CN109518129A - 曲面玻璃的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种曲面玻璃的制备方法，包括：提供平板玻璃和侧边玻璃，在所述平板玻璃和侧边玻璃的待键合侧面各镀制一SiO2层，使所述平板玻璃和侧边玻璃的侧面平坦化；将所述平坦化的平板玻璃和侧边玻璃进行真空热键合，然后采用CNC刀具对键合后的玻璃结合体进行切削，以得到所需外形的曲面玻璃。本发明在将用于制备曲面玻璃的玻璃基材进行真空热键合之前，先在预键合处各镀制一SiO2层，这样可降低玻璃基材的表面粗糙度，提升其平坦程度，从而在进行键合时避免或降低出现气泡，提高了键合强度。

Description

曲面玻璃的制备方法
技术领域
本发明涉及曲面玻璃技术领域，尤其涉及一种曲面玻璃的制备方法。
背景技术
曲面玻璃是指边缘弯曲的玻璃，将曲面玻璃用于手机等电子设备的触摸屏，可提升屏幕和机身的整体视觉效果，更具视觉张力，且可提升手感。
现有的曲面玻璃的制备，通常是将平板玻璃与侧边玻璃直接采用真空热键合技术，或采用胶黏方式进行固定，然后采用CNC(Computer Numerical Control，计算机数字控制机床)工艺将四周的多余结构切削去除再进行表面抛光，即可得到所需外形的曲面玻璃(单边/对边/四边弯曲结构)。该制备工艺的成本低、曲面玻璃的设计灵活，热弯良率较高，但所用的两种玻璃原料的表面即使在进行抛光后，其微观形貌下依然较粗糙(如图1所示)，在将两种玻璃原料直接键合时容易在键合界面产生气泡，从而导致键合不牢固。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种曲面玻璃的制备方法，用于解决现有技术中将用于制备曲面玻璃的玻璃基材直接键合易在键合界面产生气泡的问题。
具体地，本发明提供了一种曲面玻璃的制备方法，包括以下步骤：
提供平板玻璃和侧边玻璃，在所述平板玻璃和侧边玻璃的待键合侧面各镀制一SiO2层，使所述平板玻璃和侧边玻璃的待键合面平坦化；
将所述平坦化的平板玻璃和侧边玻璃进行真空热键合，然后采用CNC刀具对键合后的玻璃结合体进行切削，以得到所需外形的曲面玻璃。
其中，所述平板玻璃上SiO2层的厚度为20-2000nm。
其中，所述侧边玻璃上SiO2层的厚度为20-2000nm。
所述平板玻璃和侧边玻璃上SiO2层的存在，可降低这两种玻璃基材的表面粗糙度，提升它们的平坦程度，从而在将它们进行键合时，可避免或降低出现气泡，提高了它们之间的键合强度。
其中，所述SiO2层是采用磁控溅射技术来镀制，选用Si靶作靶材，具体镀制过程如下：
(1)在镀膜之前，将磁控溅射设备的镀膜腔内的真空度抽至1.0×10-5～3.0×10- 5mbar；
(2)向所述镀膜腔内通入工作气体，控制所述镀膜腔的气压为1.6×10-5～3.6×10-3mbar；其中，所述工作气体为氩气和氧气的混合气体；
(3)开启Si靶，调整Si靶的靶功率为5～25kW，沉积生长SiO2，形成所述SiO2层。
采用该磁控溅射工艺制得的SiO2层的外观较均匀、平整、致密，且在玻璃基材上的附着力较好。
其中，所述平板玻璃的厚度为0.1～2mm。
其中，所述侧边玻璃的厚度为0.1～2mm。
优选地，所述平板玻璃的厚度小于所述侧边玻璃的厚度。这样可保证所得曲面玻璃的整体厚度较薄，且在弧边位置具备较深的下弯高度。
其中，所述真空热键合的具体过程如下：
(1)将平板玻璃和侧边玻璃置于一真空腔室内，采用上下压块分别压住平板玻璃和侧边玻璃，并控制所述上下压块施加到所述平板玻璃和侧边玻璃上的压强为0.1-10MPa；
(2)将所述真空腔室内的真空度抽至1.0×10-4～9×10-3Pa，然后将所述真空室内的温度升温至400-800℃进行键合。
控制真空热键合时的真空度、温度、施加的机械压力对应的压强在上述范围，可以使所述平板玻璃和侧边玻璃更紧密地键合在一起，进一步避免键合时出现气泡。
其中，在镀制所述SiO2层之前，还包括：对所述平板玻璃和侧边玻璃的待键合侧面进行抛光，并清洁。如此，平板玻璃和侧边玻璃的待键合面可以更充分地接触，提高键合效果。
其中，在所述切削之后，还包括对曲面玻璃进行表面抛光处理。如此，可得到表面光亮度较高的曲面玻璃。
