CN112823274A - 用于确定边缘的压碎强度的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种测试设备，其包括相对于载体可移动地安装的探针。所述探针包括端部，所述端部的表面积小于或等于约5mm²。该测试设备可用在确定基材边缘的压碎强度的方法中。方法可包括：使探针与基材的测试位置对齐，并且基材相对于探针轴线成预定角。方法还可包括：利用探针，在探针轴线的方向上向测试位置施加机械力。方法还可包括：增加探针施加的机械力，直到基材开裂或达到探针施加的预定义力。基于探针施加的机械力，可确定边缘的压碎强度。

Description

用于确定边缘的压碎强度的方法和设备

相关申请的交叉引用

技术领域

本申请根据35 U.S.C.§119要求2018年8月14日提交的系列号为62/718,547的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并将其通过引用全文纳入本文。

本公开一般涉及用于确定边缘的机械性质的方法和设备，更具体地，涉及用于利用可相对于探针移动安装的载体来确定基材边缘的机械性质的方法和设备。

背景技术

单个、较弱的应力集中位置或点可破坏大量脆性材料的机械性质。在脆性材料的片材(例如，玻璃片、玻璃基片、陶瓷板和硅晶片)中，应力集中常发生在片材的边缘处。为了减少这种应力集中，可通过斜切、抛光或蚀刻来对表面进行精整，以改变脆性材料的表面轮廓。因此，期望确定经过精整的脆性材料片的边缘处的材料性质。还期望确定在实际使用条件下，经过精整的脆性材料片的边缘处的材料性质。

对具有预定的几何结构的物体的性质进行测试是已知的。然而，这些测试不会反映可用于经精整的产品的表面轮廓或边缘。通过施加非接触式应力(例如，热应力)来测试边缘处的材料性质也是已知的。然而，这些测试对于热膨胀系数低的材料基本上是失败的。另外，这些测试通常不会反映出实际使用中遇到的失效类型。此外，通过施加机械力使整个材料片变形来测试边缘处的材料性质是已知的。然而，进行这些测试的成本可能很高，因为断裂可能发生在边缘之外的位置处，因此需要多个样品来获得甚至是单个可用数据点。进一步地，这些测试不适于包含弯曲表面轮廓的材料或者边缘强度可能与材料的本体强度相当的经精整的材料。

因此，需要更有效且更精确地测量经精整的材料片的边缘处的材料性质的测试设备和方法。还需要适于包含表面轮廓并且所述表面轮廓具有一个或多个弯曲部分的材料的此类测试设备和方法。仍然还需要测试实际使用条件下(例如，当向装置施加屏幕保护物时，其被设计用于保护)的机械性质的测试设备和方法。

发明内容

阐述了可向边缘处或附近的预定测试位置施加集中载荷，以确定经精整的材料片的边缘处的性质的方法和设备。该测试设备和方法可与包含表面轮廓并且所述表面轮廓包括弯曲部分的材料一起使用。而且，该测试设备和方法可用于模拟实际使用条件下(例如，当向装置施加屏幕保护物时，其被设计用于保护)的失效。

以下描述了本公开的一些示例性实施方式，同时应理解任意实施方式可以单独使用或彼此组合使用。

实施方式1：一种测试设备，其可以包括载体以及相对于载体可移动地安装的探针。所述探针可以包括从探针的外尖端延伸0.25mm的端部。端部的表面积可以小于或等于约5mm²。

实施方式2：如实施方式1所述的测试设备，其中，所述载体可以包括板。

实施方式3：如实施方式1和2中任一个所述的测试设备，其中，所述载体可以围绕第一调整轴线旋转。

实施方式4：如实施方式3所述的测试设备，其中，探针可以沿着探针轴线相对于载体移动，所述探针轴线可垂直于第一调整轴线。

实施方式5：如实施方式3和4中任一个所述的测试设备，其中，所述测试设备还可以包括锁，以相对于第一调整轴线将载体可松脱地固定在选定位置中。

实施方式6：如实施方式3-5中任一个所述的测试设备，其中，所述载体可以围绕第二调整轴线旋转，所述第二调整轴线垂直于第一调整轴线和探针轴线。

实施方式7：如实施方式1-6中任一个所述的测试设备，其中，所述载体可以包括夹具。

实施方式8：如实施方式1-7中任一个所述的测试设备，其中，所述探针可以包括热塑性聚合物。

实施方式9：如实施方式1-8中任一个所述的测试设备，其中，所述载体可以包括热塑性聚合物。

实施方式10：如实施方式1-9中任一个所述的测试设备，其中，所述探针可以包括第一表面和第二表面。第一表面和第二表面可向着探针的外尖端会聚。

实施方式11：如实施方式10所述的测试设备，其中，所述探针可包括第三表面，其与第一表面和第二表面相交，同时向着探针的外尖端逐渐变窄。

实施方式12：如实施方式1-11中任一个所述的测试设备，其中，所述测试设备还可以包括某种装置，该装置被构造用于确定力、位移或探针所施加的压力中的一种或多种。

实施方式13：确定基材边缘的压碎强度的方法，所述基材包括第一主表面和第二主表面，并且边缘在第一主表面与第二主表面之间延伸。所述方法可包括：调整基材与探针轴线的方向之间的预定角。方法还可包括：利用探针，在探针轴线的方向上向基材的第一测试位置施加机械力。方法还可包括：增加在探针轴线方向上由探针施加的机械力，直到基材开裂或达到探针施加的预定义力。方法还可包括：基于探针施加的机械力，确定边缘的压碎强度。

