CN110324467B - 一种移动终端陶瓷复合中框及其制备方法 - Google Patents

一种移动终端陶瓷复合中框及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种移动终端陶瓷复合中框，包括陶瓷边框、金属中板，所述陶瓷边框和金属中板之间通过塑胶骨架实现连接，所述金属中板、陶瓷边框设有搭接结构，所述塑胶骨架两侧设有咬合结构，所述塑胶骨架一侧的咬合结构与陶瓷边框的搭接结构连接，所述塑胶骨架另一侧的咬合结构与金属中板的搭接结构连接。本发明中的陶瓷复合中框由陶瓷边框、金属中板进行模内注塑而成。中框外观面具有陶瓷温润如玉、坚硬耐磨的质感；可以根据天线设计需要，在陶瓷边框内部实现局部金属化，便于天线设计和布局，整体中框质感和效果绝佳。同时，本发明还公开一种所述移动终端陶瓷复合中框的制备方法。

Description

一种移动终端陶瓷复合中框及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种移动终端、电子产品中框，尤其是一种移动终端、电子产品陶瓷复合中框结构，而且在陶瓷边框上可以做局部天线。
背景技术
手机移动终端、智能手表、智能电器等电子产品发展日趋成熟，已成为人们生活和工作中不可缺少的物品。现主流手机中框多采用铝合金材质制作，高端旗舰机型多采用不锈钢材质制作。金属中框为了实现数据信号的传输，工程师采用模内注塑的方式在金属中框上做出天线隔断区；然而，5G通讯是利用毫米波进行高频率传输，对手机壳体的信号屏蔽性，传输的方向性等极其敏感，势必导致金属中框上进行5G天线带来更大的技术难度，预计需要通过10个以上的塑胶隔断条来实现天线布局。这样既影响手机功能设计又影响外观视觉效果。
同时，金属中框设计和日常使用中还存在以下不足：
1、铝合金材质中框，主要表面处理工艺为阳极氧化，由于阳极氧化和铝合金材质的特殊性，在铝合金表面能实现的颜色效果很局限；同时，在铝合金中框上很难实现高光靓丽效果。
2、不锈钢材质中框，表面可以进行高光处理，然后进行PVD镀膜实现高亮绚丽的质感；同样，在不锈钢材质上进行PVD工艺，能实现的颜色效果也很局限。
3、铝合金中框，包括不锈钢中框，在消费者日常使用中都会出现久用后表面涂层脱落、表面刮痕、凹痕的现象，耐用性差。
金属中框纳米注塑，现主流结构有两种方案。其一，是用整块金属坯料进行CNC雕刻出雏形，然后进行纳米注塑，最后再经过CNC精加工，整体工艺流程复杂，成本高。其二，用CNC雕刻后的金属边框雏形与中框中板进行拼焊，然后进行纳米注塑再进行CNC精加工；相比第一种方案成本低。但是存在如下问题：1、金属合金与塑胶自由状态下不能形成有效的结合，因此需要对金属表面进行活化处理，就是目前主流的T处理工艺。金属合金经过T处理，在金属表面形成纳米孔洞，并再表面附着活化剂，经过纳米注塑实现金属合金与塑胶形成有效结合。T处理属于一种化学腐蚀处理技术，工艺繁琐且对环境有一定的影响。2、金属材质属于导电材料，对手机信号传输有屏蔽作用。因此现有金属中框上进行纳米注塑做塑胶隔断条，将金属中框分成不同的区域，以实现天线设计和信号传输。5G采用毫米波进行超大数据传输，毫米波具有方向性，现有天线方案预计在金属中框上应用5G通讯需要做出10个以上的塑胶隔断条，会使结构十分复杂。
导致上述技术问题的技术原因如下：
1、金属合金与塑胶亲和性差，自然条件不能形成牢靠的结合。通过T处理，在铝合金表面腐蚀出纳米孔以及表面活化剂，注塑后塑胶与金属件形成机械和化学咬合效果。
2、由于金属合金的导电性，对射频信号传输有干扰屏蔽作用；因此需要在金属边框上设计塑胶隔断，使局部中框作为手机天线的一部分，实现信号的输出和接收。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种移动终端陶瓷复合中框。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种移动终端陶瓷复合中框，包括陶瓷边框、金属中板，所述陶瓷边框和金属中板之间通过塑胶骨架实现连接，所述金属中板、陶瓷边框设有搭接结构，所述塑胶骨架两侧设有咬合结构，所述塑胶骨架一侧的咬合结构与陶瓷边框的搭接结构连接，所述塑胶骨架另一侧的咬合结构与金属中板的搭接结构连接。
