截面图；
图6B显示根据本文所示和描述的一个或多个实施方式的设置在注塑模具内的玻璃基材的截面图；
图7A和7B显示根据本发明图示和描述的一个或多个实施方式的包括玻璃制品的组合件的结构。
发明详述
下面详细参考包括聚合物包覆模塑体的玻璃制品的各种实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。只要有可能，在所有附图中使用相同的编号来表示相同或类似的部件。图1显示玻璃制品的一个实施方式的示意图。所述玻璃制品大体包括成形玻璃基材以及聚合物包覆模塑体。所述成形玻璃基材具有第一面、第二面和周围边缘。通过包覆模塑将所述聚合物包覆模塑体连接于所述成形玻璃基材的周围边缘。下面将结合附图更详细描述所述玻璃制品以及用来制造玻璃制品的方法。
在本文中，术语“玻璃”表示玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷材料、基材或部件，所述陶瓷部件可以通过陶瓷化，由玻璃材料制造。在本文中，术语“基材”和“部件”表示放置在模具中用来完全或部分地包覆模塑以形成“玻璃”制品的“玻璃”基材或部件；术语“制品”表示在全部或部分的基材或部件上具有聚合物的基材或部件。对于用聚合物材料在基材上进行包覆模塑来说，当文中描述对基材进行“完全或部分地”、“全部或部分地”、“整个或部分地”以及类似的用语描述进行包覆模塑的时候，术语“完全”、“全部”和“整个”表示基材所有的表面(面和边缘)都用聚合物材料包覆模塑，术语“部分地”表示用聚合物材料对一个或多个选择的表面和边缘进行包覆模塑。作为非限制性的例子，“部分地”可以表示仅针对边缘，仅针对一个或两个面，或者仅对边缘以及一个或两个面的选定部分。
下面来看图1，图中显示了根据本发明一个或多个实施方式的玻璃制品100的示意图。所述玻璃制品100大体包括成形玻璃基材102以及聚合物包覆模塑体104。所述成形玻璃基材102大体包括第一面106，与所述第一面106相反的第二面108(示于图3)，以及周围边缘。在图1所示的实施方式中，所述聚合物包覆模塑体104与所述成形玻璃基材102的至少一部分周围边缘相连。例如，在图1所示的实施方式中，所述聚合物包覆模塑体104与成形玻璃基材102的整个周围边缘相连(也即是说，如图1所示，所述聚合物包覆模塑体围绕所述成形玻璃基材的整个周围边缘)。但是在其它的实施方式中(图中未显示)，所述聚合物包覆模塑体104仅与所述成形玻璃基材102的一部分周围边缘相连。
尽管图1显示的是矩形的玻璃基材102，但是应当理解，所述成形玻璃基材可以形成其它的形状。作为非限制性的例子，所述成形玻璃基材可以是圆形、正方形、或者任何其它的规则形状或者不规则形状。另外，虽然图1所示的成形玻璃基材102是平面型的，但是应当理解，所述成形玻璃基材可以是弯曲的，例如所述成形玻璃基材可以在至少一个维度中具有弯曲的横截面轮廓。
在本文所述的玻璃制品100的实施方式中，所述成形玻璃基材102的厚度通常可以约为0.2-2.0毫米。例如，在一些实施方式中，所述成形玻璃基材102的厚度为0.3-1毫米。在其它的实施方式中，所述成形玻璃基材102的厚度为0.3-0.7毫米。在另外的实施方式中，所述成形玻璃基材102的厚度为0.3-0.5毫米。但是，应当理解，也可以使用更厚的成形玻璃基材(即厚度大于2.0毫米)。
当所述玻璃制品100用于显示器的时候(即通过所述成形玻璃基材102观看图像的时候)，所述成形的玻璃基材102包含透明的玻璃或玻璃-陶瓷材料。但是，在其它的实施方式中，所述成形的玻璃基材102可以是半透明的或者不透明的玻璃或玻璃陶瓷材料。
下面来看图2所示的通过成形玻璃基材102的厚度的截面图，在一个实施方式中，所述成形玻璃基材102包含强化的玻璃，其中将压缩应力引入成形玻璃基材102表面(即第一面106和/或第二面108)之内直至成形玻璃基材102表面下选定的深度d，从而形成压缩应力层122。在图2所示的成形玻璃基材102的实施方式中，在所述成形玻璃基材102的第一面106内形成压缩应力层122。所述压缩应力层122能够防止裂纹在所述成形玻璃基材的第一表面106内蔓延，由此改进所述成形玻璃基材102的耐久性。在所述成形玻璃基材102中引入压缩应力层122的同时伴随产生拉伸应力层124(图中未按比例绘制)，使得成形玻璃基材102内的净应力之和为零。应当理解，本文所述的压缩应力是第一面106处的峰值压缩应力。应当理解，通过形成拉伸应力层，压缩应力在深度d处从峰值应力减小到零。
