CN104253884A - 外壳及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种外壳，包括一陶瓷基体，该陶瓷基体包括内表面及与该内表面相反的外表面，该外壳还包括结合于该陶瓷基体的内表面的缓冲层，该缓冲层由树脂制成，该陶瓷基体内埋设有金属电子零件，该陶瓷基体的烧结温度低于该电子零件的熔点。本发明还提供一种上述外壳的制造方法。

Description

外壳及其制造方法
技术领域
本发明是关于一种移动终端的外壳及其制造方法。
背景技术
现今手机等移动终端的外壳大多由树脂或金属制成。就金属外壳而言，虽然具有较好的机械强度，但金属外壳对电磁波有屏蔽作用，对于一些具有无线信号的发射和接收功能的移动终端（比如手机、可无线上网的平板电脑）来说，不能满足其信号接收和发射要求。树脂外壳虽然能满足上述移动终端的信号接收和发射要求，但容易被磨损。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种耐磨损、且能满足信号接收与发射要求的外壳。
另外，还有必要提供一种上述外壳的制造方法。
一种外壳，包括一陶瓷基体，该陶瓷基体包括内表面及与该内表面相反的外表面，该外壳还包括结合于该陶瓷基体的内表面的缓冲层，该缓冲层由树脂制成，该陶瓷基体内埋设有金属电子零件，该陶瓷基体的烧结温度低于该电子零件的熔点。
一种外壳的制造方法，包括如下步骤：
将陶瓷粉末材料、粘合剂及有机溶剂混合制得陶瓷浆；
由所述陶瓷浆制得多个生胚薄片；
于其中至少一所述生胚薄片上印刷图案化的金属油墨层，该金属油墨层包括金属粉末及有机粘膏；
将所述多个生胚薄片堆叠形成一积层体，所述形成有该金属油墨层的生胚薄片上至少堆叠一个生胚薄片，并对该积层体进行压合；
对积层体进行高压成型以获得所需的三维形状，并去除余料，获得外壳生胚；
以低于外壳生胚烧结温度的温度对外壳生胚进行加热，以去除外壳生胚中的粘合剂及该金属油墨层中的有机粘膏，该金属油墨层中的金属于该外壳生胚中形成电子零件；
以外壳生胚的烧结温度对外壳生胚进行烧结，以获得陶瓷基体，该陶瓷基体包括一内表面及相反的外表面；
将陶瓷基体作为嵌件放置于注射模具中，于注塑模具中注射熔融的树脂与陶瓷基体的内表面结合，树脂冷却后形成缓冲层。
上述外壳的制作方法通过堆叠多层陶瓷生胚薄片然后烧结的方式制得该陶瓷基体，其中可将应用该外壳的移动终端的某些电子零件如天线、电容的内电极、印刷电路等制作于该陶瓷生胚薄片上，从而将这些电子零件封装于陶瓷基体内，可节约移动终端的空间，有利于移动终端的小型化。另外，通过嵌件注塑方式于该陶瓷基体的内表面上形成该缓冲层，可吸收外壳对移动终端内部电子零部件的冲击力，并可通过嵌件注塑成型卡扣等装配结构，实现外壳与移动终端的装配。再者，该外壳的外层为陶瓷，经久耐磨，内层为树脂，可满足移动终端的信号接收与发射要求。
附图说明
图1为本发明较佳实施例外壳的立体示意图。
图2为图1沿II-II线的剖视示意图。
图3为本发明较佳实施例外壳的制造方法的流程图。
主要元件符号说明
外壳 100
陶瓷基体 10
内表面 101
外表面 102
电子零件 12
缓冲层 20
装配结构 22
装饰层 30
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1及图2，本发明较佳实施例的外壳100可为手机、平板电脑等移动终端的外壳，本实施例以一手机后盖为例，包括陶瓷基体10及结合于陶瓷基体10内表面的缓冲层20。