其中，所述曲面玻璃包括单边弯曲、对边弯曲或四边弯曲结构。
其中，所述曲面玻璃的曲面半径为2-50mm。
其中，所述曲面玻璃的曲面所对应的圆心角为30-150°。
本发明提供的曲面玻璃的制备方法，在将玻璃基材进行真空热键合之前，先在玻璃基材(即，平板玻璃和侧边玻璃)的表面各镀制一层SiO2层，降低玻璃基材的表面粗糙度，提升其平坦程度，从而在将玻璃基材进行键合时，避免或降低出现气泡，提高了玻璃基材的键合强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。
图1为现有技术中用于制备曲面玻璃的平板玻璃与侧边玻璃的表面形貌示意图；
图2(a)是用于制备曲面玻璃的玻璃基材在键合前后的正视图；
图2(b)是图2(a)中(B)所示的玻璃基材在键合前后的侧视图；
图3(a)为本发明实施例中镀有SiO2层的平板玻璃和侧边玻璃的侧视图；
图3(b)为图3(a)中镀有SiO2层的平板玻璃和侧边玻璃在热键合后形成的玻璃结合体的侧视图；
图3(c)为对图3(b)玻璃结合体进行切削的示意图；
图3(d)为对图3(b)玻璃结合体进行切削后所得曲面玻璃的侧视图；
图4为本发明另一实施例中镀有SiO2层的平板玻璃和侧边玻璃的侧视图；
图5为本发明实施例中SiO2层的镀制过程示意图；
图6为本发明实施例中真空热键合的工艺示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。应当指出，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种曲面玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S10、提供平板玻璃和侧边玻璃，在所述平板玻璃和侧边玻璃的待键合侧面各镀一SiO2层，使所述平板玻璃和侧边玻璃的待键合面平坦化；
S20、将所述平坦化的平板玻璃和侧边玻璃进行真空热键合，然后采用CNC刀具对键合后的玻璃结合体进行切削，以得到所需外形的曲面玻璃。
步骤S10中，用于制备曲面玻璃的玻璃基材(如图2(a)和图2(b)所示)，包括平板玻璃10和侧边玻璃20。将曲面玻璃前驱体进行切削，即可得到所需外形的曲面玻璃。其中，当需要制备单边弯曲结构的曲面玻璃时，可选用一块侧边玻璃20；当需要制备对边弯曲结构的曲面玻璃时，可选用两块侧边玻璃20；当需要制备四边弯曲结构的曲面玻璃时，可选用四块侧边玻璃20。
进一步地，所用平板玻璃10、侧边玻璃20可采用一般的光学玻璃，透过率T≥92％，其材质可为钠钙玻璃、铝硅玻璃或硼硅玻璃等。优选地，所用平板玻璃10、侧边玻璃20的热膨胀系数要相差较小，最好为同种材质。
本发明实施例中以制备单边曲面玻璃为例进行说明，如图3(a)所示，平板玻璃10的厚度d1为0.1～2mm，进一步的，优选为0.3-1.2mm。侧边玻璃20的厚度d2为0.1～2mm，优选为0.3-1.2mm。平板玻璃10的厚度d1与侧边玻璃20的厚度d2可以相同也可以不同。作为优选，本实施例中的平板玻璃10的厚度d1小于侧边玻璃20的厚度d2，这样可保证所得曲面玻璃的整体厚度较薄，且在弧边位置具备较深的下弯高度。
步骤S10中，在镀SiO2层之前，还包括：对所述平板玻璃10和侧边玻璃20的待键合侧面进行抛光，并清洁。如此，平板玻璃10与侧边玻璃20的待键合侧面接触更充分，提高键合效果。
在本实施例中，所述平板玻璃10上镀制的SiO2层30的厚度d3为20-2000nm，进一步的，优选为100-500nm。所述侧边玻璃20上镀制的SiO2层30的厚度d4为20-2000nm，进一步的，优选为100-500nm。所述平板玻璃10和所述侧边玻璃20上镀制的SiO2层的厚度可以相等，也可以不等。
需要说明的是，在所述平板玻璃10和侧边玻璃20的待键合侧面上，既可以整面镀制SiO2层30(如图3(a)所示)，也可以只在玻璃基材的待键合侧面上的键合区域镀制SiO2层30(如图4所示)。