虽然通过在成形的玻璃基材102的表面内结合压缩应力层122能够改进成形的玻璃基材耐受表面破坏的能力(即划痕、浅裂纹、碎屑等)，如果表面破坏延伸通过所述压缩应力层122并延伸入所述拉伸应力层124，则拉伸应力层124中的拉伸应力会使得所述表面破坏延伸通过所述成形的玻璃基材102，导致所述成形的玻璃基材102破碎。所述成形玻璃基材102的边缘110是最容易受到由于加工以及对玻璃的研磨和边缘精整造成的破坏的。通过对成形玻璃基材的至少一部分周围边缘添加聚合物包覆模塑体可防止此类破坏，在下文中将会更详细地进行描述。
所述压缩应力层122在所述成形玻璃基材102表面下方延伸到深度d。在一个实施方式中，所述成形玻璃基材102的压缩应力层122的深度d≥15微米。在另一个实施方式中，所述成形玻璃基材102的压缩应力层122的深度d≥30微米。在另一个实施方式中，所述成形玻璃基材102的压缩应力层122的深度d≥50微米。在另一个实施方式中，所述成形玻璃基材102的压缩应力层的深度d≥100微米。在另一个实施方式中，所述成形玻璃基材102的压缩应力层的深度d约为500微米。在一些实施方式中，所述压缩层的深度d≥30微米且小于250微米，在其它的实施方式中，所述压缩层的深度d≥30微米且小于100微米。
对于所述成形玻璃基材102由包括压缩应力层122的强化玻璃形成的实施方式中，压缩应力层122中的峰值压缩应力(即面106、108之一处的压缩应力)大于10MPa。在另一个实施方式中，所述压缩应力层122中的压缩应力约大于50MPa。在另一个实施方式中，所述压缩应力层122中的压缩应力约大于200MPa。在另一个实施方式中，所述压缩应力层122中的压缩应力约大于500MPa。
当所述成形玻璃基材102是由强化玻璃形成的情况下，如上文所述，所述强化玻璃可以包括热钢化玻璃；化学钢化(即离子交换)玻璃；层叠玻璃，其中对玻璃芯对称地层叠低热膨胀系数(CTE)的外皮玻璃；或者它们的各种组合。例如，可以通过以下方式的组合对所述成形玻璃基材102进行强化：层叠和热钢化的结合；层叠和化学钢化的结合；或者层叠、化学钢化和热钢化的结合。
当通过热钢化对成形玻璃基材102进行强化的时候，热钢化引发的压缩应力取决于成形的玻璃基材102的物理性质，例如成形玻璃基材的厚度T以及在钢化过程中玻璃猝冷的速率。通过热钢化引发的压缩应力可以约为5-140MPa。在一个实施方式中，所述压缩应力层的最大深度通常为0.21T，即成形玻璃基材102的厚度T的21％。例如，对于厚度T＝2毫米的成形玻璃基材，其压缩应力层可以从所述成形玻璃基材的表面延伸到大约420微米的深度d。
在对成形玻璃基材102化学强化的时候(即通过离子交换进行强化)，在玻璃内引发的压缩应力取决于玻璃的组成、玻璃的厚度以及工艺参数，例如离子交换浴温度和离子交换时间。例如，引入玻璃中的压缩应力的程度取决于是否用K+或Cs+离子来交换Na+离子，或者是否用Na+，K+或Cs+离子交换Li+离子。一般来说，通过离子交换引入成形玻璃基材的压缩应力可以约为10-800MPa，而由于离子交换工艺产生的压缩应力层的深度d可以约为15-100微米。
在通过层叠来使得成形的玻璃基材102强化的实施方式中，通过层叠引发的压缩应力取决于本体玻璃与外皮玻璃之间的热膨胀之差，以及它们的相对厚度。一般来说，通过层叠引发的压缩应力约为10-200MPa，而压缩应力层的深度d可以约为20-100微米。
在一些实施方式中，所述成形玻璃基材102可以包括具有以下特征的压缩应力层：该压缩应力层的压缩应力和压缩深度都大于单独采用热钢化、化学钢化或层叠方式所能实现的程度。可以通过将上文所述的方法依次结合，从而实现该实施方式。例如，在一个实施方式中，首先对所述成形玻璃基材102进行化学钢化，然后进行热钢化处理。在另一个实施方式中，所述成形的玻璃基材102可以由层叠的玻璃形成，所述层叠玻璃在层叠之后进行化学钢化或者热钢化。在另一个实施方式中，所述成形的玻璃基材可以由层叠的玻璃形成，所述层叠玻璃先进行化学钢化，然后进行热钢化。在一些实施方式中，所述压缩应力层122的深度≥30微米且小于100微米，压缩应力层中的峰值压缩应力大于200MPa。在其它的实施方式中，所述压缩应力层122的深度≥30微米且小于100微米，压缩应力层中的峰值压缩应力大于400MPa。在其它的实施方式中，所述压缩应力层122的深度≥30微米且小于100微米，压缩应力层中的峰值压缩应力大于400MPa且小于1000MPa。