该陶瓷基体10由多层陶瓷生胚薄片经堆叠后烧结而成。该陶瓷基体10主要由陶瓷材料组成。所述陶瓷材料可为二氧化锆、三氧化二钇及氧化铝的混合物，其中，二氧化锆的质量百分含量为85%-91%，三氧化二钇的质量百分含量为8%-13%、氧化铝的质量百分含量为1%-2%。在其它实施例中，陶瓷材料还可为以钛酸钡（BaTiO3）或钛酸锌镁（(Zn,Mg)TiO3）为主体的介电陶瓷材料。其中所述以钛酸锌镁为主体的介电陶瓷材料中钛酸锌镁的质量百分含量大约为63%-69%。该陶瓷基体10中还可添加有烧结助剂用于降低所述陶瓷材料的烧结温度。该烧结助剂可为熔点低于所述陶瓷材料的氧化物，如氧化铜、氧化锌、三氧化二硼以及锌硼玻璃等。本实施例中的烧结助剂为锌硼玻璃。具有上述组成的陶瓷基体10防摔防震性能较佳。该陶瓷基体10的厚度大约为0.06mm-2.0mm。陶瓷基体10包括内表面101及与内表面101相反的外表面102，该内表面101朝向使用该外壳100的移动终端内部。陶瓷基体10具有所需的三维形状。
请参阅图2，陶瓷基体10内埋设有电子零件12。该电子零件12可为天线、电容的内电极及印刷电路中的一种或几种，其材料可为银、银钯合金及钯中的一种。当该电子零件12为电容的内电极时此时，该陶瓷基材10的全部或部分与该电极组成为一电容。该电容可通过该内电极与使用该外壳的移动终端的电路板电连接，并与该移动终端的电池并联使用，可有效避免当电池电压低到接近系统关闭电压时因电流超载而提早关机的问题，提高电池可利用性。当该电子零件12为印刷电路时，其可作为移动终端的隐藏式主板，有利于移动终端产品的薄型化，同时可提高散热性能。当该电子零件12为电容的内电极与该陶瓷基体10构成一电容时，该陶瓷基体10的陶瓷材料为介电陶瓷材料，以满足介电性能要求。当该电子零件12由银钯合金形成时，可通过调整银与钯的含量配比使其具有较高的熔点，此时，该陶瓷基体10中也可不添加烧结助剂。
该缓冲层20由树脂形成，其通过模内注塑的方式与陶瓷基体10成型为一体。缓冲层20与陶瓷基体10的整个内表面101结合或者仅与陶瓷基体10的内表面101的部分区域结合。该缓冲层20上形成有外壳100的装配结构22。该装配结构22可为卡扣、卡钩、卡销及螺钉柱中的一种或几种。形成该缓冲层20的树脂可为聚氯乙烯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙烯睛-苯乙烯-丁二烯共聚合物、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯及聚丙烯聚合物中的一种或几种。
上述外壳100的陶瓷基体10具有较佳的防摔防震性能。通过注塑方式于陶瓷基体10内表面形成该缓冲层20，可容易地于缓冲层20上制得卡扣等装配结构22，从而实现该外壳100与移动终端的装配。
该外壳100还可于陶瓷基体10的外表面102上形成装饰层30，该装饰层30可为釉膜、油漆及油墨中的一种或几种的组合。
请一并参阅图3，上述外壳100的较佳实施例的制作方法包括以下步骤：
步骤S1，配制陶瓷浆。将陶瓷粉末材料、烧结助剂、粘合剂及有机溶剂混合制得陶瓷浆。所述陶瓷粉末材料可以为二氧化锆、三氧化二钇及氧化铝的混合物，其中二氧化锆的质量百分含量为85%-91%、三氧化二钇的质量百分含量为8%-13%、氧化铝的质量百分含量为1%-2%。该陶瓷粉末材料也可为以钛酸钡或钛酸锌镁为主体的介电陶瓷材料，其中以钛酸锌镁为主体的介电陶瓷材料中钛酸锌镁的质量百分含量大约为63%-69%。所述粘合剂可为聚乙二醇或聚乙烯醇缩丁醛。陶瓷粉末材料与粘合剂的质量配比为6:4至9:1。该烧结助剂可为熔点低于所述陶瓷材料的氧化物，如氧化铜、氧化锌、三氧化二硼以及锌硼玻璃等。本实施例中的烧结助剂为锌硼玻璃。该烧结助剂用于降低所述陶瓷材料的烧结温度，使陶瓷材料的烧结温度低于所述电子零件12的熔点，以避免所述电子零件12在后续的烧结过程中熔融。所述有机溶剂用于使陶瓷粉末颗粒分散均匀。有机溶剂可选用异丙醇与二甲苯的混合液。