优选地，所述搭接结构为凹槽结构、台阶结构中的至少一种，所述咬合结构为凹槽结构、台阶结构中的至少一种；所述搭接结构和咬合结构的形状、尺寸相适配，当所述搭接结构为凹槽结构时，所述咬合结构为台阶结构；当所述搭接结构为台阶结构时，所述咬合结构为凹槽结构。
优选地，所述陶瓷边框的结构尺寸为：壁厚0.8～2.0mm、角厚1.5～3.0mm、高度不小于3.0mm、重量15～35g。
更优选地，所述陶瓷边框的结构尺寸为：壁厚1.5mm、角厚3mm。
优选地，所述陶瓷边框的材料为ZTA、氧化铝或者氮化铝。
优选地，所述金属中板的结构尺寸为：厚度0.3～2.0mm、重量5～20g。
优选地，所述塑胶骨架的结构尺寸为：厚度0.3～6.0mm、重量3～12g。
优选地，所述搭接结构、咬合结构的尺寸为：台阶深度不小于0.3mm、凹槽长不小于0.5mm、凹槽宽不小于2.0mm、凹槽深不小于0.5mm。
虽然陶瓷材质硬度性能很好，但陶瓷属于硬脆材料，韧瓷差，跌落易碎裂。本申请中的陶瓷复合中框主体结构设计，作为本申请的关键技术，对陶瓷结构进行有效的结构尺寸设计和重量配比，能够大大提升陶瓷的抗冲击性能。
优选地，所述凹槽结构为多个，所述咬合结构为多个。
同时，本发明还提供一种所述移动终端陶瓷复合中框的制备方法，包括如下步骤：
(1)将陶瓷边框粗加工，完成模内注塑基准加工；
(2)将步骤(1)得到的陶瓷边框进行表面活化处理；
(3)将金属中板进行结构加工；
(4)将步骤(3)得到的金属中板与陶瓷边框进行预备搭接；
(5)将搭接后的陶瓷边框与金属中板一起进行模内注塑；
(6)将注塑后的陶瓷进行外形精加工、内腔关键装配位置精加工；将陶瓷边框外观面抛光、表面效果处理，即得所述移动终端陶瓷复合中框。
本申请中将陶瓷边框、金属中板实行模内注塑工艺，属于非化学腐蚀工艺，对陶瓷性能无损伤，对环境无影响。而且，金属中板与陶瓷边框粘固搭接后进行模内注塑，金属中板设计塑胶咬合结构，从结构设计和成型工艺上实现塑胶与金属中板的可靠连接，金属中板不用进行T处理，简化模内注塑工艺，最终实现陶瓷边框、金属中板模内注塑而成的陶瓷复合中框。
此外，本发明还提供一种所述移动终端陶瓷复合中框局部金属化的方法，包括如下步骤：
(1)将陶瓷壳体粗加工，完成模内注塑基准加工；
(2)将步骤(1)得到的陶瓷壳体进行表面活化处理；
(3)将陶瓷壳体进行局部金属化结构孔和线槽的结构加工；(4)将局部金属触点嵌入陶瓷壳体；
(5)将金属中板进行结构加工；
(6)将步骤(5)得到的金属中板与陶瓷边框进行预备搭接；
(7)将搭接后的陶瓷边框与金属中板一起进行模内注塑；
(8)将注塑后的陶瓷进行外形精加工、内腔关键装配位置精加工；将陶瓷边框外观面抛光、表面效果处理，即得局部金属化的移动终端陶瓷复合中框。
由于陶瓷为绝缘材质，对天性信号无屏蔽作用。科技感和轻巧化设计是智能产品设计发展的一个趋势。金属中框进行纳米注塑实现区域隔断，实现天线与中框合为一体，可以有效的分散和简化天线支架的体积，带来的就是手机越做越薄。纯陶瓷边框无法使天线直接做在中框上，这样会使5G天线设计更加复杂，天线支架体积更大。本申请中可以通过LDS、PVD等工艺在陶瓷天线区域镀导电层，以及或陶瓷模内注塑时与陶瓷边框嵌入导电触点等方式实现陶瓷边框局部金属化，实现以便天线设计应用。
本发明还提供一种由上述方法制备得到的陶瓷复合中框。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明中的陶瓷复合中框由陶瓷边框、金属中板进行模内注塑而成。陶瓷金属复合中框的结构设计，相比于纯陶瓷中框，在保证中框强度的同时最大化地减轻了重量。中框外观面具有陶瓷温润如玉、坚硬耐磨的质感；同时通过陶瓷粉体可以实现彩色、哑光、釉瓷、炫彩等外观效果，耐用性佳。而且，针对5G通信应用，陶瓷中框表面不用做隔断设计，可以根据天线设计需要，在陶瓷边框内部实现局部金属化，便于天性设计和布局，整体中框质感、手感、耐用性佳，CMF效果丰富，符合陶瓷复合中框信赖性测试水平。