在一个实施方式中，所述成形玻璃基材由可以在市场上购得的强化玻璃形成，例如康宁有限公司(Corning，Inc.)制造的GorillaTM玻璃。但是，尽管本文描述了玻璃制品100包括由强化玻璃形成的成形玻璃基材，但是应当理解，在其它的实施方式中，所述成形玻璃基材由非强化玻璃形成。
下面来看图2和图3A-3C所示的成形玻璃基材102的实施方式，所述成形玻璃基材102可以形成以下的形式：使得成形玻璃基材102的周围边缘110基本上同时与成形玻璃基材102的第一面106和第二面108垂直。可以使用具有直角形周围边缘的成形玻璃基材，此时聚合物包覆模塑体104从周围边缘110延伸到第一面106和第二面108上方，向着成形玻璃基材102的中心延伸，使得至少一部分的第一面106和至少一部分的第二面108被聚合物包覆模塑体104覆盖，如图3A-3C所示。
但是，在其它的实施方式中，所述成形玻璃基片12的周围边缘110可形成具有接合特征件114，如图3D-3L所示。该接合特征件114能够强化成形玻璃基材102和聚合物包覆模塑体104之间的界面。所述接合特征件114还允许在成形玻璃基材102上形成聚合物包覆模塑体104，使得聚合物包覆模塑体104与所述成形玻璃基材102的第一面106和/或第二面108中的至少一者齐平，如图3D-3I和3L所示。通过使得聚合物包覆模塑体104与第一面106齐平，增大了所述成形玻璃基材102的第一面106上的可视表面积以及第一面106上的可用表面积，例如当所述成形玻璃基材102用作触摸界面(即触摸屏)的时候。但是应当理解，所述具有接合特征件的成形玻璃基材还可以结合在第一面106或第二面108中的至少一者的全部或部分之上延伸的聚合物包覆模塑体，如图3H和3J所示。
下面来看图3D-3G所示的成形玻璃基材102的实施方式，所述接合特征件114是在成形玻璃基材102的周围边缘110中形成的舌形件。在这些实施方式中，所述连接体特征件114(即舌形件)从成形玻璃基材102的第一面106凹陷，从而在成形玻璃基材102的周围边缘110中形成基座123。
图3H示意性地显示了具有接合特征件114的成形玻璃基材102的另一个实施方式的部分截面图。在此实施方式中，所述接合特征件114包括在成形玻璃基材102的周围边缘110内形成的45度角的斜切槽。在图3H所示的实施方式中，所述斜切槽在成形玻璃基材102的周围边缘110内形成，使得所述第一面106的宽度小于第二面108的宽度。但是，应当理解，在其它的实施方式中，所述斜切槽可以形成在所述成形玻璃基材102中，使得第二面108的宽度小于第一面106的宽度。另外，虽然图3H显示了45度的斜切槽，但是应当理解，可以使用小于45度或大于45度的其它的斜切槽。另外，在一些图3H所示的接合特征件114是边缘斜切槽的实施方式中，所述边缘斜切槽增大了聚合物包覆模塑体104和成形玻璃基材102之间的界面面积，从而改进所述聚合物包覆模塑体104和成形玻璃基材102之间的结合。
图3I示意性地显示了具有接合特征件114的成形玻璃基材102的另一个实施方式的部分截面图。在此实施方式中，所述接合特征件114包括在成形玻璃基材102的周围边缘110内形成的舌形件。所述接合特征件(即所述舌形件)从第一面106和第二面108凹陷，从而形成与第一面106相邻的第一基座125以及与第二面108相邻的第二基座126。在图3I所示的接合特征件114的实施方式中，所述舌形件形成在成形玻璃基材102的周围边缘110内，没有尖锐的、角度转变。更具体来说，所述接合特征件以平滑的曲率半径转变成成形玻璃基材102，以最大程度减小或者削弱接合特征件114与成形玻璃基材102主体之间的应力集中点。
图3J和3K显示了其中接合特征件114是对称的边缘斜切槽的成形玻璃基材的另外的实施方式。例如，图3J显示了成形玻璃基材102的一个实施方式的示意图，其中成形玻璃基材102的周围边缘110形成有对称的边缘斜切槽，其中斜切槽的曲率半径从玻璃基材的中线140向着成形玻璃基材102的面106、108增大。图3K显示了成形玻璃基材102的另一个实施方式的示意图，其中成形玻璃基材102的周围边缘110形成了对称的边缘斜切槽，其中成形玻璃基材102从面106、108朝着周围边缘110，朝向中线140向内渐缩。虽然图3J和3K显示了上覆在面106、108上的聚合物包覆模塑体104，但是应当理解，所述聚合物包覆模塑体可以与所述第一表面106或第二面108中的至少一者齐平。另外，在图3J和3K中，接合特征件114绕着成形玻璃基材的中心对称，提供了聚合物包覆模塑体可以由此与成形玻璃基材一体化机械连接的机构。