步骤S2，成型生胚薄片，即利用薄带成型机或刮刀由所述陶瓷浆制得厚度大约为10μm-30μm的多个（两个或两个以上）生胚薄片。
步骤S3，于其中至少一所述生胚薄片上印刷图案化的金属油墨层。该金属油墨层具有所需的形状。该金属油墨层中包括金属粉末及有机粘膏。该金属粉末为银、银钯合金及钯中的一种。
步骤S4，堆叠生胚薄片。该步骤包括将所述多个生胚薄片堆叠形成一积层体，并在堆叠生胚薄片的过程中，在所述形成有该金属油墨层的生胚薄片上至少堆叠一个生胚薄片以将该金属油墨层覆盖保护；然后利用水压机对该积层体进行压合，使叠层后的多层生胚薄片能够紧密地结合。利用水压机对积层体进行压合，可使施加于积层体各部分的压力更为均匀。所述水压机施加于积层体的压力为30MPa-100MPa，压合时间为5-15分钟。本实施例的堆叠的生胚薄片的个数为2-50个。
步骤S5，高压成型。该步骤包括将步骤S04处理所得积层体用热压模具进行高压成型以获得所需的三维形状，然后去除余料，获得外壳生胚。所述高压成型对积层体施加的压力为30Kg/cm2-70Kg/cm2，施压持续时间为1-2分钟。高压成型时对热压模具加热至60-200℃。
步骤S6，低温烧结。低温烧结是以低于外壳生胚的烧结温度的温度对外壳生胚进行加热，以去除外壳生胚中的粘合剂。该步骤是以100℃/小时的升温速率对外壳生胚进行加热直至600℃，于600℃恒温6小时，然后自然冷却降温。低温烧结去除外壳生胚内的粘合剂以及可能残留的溶剂，腾出空间，使陶瓷晶体的晶界可因高温烧结时移动，以增加陶瓷密度，改善物理特性。低温烧结同时去除所述图案化的金属油墨层中有机粘膏，其中的金属在留在陶瓷內部形成该电子零件12。
步骤S7，高温烧结。高温烧结是以外壳生胚的烧结温度进行烧结，使原本为粉末的陶瓷粉转变成有机械性能的陶瓷烧结体，由此获得该陶瓷基体10。该步骤是以6.5℃/min的升温速率对经低温烧结的外壳生胚进行加热直至700℃，然后改以0.3℃/min-0.5℃/min的升温速率对外壳生胚进行加热直至到达外壳生胚的烧结温度，于该外壳生胚的烧结温度恒温2小时。未添加烧结助剂时，以钛酸锌镁为主体的陶瓷材料其烧结温度为950℃-1350℃，二氧化锆、三氧化二钇及氧化铝的混合陶瓷材料的烧结温度为1350℃-1750℃。当所述陶瓷粉末材料中添加烧结助剂时，该外壳生胚的烧结温度可降为800℃-1000℃，本实施例选950℃为烧结温度。该高温烧结过程中从700℃至烧结温度的升温段降低升温速率，以减缓陶瓷颗粒的结合速度，有效防止陶瓷基体10的转角等三维结构部位开裂问题。陶瓷基体10包括该内表面101及外表面102。
步骤S8，嵌件注塑形成该缓冲层20。该步骤是将陶瓷基体10作为嵌件放置于注射模具中，然后于注塑模具中注射熔融的树脂与陶瓷基体10的内表面结合，树脂冷却后形成所述缓冲层20。该缓冲层20上形成有所述卡扣、卡钩等电子装置外壳100的装配结构22。所述树脂可为聚氯乙烯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙烯睛-苯乙烯-丁二烯共聚合物、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯及聚丙烯聚合物中的一种或几种。
上述外壳100的制作方法还可包括于陶瓷基体10的外表面102上进行表面处理以获得装饰层的步骤。该表面处理可为上釉、喷涂油漆、印刷油墨中的一种或几种。
可以理解，在配制陶瓷浆时也可不加入烧结助剂，只要制得的外壳生胚的烧结温度低于形成所述电子零件12的金属粉末的熔点即可。