附图说明
图1为本发明所述移动终端陶瓷复合中框切面示意图；
图2为本发明所述移动终端陶瓷复合中框局部示意图；
图3为本发明实施例中所述塑胶骨架与金属中板的几种连接形式图；
图4为本发明陶瓷外壳、塑胶骨架、金属中板的尺寸标示图；
图5为本发明陶瓷外壳的尺寸标示图；
图6为本发明局部金属化的移动终端陶瓷复合中框结构图；
其中，1、陶瓷边框；2、金属中板；3、塑胶骨架；4、陶瓷边框与塑胶骨架的咬合连接；5、塑胶骨架与金属中板的咬合连接；6、金属触点。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明所述移动终端陶瓷复合中框的一种实施例，本实施例所述移动终端陶瓷复合中框的切面示意图如图1所示，局部示意图如图2所示：
包括陶瓷边框1、金属中板2，陶瓷边框1和金属中板2之间通过塑胶骨架3实现连接，金属中板2、陶瓷边框1设有搭接结构，塑胶骨架3两侧设有咬合结构，塑胶骨架3一侧的咬合结构与陶瓷边框1的搭接结构连接，塑胶骨架3另一侧的咬合结构与金属中板2的搭接结构连接，具体连接形式包括但不局限于图3中所示：搭接结构为凹槽结构、台阶结构中的至少一种，咬合结构为凹槽结构、台阶结构中的至少一种；搭接结构和咬合结构的形状、尺寸相适配，当搭接结构为凹槽结构时，咬合结构为台阶结构；当搭接结构为台阶结构时，咬合结构为凹槽结构。
具体陶瓷边框、塑胶骨架、金属中板的尺寸标示如图4所示：其中，陶瓷边框的结构尺寸为：壁厚0.8～2.0mm、角厚1.5～3.0mm、高度不小于3.0mm、重量15～35g；金属中板的结构尺寸为：厚度0.3～2.0mm、重量5～20g；所述塑胶骨架的结构尺寸为：厚度0.3～6.0mm、重量3～12g；所述搭接结构、咬合结构的尺寸为：台阶深度不小于0.3mm、凹槽长不小于0.5mm、凹槽宽不小于2.0mm、凹槽深不小于0.5mm；所述陶瓷边框的材料为ZTA、氧化铝或者氮化铝。
本实施例所述移动终端陶瓷复合中框的制备方法，包括如下步骤：
(1)将陶瓷边框粗加工，完成模内注塑基准加工；
(2)将步骤(1)得到的陶瓷边框进行表面活化处理；
(3)将金属中板进行结构加工；
(4)将步骤(3)得到的金属中板与陶瓷边框进行预备搭接；
(5)将搭接后的陶瓷边框与金属中板一起进行模内注塑；
(6)将注塑后的陶瓷进行外形精加工、内腔关键装配位置精加工；将陶瓷边框外观面抛光、表面效果处理，即得所述移动终端陶瓷复合中框。
实施例2
本发明所述移动终端陶瓷复合中框的一种实施例，本实施例所述移动终端陶瓷复合中框的陶瓷边框、塑胶骨架、金属中板的结构及尺寸均与实施例1相同，不同的是本实施例中的陶瓷复合中框进行了局部金属化，设有金属触点6，本实施例中移动终端陶瓷复合中框的制备方法，包括如下步骤：
(1)将陶瓷壳体粗加工，完成模内注塑基准加工；
(2)将步骤(1)得到的陶瓷壳体进行表面活化处理；
(3)将陶瓷壳体进行局部金属化结构孔和线槽的结构加工；
(4)将局部金属触点嵌入陶瓷壳体；
(5)将金属中板进行结构加工；
(6)将步骤(5)得到的金属中板与陶瓷边框进行预备搭接；
(7)将搭接后的陶瓷边框与金属中板一起进行模内注塑；
(8)将注塑后的陶瓷进行外形精加工、内腔关键装配位置精加工；将陶瓷边框外观面抛光、表面效果处理，即得局部金属化的移动终端陶瓷复合中框。
实施例3
本实施例研究陶瓷外框、塑胶骨架、金属中板各尺寸对本发明所述移动终端陶瓷复合中框强度的影响规律，设置实验组1～8和对照组1～2，实验组1～8的结构及尺寸均在本发明范围内，对照组1为常规的不锈钢铝合金复合边框，对照组2为常规的铝合金塑胶隔断条边框，具体实验组1～8及对照组1～2中的各尺寸设置及强度结果如表1、表2所示：
表1