图3L显示了成形玻璃基材102的另一个实施方式，其中在成形玻璃基材102的周围边缘110中形成接合特征件114。在此实施方式中，所述接合特征件114是斜的舌形件。所述接合特征件114从成形玻璃基材102的第一面106凹陷，从而形成与成形玻璃基材102的第一面106相邻的基座123。更具体来说，与图3D所示的接合特征件114类似，该图中的接合特征件114形成在与成形玻璃基材102的周围边缘110相邻的位置。但是，在此实施方式中，所述接合特征件114向着离开所述成形玻璃基材102的方向渐缩。另外，所述接合特征件114以平滑的曲率半径的转变成成形玻璃基材102，以最大程度减小或者削弱接合特征件114与成形玻璃基材102主体之间的应力集中点。
在一个实施方式中，接合特征件通过机械加工(即通过研磨、铣削、激光烧蚀等)在成形玻璃基材中形成图3D-3L所示的接合特征件。在另一个实施方式中，可以在由熔融玻璃形成成形玻璃基材的时候，通过热成形工艺在所述成形玻璃基材的周围边缘内形成所述接合特征件。
再来看图1，与成形玻璃基材102的周围边缘连接的聚合物包覆模塑体104通常包含可注塑的聚合物材料。适合用来形成所述聚合物包覆模塑体104的可注塑聚合物材料包括但不限于：热塑性树脂，包括聚苯乙烯(PS)，高抗冲PS，聚碳酸酯(PC)，尼龙(有时候称作聚酰胺(PA))，聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)(ABS)，PC-ABS掺混物，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和PBT共聚物，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及PET共聚物，聚烯烃(PO)，其包括聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，环状聚烯烃(环状-PO)，改性的聚环氧丙烷(mPPO)，聚氯乙烯(PVC)，丙烯酸类聚合物，包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，热塑性高弹体(TPE)，聚醚酰亚胺(PEI)以及这些聚合物互相的掺混物。合适的可注塑的热固性聚合物包括环氧树脂、丙烯酸类树脂、苯乙烯类树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂以及硅酮树脂。所述聚合物可以包含抗冲改性剂、阻燃剂、UV抑制剂、防静电剂、脱模剂、填料，包括玻璃、金属或碳纤维或颗粒(包括球体)、滑石、粘土或云母，以及着色剂。
在一个实施方式中，所述聚合物包覆模塑体104完全或部分地在所述成形玻璃基材的第一面106或第二面108中的至少一个之上延伸。例如，图3A-3C所示的实施方式的示意图中，聚合物包覆模塑体104从成形玻璃基材102的周围边缘在第一面106和第二面108之上都部分延伸选定的距离L(如图3A所示)，而图3H和3J显示的实施方式的示意图中，聚合物包覆模塑体在成形玻璃基材102的整个第二面108之上延伸。在一些所述聚合物包覆模塑体在成形玻璃基材102的至少一个或两个面106、108上部分延伸选定的距离L的实施方式中，该选定的距离L可以约为1.0-10毫米。在其它的实施方式中，所述选定的距离L可以约为2-6毫米。所述选择的距离L最终取决于所述玻璃制品的最终应用。
在另外的实施方式中，例如当成形的玻璃基材102包括如上文所述的接合特征件的时候，可以形成所述聚合物包覆模塑体104，使得如上文所述，所述聚合物包覆模塑体104与所述成形玻璃基材102的第一面106或第二面108中的至少一者齐平。例如，图3D-3I和3L显示具有接合特征件114的成形玻璃基材102的一些实施方式，其中聚合物包覆模塑体104与成形玻璃基材102的第一面106齐平。在本文中，术语″齐平″表示成形玻璃基材102的表面(第一面106或第二面108)到聚合物包覆模塑体104之间的过渡是平滑而连续的，在成形玻璃基材102和聚合物包覆模塑体104之间没有任何显著的形貌变化。