上述外壳100的制作方法通过堆叠多层陶瓷生胚薄片然后烧结的方式制得该陶瓷基体10，其中可将移动终端的某些电子零件12如天线、印刷电路等制作于该陶瓷生胚薄片上，从而将这些电子零件12封装于陶瓷基体10内，可节约移动终端的空间，有利于移动终端的小型化。另外，通过嵌件注塑方式于该陶瓷基体10的内表面101上形成该缓冲层20，可吸收外壳100对移动终端内部电子零部件的冲击力，并可通过嵌件注塑成型卡扣等装配结构，实现外壳100与移动终端的。再者，该外壳100的外层为陶瓷，经久耐磨，内层为树脂，可满足移动终端的信号接收与发射要求。

Claims (15)

1.一种外壳，包括一陶瓷基体，该陶瓷基体包括内表面及与该内表面相反的外表面，其特征在于：该外壳还包括结合于该陶瓷基体的内表面的缓冲层，该缓冲层由树脂制成，该陶瓷基体内埋设有电子零件，该陶瓷基体的烧结温度低于该金属电子零件的熔点。
2.如权利要求1所述的外壳，其特征在于：该陶瓷基体主要由以钛酸钡或钛酸锌镁为主体的陶瓷材料组成。
3.如权利要求1所述的外壳，其特征在于：该陶瓷基体主要由二氧化锆、三氧化二钇及氧化铝组成，二氧化锆的质量百分含量为85%-91%、三氧化二钇的质量百分含量为8%-13%、氧化铝的质量百分含量为1%-2%。
4.如权利要求2或3所述的外壳，其特征在于：该陶瓷基体中还包括有烧结助剂，该烧结助剂为熔点低于该陶瓷材料的烧结温度的氧化物。
5.如权利要求1所述的外壳，其特征在于：该陶瓷基体由多层陶瓷生胚薄片经堆叠后烧结而成。
6.如权利要求1所述的外壳，其特征在于：该缓冲层上形成有装配结构。
7.如权利要求6所述的外壳，其特征在于：该装配结构为卡扣、卡钩、卡销及螺钉柱中的一种或几种。
8.如权利要求1所述的外壳，其特征在于：该电子零件为天线、电容的内电极及印刷电路中的一种或几种。
9.一种外壳的制造方法，包括如下步骤：
将陶瓷粉末材料、粘合剂及有机溶剂混合制得陶瓷浆；
由所述陶瓷浆制得多个生胚薄片；
于其中至少一所述生胚薄片上印刷图案化的金属油墨层，该金属油墨层包括金属粉末及有机粘膏；
将所述多个生胚薄片堆叠形成一积层体，所述形成有该金属油墨层的生胚薄片上至少堆叠一个生胚薄片，并对该积层体进行压合；
对积层体进行高压成型以获得所需的三维形状，并去除余料，获得外壳生胚；
以低于外壳生胚烧结温度的温度对外壳生胚进行加热，以去除外壳生胚中的粘合剂及该金属油墨层中的有机粘膏，该金属油墨层中的金属于该外壳生胚中形成电子零件；
以外壳生胚的烧结温度对外壳生胚进行烧结，以获得陶瓷基体，该陶瓷基体包括一内表面及相反的外表面；
将陶瓷基体作为嵌件放置于注射模具中，于注塑模具中注射熔融的树脂与陶瓷基体的内表面结合，树脂冷却后形成缓冲层。
10.如权利要求9所述的外壳的制造方法，其特征在于：所述陶瓷粉末材料为二氧化锆、三氧化二钇及氧化铝的混合物，其中二氧化锆的质量百分含量为85%-91%、三氧化二钇的质量百分含量为8%-13%、氧化铝的质量百分含量为1%-2%。
11.如权利要求9所述的外壳的制造方法，其特征在于：该陶瓷粉末材料为以钛酸钡或钛酸锌镁为主体的介电陶瓷材料。
12.如权利要求9所述的外壳的制造方法，其特征在于：所述陶瓷料浆中还添加有烧结助剂，该烧结助剂为熔点低于该陶瓷粉末材料的烧结温度的氧化物。
13.如权利要求9所述的外壳的制造方法，其特征在于：所述以外壳生胚的烧结温度进行烧结的步骤是以6.5℃/min的升温速率对外壳生胚进行加热直至700℃，然后改以0.3℃/min-0.5℃/min的升温速率对外壳生胚进行加热直至到达外壳生胚的烧结温度，于该外壳生胚的烧结温度恒温2小时。
14.如权利要求9所述的外壳的制造方法，其特征在于：所述以低于外壳生胚烧结温度的温度对外壳生胚进行加热的步骤是以100℃/小时的升温速率对外壳生胚进行加热直至600℃，于600℃恒温6小时，然后自然冷却降温。
15.如权利要求9所述的外壳的制造方法，其特征在于：该金属油墨层中的金属粉末为银、银钯合金以及钯中的一种。
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