本申请中的“镀制”，是指沉积。在本实施例中，所述SiO2层30的镀制方式可以是化学气相沉积、物理气相沉积等，其中化学气相沉积包括但不限于热丝化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积等，物理气相沉积包括但不限于磁控溅射、真空蒸发、离子镀(例如电弧离子镀、射频离子镀)等。优选采用磁控溅射方式形成，这样可以形成外观均匀致密的膜层表面，且SiO2层的附着力较高。
在本实施例的步骤S10中，所述SiO2层30是采用磁控溅射技术制备，选用Si靶作靶材，参阅图5，其具体制备过程示例如下：
S101：在镀膜之前，将磁控溅射设备的镀膜腔内的真空度抽至1.0×10-5～3.0×10-5mbar；
S102：向所述镀膜腔内通入工作气体，控制镀膜腔的气压为1.6×10-5～3.6×10- 3mbar，其中，所述工作气体为氩气和氧气的混合气体；
S103：开启Si靶，调整所述Si靶的靶功率为5～25kW，沉积生长SiO2，形成所述SiO2层。
在S101的基础上若使步骤S102中镀膜腔的气压达到1.6×10-5～3.6×10-3mbar，可通过调整通入的纯度达到5N(5N表示气体纯度为99.999％)的工作气体(例如氩气、氧气)的流量来实现。
可选地，步骤S103中，所述控制SiO2的沉积速率为0.2～0.4nm/s。根据所需SiO2层的厚度，可相应调整沉积时间。优选地，所述沉积时间为60-900s。
步骤S102和S103中，镀膜时的气压、溅射功率、溅射时间、沉积速率等具体参数根据实际所需SiO2层的厚度进行调整，并不限于上述所示出的参数范围。
参阅图6，步骤S20中，所述真空热键合的具体过程如下：
S201：将平板玻璃10和侧边玻璃20置于一真空腔室内，采用上下压块分别压住平板玻璃10和侧边玻璃20，并控制所述上下压块施加到所述平板玻璃10和侧边玻璃20上的压强为0.1-10MPa；
S202：将所述真空腔室内的真空度抽至1.0×10-4～9×10-3Pa，然后将所述真空室内的温度升温至400-800℃，进行键合。
控制真空热键合时的真空度、温度、施加的机械压力对应的压强在上述范围，可以使所述平板玻璃和侧边玻璃更紧密地键合在一起，进一步避免键合时出现气泡。
S201中是可以采用一上压块来压住平板玻璃10，采用一下压块来压住侧边玻璃20。S202中，所述真空热键合时的温度可优选为600-800℃。
图3(b)为镀制有SiO2层30的平板玻璃10和镀制有SiO2层30的侧边玻璃20在热键合后形成的玻璃结合体的示意图。从图3(b)可以看出，在两玻璃基材的键合处不存在气泡，这说明两玻璃基材之间的键合较紧密。
步骤S20中，在采用CNC刀具对热键合后的玻璃结合体进行切削时，可根据所需外形的曲面玻璃来选择切削位置及角度。如图3(c)所示，图中较粗的线即为两条切削线。将热键合后形成的玻璃结合体进行切削后，所得曲面玻璃的结构如图3(d)所示。
进一步地，步骤S20中，在进行所述CNC切削之后，还包括对切削后所得的曲面玻璃进行表面抛光处理，以形成表面光亮的曲面玻璃。
如图3(d)所示，所得曲面玻璃的曲面(一般为弧形曲面)半径R可根据具体的设计需要来选择，一般不小于0.5mm，以免提高CNC加工的难度和成本。优选为2-50mm，进一步优选为5-20mm。一般曲面半径R越大，该曲面玻璃的整体弧度效果较不明显，但加工较容易。
其中，所得曲面玻璃的曲面所对应的圆心角θ1为30-150°，优选60-120°。
本发明实施例提供的曲面玻璃的制备方法，在将玻璃基材(平板玻璃10和侧边玻璃20)进行真空热键合之前，先在玻璃基材的表面各镀制一层SiO2层30，降低玻璃基材的表面粗糙度，提升其平坦程度，从而在将玻璃基材进行键合时，再基于玻璃基材中的主体成分也含SiO2，平坦层SiO2与玻璃基材的整体结合效果较好，避免或降低出现气泡，提高键合强度。此外，玻璃基材上SiO2层30的存在，还能在键合过程中，避免热应力等对玻璃基材的损伤。SiO2层30与玻璃基材的折射率较接近，不易在结合界面出现界面反射，这使得界面结合处不明显，不影响曲面玻璃的外观一体化效果。