下面来看图3A-3E和图3G-3L，所述聚合物包覆模塑体104可以形成有至少一种连接件，用来将所述玻璃制品与外壳或类似的结构连接。例如，在图3A、3D和3H-3L所示的实施方式中，所述聚合物包覆模塑体104一体化地形成了机械连接件112，该机械连接件可以与外壳、装置内地相应的连接件相配合，使得玻璃制品连接于所述外壳或装置。在图3A-3E以及图3G-3L所示的机械连接件112的实施方式中，所述机械连接件112是从聚合物包覆模塑体104延伸的直角形脊形件。所述机械连接件可以容纳在具有相应的形状以及合适尺寸的通道内，使得机械连接件112与所述通道形成静配合。或者，所述机械连接件可以适当地设置尺寸，使得可以采用粘合剂、超声焊接或者类似的连接技术将机械连接件与相应的通道连接。在一个实施方式中(图中未显示)，所述机械连接件112可以包括一个或多个具有倒钩的凸出件或延伸件，形成从所述机械连接件112延伸出来的挠性夹。所述挠性夹可以与外壳或装置内相应的开口通过界面相连，使得所述玻璃制品以可释放的方式连接于所述外壳或者装置。
下面来看图3C和3E，在另一个实施方式中，在聚合物包覆模塑体104中形成的连接件可以是一体化形成在聚合物包覆模塑体104中的通道116。所述通道116可以适当地设定尺寸，以接受外壳、装置甚至其他玻璃制品上的机械连接件(例如图3A-3E和图3G-3L所示的机械连接件112)，使得所述玻璃制品与该对象连接。因此，应当理解，通道116可以设定尺寸，使得通道116和机械连接件互相形成静配合。或者，所述通道116可以适当地设置尺寸，使得可以采用粘合剂、超声焊接或者类似的连接技术将所述通道与相应的机械连接件连接。在一个实施方式中(图中未显示)，所述通道可以包括一个或多个开口，用来接受从机械连接件延伸出来的一个或多个挠性夹的具有倒钩的凸出件或延伸件。所述开口可以与外壳或装置内相应的挠性夹通过界面相连，使得所述玻璃制品以可释放的方式连接于所述外壳或者装置。
参见图3B和3G，在另一个实施方式中，所述连接件是预先形成的连接件，其与所述聚合物包覆模塑体一起模塑。例如，在图3B和3G所示的实施方式中，所述聚合物包覆模塑体104与从聚合物包覆模塑体延伸出来的金属连接件118一起模塑。在一个实施方式中，所述金属连接件118可以形成具有一个或多个孔的形式(图中未显示)，这些孔可以用来将所述金属连接件118和结合的玻璃制品与外壳、装置等相连，使得所述玻璃制品与之结合。在另一个实施方式中，所述金属连接件118可以适当地设定尺寸，以便与外壳、装置等之内设置的相应的连接件，例如通道等形成静配合。在另一个实施方式中(图中未显示)，所述金属连接件可以用来将电源与成形玻璃基材的第一表面或第二表面之一上施涂的涂层电连接。例如可以将一条或多条电引线(图中未显示)与成形玻璃基材的一个或两个表面电连接，并模塑聚合物包覆模塑体，使得金属连接件与所述电引线电连接，并且由此与成形玻璃基材的面电连接。
虽然图3A-E和3G-3L已经显示了具体的连接件的实施方式，但是应当理解，可以形成(即模塑或者共同模塑)具有各种构型的不同种类的连接件的聚合物包覆模塑体104。另外，还应当理解，模塑的连接件或者与所述聚合物包覆模塑体共同模塑的连接件可以是机械连接件或者电连接件。
下面来看图4，图中显示了注塑模具200的一个实施方式。所述注塑模具200可以用来形成如上文所述包括成形玻璃基材102和聚合物包覆模塑体104的玻璃制品。所述注塑模具200通常包括第一半体202和第二半体204。所述注塑模具200的第一半体202形成具有模具腔体203，该模具腔体203通过入口端205与聚合物材料源(图中未显示)流体连通。所述注塑模具200的第二半体204成形为与第一半体202配合，从而在将聚合物材料注入所述注塑模具200的时候，密封所述模具腔体203。在本文所述的实施方式中，所述注塑模具200由金属材料形成，所述金属材料包括但不限于钢、铝等。在一个实施方式中(图中未显示)，所述注塑模具包括冷却系统，用来对通过入口端205注入模具的加热的聚合物材料进行冷却。在另一个实施方式中(图中未显示)，所述注塑模具的第一半体以及/或者所述注塑模具的第二半体可以包括一个或多个真空端口，用来将成形的玻璃基材固定于所述注塑模具。
下面来看图4和5A-5C，所述模具腔体203形成具有围绕中心基架207延伸的流动通道206。在所述基架207上设置柔性层208，从而在注塑工艺过程中对成形的玻璃基材(图中未显示)提供缓冲，保护成形的玻璃基材使其免受破坏。例如，在一些实施方式中，成形的玻璃基材是由强化玻璃形成的，模具腔体内模具表面中的表面不规则结构(即划痕、毛刺、表面粗糙等)有可能从模具凸起大于压缩应力层深度d的高度。如果在注塑工艺过程中，这些表面不规则结构被挤压通过所述压缩应力层，则成形的玻璃基材会发生破坏(即破碎)。因此，所述柔性层208用作所述注塑模具200的第一半体与成形玻璃基材之间的界面，以防止成形玻璃基材在注塑工艺过程中受到破坏。