Figure BDA0002096758130000071
表2
Figure BDA0002096758130000081
从表2可以看出，陶瓷复合中框具有良好的实际应用性能。
此外，将本发明中的陶瓷复合中框与对照组1及对照组2中的不锈钢中框、铝合金中框天线外观进行对比分析，具体如表3所示：
表3
Figure BDA0002096758130000091
从表3可以看出，与对照组1～2相比，本发明中的陶瓷复合中框，针对5G通信应用，陶瓷中框表面不用做隔断设计，可以根据天线设计需要，在陶瓷边框内部实现局部金属化，便于天性设计和布局，同时通过陶瓷粉体可以实现彩色、哑光、釉瓷、炫彩等外观效果，耐用性佳。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种移动终端陶瓷复合中框，其特征在于，包括陶瓷边框、金属中板，所述陶瓷边框和金属中板之间通过塑胶骨架实现连接，所述金属中板、陶瓷边框设有搭接结构，所述塑胶骨架两侧设有咬合结构，所述塑胶骨架一侧的咬合结构与陶瓷边框的搭接结构连接，所述塑胶骨架另一侧的咬合结构与金属中板的搭接结构连接；所述陶瓷边框的结构尺寸为：壁厚0.8～2.0mm、角厚1.5～3.0mm、高度不小于3.0mm、重量15～35g；所述金属中板的结构尺寸为：厚度0.3～2.0mm、重量5～20g；所述塑胶骨架的结构尺寸为：厚度0.3～6.0mm、重量3～12g；所述陶瓷边框的材料为ZTA、氧化铝或者氮化铝；所述搭接结构为凹槽结构、台阶结构中的至少一种，所述咬合结构为凹槽结构、台阶结构中的至少一种；所述搭接结构和咬合结构的形状、尺寸相适配，当所述搭接结构为凹槽结构时，所述咬合结构为台阶结构；当所述搭接结构为台阶结构时，所述咬合结构为凹槽结构；
所述搭接结构、咬合结构的尺寸为：台阶深度不小于0.3mm、凹槽长不小于0.5mm、凹槽宽不小于2.0mm、凹槽深不小于0.5mm；
所述移动终端陶瓷复合中框的制备方法，包括如下步骤：
(1)将陶瓷边框粗加工，完成模内注塑基准加工；
(2)将步骤(1)得到的陶瓷边框进行表面活化处理；
(3)将金属中板进行结构加工；
(4)将步骤(3)得到的金属中板与陶瓷边框进行预备搭接；
(5)将搭接后的陶瓷边框与金属中板一起进行模内注塑；
(6)将注塑后的陶瓷进行外形精加工、内腔关键装配位置精加工；将陶瓷边框外观面抛光、表面效果处理，即得所述移动终端陶瓷复合中框。
2.如权利要求1所述的移动终端陶瓷复合中框，其特征在于，所述凹槽结构为多个，所述咬合结构为多个。
3.一种权利要求1～2任一项所述移动终端陶瓷复合中框的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将陶瓷边框粗加工，完成模内注塑基准加工；
(2)将步骤(1)得到的陶瓷边框进行表面活化处理；
(3)将金属中板进行结构加工；
(4)将步骤(3)得到的金属中板与陶瓷边框进行预备搭接；
(5)将搭接后的陶瓷边框与金属中板一起进行模内注塑；
(6)将注塑后的陶瓷进行外形精加工、内腔关键装配位置精加工；将陶瓷边框外观面抛光、表面效果处理，即得所述移动终端陶瓷复合中框。
4.一种如权利要求1～2任一项所述移动终端陶瓷复合中框局部金属化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将陶瓷壳体粗加工，完成模内注塑基准加工；
(2)将步骤(1)得到的陶瓷壳体进行表面活化处理；
(3)将陶瓷壳体进行局部金属化结构孔和线槽的结构加工；
(4)将局部金属触点嵌入陶瓷壳体；
(5)将金属中板进行结构加工；
(6)将步骤(5)得到的金属中板与陶瓷边框进行预备搭接；
(7)将搭接后的陶瓷边框与金属中板一起进行模内注塑；
(8)将注塑后的陶瓷进行外形精加工、内腔关键装配位置精加工；将陶瓷边框外观面抛光、表面效果处理，即得局部金属化的移动终端陶瓷复合中框。
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