如图3(d)所示，本发明一实施例中的曲面玻璃，包括第一玻璃本体110和与第一玻璃本体110连接的第二玻璃本体120，第一玻璃本体110和第二玻璃本体120的连接区域的截面为弧形，该弧形连接区域包括共圆心的内弧线和外弧线。第一玻璃本体110设有第一连接面，第二玻璃本体120设有第二连接面(图未示出两个连接面的标号)，第一连接面与第二连接面上均设有SiO2层30；第一连接面与第二连接面通过SiO2层30相键合，且第一连接面111与第二连接面121的键合位置在所述弧形连接区域的内弧线和外弧线之间。
其中，所述第一连接面上SiO2层30的厚度为20-2000nm；所述第二连接面上SiO2层30的厚度为20-2000nm。第一连接面上SiO2层30的厚度与第二连接面上SiO2层30的厚度可以相等，也可以不等。
其中，所述曲面玻璃包括单边弯曲、对边弯曲或四边弯曲结构。所述曲面玻璃的曲面半径为2-50mm。所述曲面玻璃的曲面所对应的圆心角为30-150°。
需要说明的是，根据上述说明书的揭示和和阐述，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些等同修改和变更也应当在本发明的权利要求的保护范围之内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种曲面玻璃的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
提供平板玻璃和侧边玻璃，在所述平板玻璃和侧边玻璃的待键合侧面各镀制一SiO2层，使所述平板玻璃和侧边玻璃的待键合面平坦化；
将所述平坦化的平板玻璃和侧边玻璃进行真空热键合，然后采用CNC刀具对键合后的玻璃结合体进行切削，以得到所需外形的曲面玻璃。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述平板玻璃上SiO2层的厚度为20-2000nm。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述侧边玻璃上SiO2层的厚度为20-2000nm。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述SiO2层是采用磁控溅射技术来镀制，选用Si靶作靶材，具体镀制过程如下：
(1)在镀膜之前，将磁控溅射设备的镀膜腔内的真空度抽至1.0×10-5～3.0×10-5mbar；
(2)向所述镀膜腔内通入工作气体，控制所述镀膜腔的气压为1.6×10-5～3.6×10- 3mbar；其中，所述工作气体为氩气和氧气的混合气体；
(3)开启Si靶，调整Si靶的靶功率为5～25kW，沉积生长SiO2，形成所述SiO2层。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述平板玻璃的厚度为0.1～2mm，所述侧边玻璃的厚度为0.1～2mm。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述平板玻璃的厚度小于所述侧边玻璃的厚度。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述真空热键合的具体过程如下：
(1)将平板玻璃和侧边玻璃置于一真空腔室内，采用上下压块分别压住平板玻璃和侧边玻璃，并控制所述上下压块施加到所述平板玻璃和侧边玻璃上的压强为0.1-10MPa；
(2)将所述真空腔室内的真空度抽至1.0×10-4～9×10-3Pa，然后将所述真空室内的温度升温至400-800℃进行键合。
8.如权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，在镀制所述SiO2层之前，还包括：对所述平板玻璃和侧边玻璃的待键合侧面进行抛光，并清洁；
其中，在所述切削之后，还包括对曲面玻璃进行表面抛光处理。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述曲面玻璃的曲面半径为2-50mm。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述曲面玻璃的曲面所对应的圆心角为30-150°。
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