例如，图5A显示注塑模具的第一半体202a的一个实施方式，其中柔性层208设置在模具腔体的基架207上。在一个实施方式中，所述柔性层208由具有弹性的柔性材料形成，所述材料包括例如橡胶材料或者其它的类似的可弹性形变且可回复的材料。在另一个实施方式中，所述柔性层208由弹性的柔性材料形成，所述材料具有与成形玻璃基材相对的粘合剂层。所述粘合剂材料层有助于在注塑工艺过程中将成形玻璃基材固定在模具腔体203中。在一些实施方式中，所述柔性层208的弹性模量小于2000MPa。在其它的实施方式中，所述柔性层208的弹性模量小于200MPa。在另外的实施方式中，所述柔性层208的弹性模量小于200MPa且大于1MPa。在另一个实施方式中，所述柔性层208的厚度小于1毫米。在另一个实施方式中，所述柔性层208的厚度小于1毫米且大于0.01毫米。
虽然图中显示和文字描述了将柔性层208设置在所述模具腔体203之内，但是应当理解，在其它的实施方式中，所述柔性层208可以以可拆洗的形式连接于所述成形玻璃基材102，使得当将所述成形玻璃基材102置于模具腔体203内的时候，所述柔性层208位于成形玻璃基材102以及注塑模具的第一半体的基架207之间。在其它的实施方式中，如图6B所示，还可以将透性层设置在所述成形的玻璃基材以及注塑模具200的第二半体204b之间。
下面来看图5B，图中显示了注塑模具的第一半体202b的一个实施方式的截面图。在图5B所示的实施方式中，所述注塑模具的第一半体202b内的流动通道206形成有连接件特征件210。连接件特征件210用来形成如图3A等所示的具有连接件的聚合物包覆模塑体。在图5B所示的实施方式中，所述连接件特征件210是形成于流动通道206内的方形通道。或者，当如图5B所示，连接件特征件210是通道的时候，可以将预先形成的连接件块体(例如图3B和3G所示的金属连接件)插入所述连接件特征件210内，在所述预先形成的连接件块体周围形成聚合物包覆模塑体，使得预先形成的连接件块体在聚合物包覆模塑体内一体化，如图3B和3G所示。
虽然图5B显示了通道形式的连接件特征件210，但是应当理解，所述连接件特征件可以具有其它的形状和/或形式。例如，图5C显示了在注塑模具的第一半体的模具腔体203内的流动通道206内形成的连接件特征件212的另一个实施方式。在此实施方式中，所述连接件特征件212是从流动通道206延伸出来的脊形件。如图3C和3E所示，所述脊形件可以用来在聚合物包覆模塑体内形成通道或沟槽形式的连接件。
下面来看图6A，为了形成包括具有聚合物包覆模塑体的成形玻璃基材102的玻璃制品，首先将成形玻璃基材102放置在注塑模具的第一半体202a的模具腔体102内，成形的玻璃基材102位于基架207上，使得柔性层208位于成形玻璃基材102和基架207之间。在此实施方式中，所述成形玻璃基材102的周围边缘包括接合特征件114，所述注塑模具的第二半体204a以一定的方式成形，使得所得的聚合物包覆模塑体(图中未显示)与成形玻璃基材的第一面106齐平。
然后，通过入口端口205(如图4所示)将聚合物材料211注入模具腔体内，填充流动通道206，在成形玻璃基材102裸露部分周围顺应形状。在将注塑模具的第一半体202a保持在固定位置的同时，对注塑模具的第二半体204a施加作用力F。对注塑模具的第二半体204a施加的作用力F使得注塑模具的第二半体204a坐落于某腔体内，使得注塑模具的第二半体204a与第一半体202a密封，以确保聚合物材料211围绕成形玻璃基材102流动，包封成形玻璃基材102的裸露部分。图6A所示的注塑模具的第一半体202a和第二半体204a制得了与图3F所示类似的包括具有聚合物包覆模塑体的成形玻璃基材的玻璃制品。
下面来看图6B，图中显示了注塑工艺的一个实施方式。在此实施方式中，所述注塑模具的第一半体202b和第二半体204b进行成形，制得与图3A所示类似的包括具有聚合物包覆模塑体的成形玻璃基材的玻璃制品。在此实施方式中，首先将成形玻璃基材102放置在注塑模具的第一半体202b的模具腔体内，使得成形玻璃基材102位于基架207上，柔性层位于成形玻璃基材102和基架207之间。如上文所述，所述成形玻璃基材的周围边缘基本上是直角形的。但是在此实施方式中，所述注塑模具的第二半体204b形成具有肩部213的形式，允许聚合物材料在成形玻璃基材102的第一面106的一部分之上流动。另外，在此实施方式中，将柔性层208置于所述成形玻璃基材102的第二面108和基架207之间，并且另外的柔性层208置于成形玻璃基材102的第一面106和注塑模具的第二半体204之间。然后，在对注塑模具施加作用力的同时，将聚合物材料211注入流动通道206中，使得聚合物材料填充所述流动通道以及连接件特征件210。
虽然本文中描述了通过注塑工艺形成包括成形玻璃基材以及聚合物包覆模塑体的玻璃制品，但是应当理解也可以采用其它的聚合物模塑技术。例如，在一个实施方式中(图中未显示)，可以使用可紫外固化的聚合物材料，用传递模塑技术形成玻璃制品。
下面来看图7A和7B，图中显示了一种玻璃制品100，该制品包括成形玻璃基材102和聚合物包覆模塑体104，该制品设置用于安装在外壳300上(图7A)以及已经安装在外壳300上(图7B)以形成组合件400。所述外壳300可以具有设置在其上的一个或多个电子器件(图中未显示)。在此实施方式中，所述成形玻璃基材102形成具有接合特征件114，使得聚合物包覆模塑体104与成形玻璃基材102的第一面106齐平。所述聚合物包覆模塑体104一体化形成有机械连接件112，以使得玻璃制品100与外壳300对齐并连接。更具体来说，在图7A和7B所示的实施方式中，所述聚合物包覆模塑体104的机械连接件112与外壳300中形成的通道302相对应，并且与该通道302相互配合。
为了形成组合件400，玻璃制品100相对于外壳300设置，使得机械连接件112与外壳300中的通道302对齐，如图7A所示。在一个实施方式中，可以对所述接合特征件、聚合物包覆模塑体、通道和/或外壳施涂粘合剂或者类似的接合材料，以进一步促进玻璃制品100与外壳300的结合。然后将所述玻璃制品和外壳压在一起，使得聚合物包覆模塑体104的机械连接件112与外壳300中的通道302接合，如图7B所示，形成组合件400。在一个实施方式中，如图7B所示，所述机械连接件112与外壳300内的通道302静配合。但是，在其它的实施方式中(图中未显示)，所述机械连接件112可以包括夹子或类似的连接件，这些夹子或类似的连接件与外壳300内的固定件或者开口机械配合，将玻璃制品100固定于外壳300。在其它的实施方式中，可以通过将所述机械连接件超声焊接于外壳，对聚合物包覆模塑体104的机械连接件112和外壳300之间的连接进行强化。在另外的实施方式中，所述聚合物包覆模塑体可以形成具有通道的形式(如图3C和3E所示)，所述外壳可以形成具有与所述通道对应的机械连接件的形式。可以将图7B所示的组合件400结合在各种电子装置中。作为非限制性的实施例，所述组合件可以在电子装置中作为外罩，所述电子装置包括例如移动电话、平板电脑、笔记本电脑、器具、汽车头灯、个人音乐播放器、电子书阅读器、便携式计算器、计算机鼠标顶罩等。其它的应用可以包括医药包装和测试设备，生物分析和细胞培养设备。
虽然图7B显示了玻璃制品100与外壳300结合，但是应当理解，在其它的实施方式中，所述玻璃制品100可以与第二玻璃制品连接，从而形成包括两个玻璃制品的组合件，在所述两个玻璃制品之间可以设置一个或多个电子装置。
现在应当理解，可以用本文所述的方法来制造一种玻璃制品，该玻璃制品包括成形玻璃基材，聚合物包覆模塑体与所述成形玻璃基材的周围的至少一部分连接。所述聚合物包覆模塑体能够保护成形玻璃基材的边缘，改进成形玻璃基材的耐久性，同时在制造成形玻璃基材的过程中不需要特殊的边缘精整化。对玻璃基材的边缘的精整是耗时而且有些高成本的工艺，在此精整过程中，除去了在使用过程中可能会对成形玻璃基材造成破坏的边缘缺陷(例如微裂)。通过如本文所述在成形玻璃基材上使用聚合物包覆模塑体，可以简化(例如仅仅用粒度100-600的砂轮进行粗研磨)或者省去边缘精整，从而降低生产成本。另外，通过使用与玻璃制品中的成形玻璃基材边缘连接的聚合物包覆模塑体，能够对成形玻璃基材的边缘加以缓冲和保护作用，使其免于受到例如由于玻璃制品落到硬的表面上造成的突然的破坏。
本文所述的玻璃制品将玻璃和塑料的有益性质结合在同一个制品中。具体来说，将以精确尺寸控制的条件下把聚合物成形为复杂形状的能力与玻璃的高强度、抗冲性、耐久性和高温特性结合在同一个制品中，该制品可以用于各种应用。例如，所述玻璃的高温特性使得玻璃制品能够很容易地结合在例如汽车的卤素头灯中，其中头灯的工作温度很高。将玻璃结合入制品中的其它的优点包括透明度、尺寸稳定性、化学惰性、热稳定性、防空气和气体透过性、防紫外降解和耐划擦性。在一些实施方式中，可以结合对某些波长的光不透明的成形玻璃基材。在其它的实施方式中，通过使用成形玻璃基材有助于将精细的表面结构结合入玻璃的表面，形成适合用于例如触摸屏或显示屏的防眩光和/或低磨擦性表面。
另外，本文所述的实施方式有助于将具有高抗冲性的重量轻薄的片状形式的玻璃基材与可以精确模塑的聚合物材料相结合，从而使得玻璃制品具有聚合物的重量轻的特点，但是为玻璃增添了抗冲性、强度和耐久性。
本领域的技术人员显而易见的是，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改和变动。因此，本文所述的各种实施方式的改良和变化，只要包括在所附权利要求书及其等价内容的范围之内，都包括在本发明范围之内。

Claims (20)

1.一种用作电子装置中的罩子的玻璃制品，所述玻璃制品包括：
成形玻璃基材，所述成形玻璃基材包括第一面、第二面和周围边缘，所述周围边缘的至少一部分包括从所述第一面偏移的接合特征件；以及
聚合物包覆模制体，其与所述成形玻璃基材的周围边缘的接合特征件相连接。
2.如权利要求1所述的玻璃制品，其特征在于，所述聚合物包覆模塑体与所述成形玻璃基材的第一面齐平。
3.如权利要求1所述的玻璃制品，其特征在于，所述聚合物包覆模塑体一体化地形成有至少一个连接件。
4.如权利要求1所述的玻璃制品，其特征在于，所述接合特征件包括在所述成形玻璃基材周围边缘内形成的舌形件。
5.如权利要求1所述的玻璃制品，其特征在于，所述聚合物包覆模塑体从所述成形玻璃基材的周围边缘向内、在所述成形玻璃基材的第一面或第二面中的至少一个之上延伸选定的距离。
6.如权利要求1所述的玻璃制品，其特征在于，所述成形玻璃基材的厚度约为0.2-2毫米。
7.如权利要求1所述的玻璃制品，其特征在于，所述成形玻璃基材包括压缩层，所述压缩层的压缩力大于10MPa。
8.如权利要求7所述的玻璃制品，其特征在于，所述压缩层的厚度约大于15微米。
9.如权利要求1所述的玻璃制品，其特征在于，所述成形玻璃基材包括热钢化玻璃、化学钢化玻璃、层叠玻璃、或者它们的组合。
10.一种用作电子装置中的罩子的玻璃制品，所述玻璃制品包括：
成形玻璃基材，所述成形玻璃基材包括第一面、第二面和周围边缘；
聚合物包覆模塑体，所述聚合物包覆模塑体一体化地形成有至少一个连接件，所述聚合物包覆模塑体与所述成形玻璃基材的周围边缘的至少一部分相连接。
11.如权利要求10所述的玻璃制品，其特征在于，所述至少一个连接件是机械连接件。
12.如权利要求10所述的玻璃制品，其特征在于，所述至少一个连接件是电连接件。
13.如权利要求10所述的玻璃制品，其特征在于：
所述成形玻璃基材的周围边缘的至少一部分包括从所述成形玻璃基材的第一面或第二面中的至少一个偏移的接合特征件；
所述聚合物包覆模塑体与所述接合特征件相连接。
14.一种制造包括聚合物包覆模塑件的玻璃制品的方法，所述方法包括：
形成成形玻璃基材，所述成形玻璃基材包括第一面、第二面和周围边缘；
将所述成形玻璃基材设置在于注塑模具的第一半体中形成的模具空腔内，在所述成形玻璃基材和所述注塑模具的第一半体之间设置有柔性层；
将所述注塑模具的第二半体与所述注塑模具的第一半体相接合；以及
将聚合物材料注入所述注塑模具以形成聚合物包覆模塑体，所述聚合物包覆模塑体与所述成形玻璃基材的周围边缘的至少一部分相连接。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述柔性层包含弹性可回复性材料。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将第二柔性层设置在所述成形玻璃基材和所述注塑模具的第二半体之间。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述成形玻璃基材的周围边缘上形成的接合特征件，所述接合特征件从所述成形玻璃基材的第一面或第二面中的至少一个偏移。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述接合特征件是舌形件或斜切边缘。
19.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述模具腔体包括至少一个连接件特征件，使得所述聚合物包覆模塑体形成有至少一个连接件。
20.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在将聚合物材料注入模具腔体之前，将连接件部件设置在所述模具腔体中，使得所述连接件部件与所述聚合物包覆模塑体共同模塑。
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