实施方式14：确定基材边缘的压碎强度的方法，所述基材包括第一主表面和第二主表面，并且边缘在第一主表面与第二主表面之间延伸。所述方法可包括：使探针与基材的第一测试位置对齐，并且基材与探针轴线方向之间成预定角。第一测试位置可以距离基材边缘约10mm或更小。方法还可包括：利用探针，在探针轴线的方向上向基材的第一测试位置施加机械力。方法还可包括：增加在探针轴线方向上由探针施加的机械力，直到基材开裂或达到探针施加的预定义力。方法还可包括：基于探针施加的机械力，确定边缘的压碎强度。

实施方式15：如实施方式13和14中任一个所述的方法，其中，所述边缘可以包括弯曲的边缘表面。

实施方式16：如实施方式15所述的方法，其中，第一测试位置可以包括边缘的弯曲边缘表面的一部分。

实施方式17：如实施方式13-16中任一个所述的方法，其中，第一主表面可以包括弯曲表面或平坦表面中的一种或多种。

实施方式18：如实施方式13和14中任一个所述的方法，其中，第一测试位置可以包括边缘的一部分表面。

实施方式19：如实施方式13-15中任一个所述的方法，其中，第一测试位置可以包括基材的一部分第一主表面。

实施方式20：如实施方式19所述的方法，其中，基材的该部分的第一主表面可以是弯曲的。

实施方式21：如实施方式19所述的方法，其中，基材的该部分的第一主表面可以是平坦的。

实施方式22：如实施方式13-21中任一个所述的方法，其中，所述探针包括第一表面和第二表面。探针的第一表面和探针的第二表面向着探针的外尖端会聚。

实施方式23：如实施方式22所述的方法，其中，所述探针还包括第三表面，其与第一表面和第二表面相交，同时向着探针的外尖端逐渐变窄。

实施方式24：如实施方式13-23中任一个所述的方法，其中，在确定基材的边缘强度的方法期间，基材的第二主表面可以附接于玻璃基基材的主表面。

实施方式25：如实施方式13-24中任一个所述的方法，其中，预定角可以在约0°至约45°的范围内。

实施方式26：如实施方式25所述的方法，其中，预定角可以在约30°至约45°的范围内。

实施方式27：如实施方式13-26中任一个所述的方法，其中，第一测试位置距离基材的边缘可以小于或等于约10mm。

实施方式28：如实施方式13-27中任一个所述的方法，其中，探针施加的预定义力可以在约50N至约200N的范围内。

实施方式29：如实施方式28所述的方法，其中，探针施加的预定义力可以在约50N至约125N的范围内。

实施方式30：如实施方式13-29中任一个所述的方法，其还可以包括：向基材的第二测试位置施加机械力，并且增加所施加的机械力直到基材开裂或者达到探针施加的预定义力。

附图简要说明

参照附图阅读下文的具体实施方式，可以更好地理解本公开的实施方式的上述特征和优点以及其他特征和优点，其中：

图1是根据本公开的实施方式所述的测试设备的侧视示意图；

图2是根据本公开的实施方式，沿着图1的线2-2的测试设备的示意性顶视图；

图3是在图1的视图3处获取的示例性探针的一些实施方式的放大前视图；

图4是沿着图3的线4A–4A的示例性探针的左侧视图，其中，沿着图3的线4B–4B的探针的右侧视图将表现为图4的镜像；

图5是在图1的视图3处获取的示例性探针的一些实施方式的放大前视图；

图6是沿着图5的线6–6的示例性探针的左侧视图，其中，沿着图5的线4B–4B的探针的右侧视图将表现为图4的镜像；

图7是所述设备的一些实施方式沿着图2的线7-7的截面图；

图8是所述设备的另一些实施方式沿着图2的线7-7的截面图；并且

图9是根据本公开的实施方式，例示了使用测试设备来确定边缘的压碎强度的方法的流程图。

具体实施方式

在此将参照附图更完整地描述各实施方式，附图中给出了示例性实施方式。只要可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。但是，权利要求可以包含具有各个实施方式的许多不同实施方式，并且不应被理解成受限于本文提出的实施方式。

图1例示了用于确定基材边缘的压碎强度的测试设备101。测试设备101可以包括探针103，其可以沿着探针轴线104延伸到外尖端105。如图所示，在一些实施方式中，探针轴线104可以包括探针103的柄部106的对称轴。在一些实施方式中，探针103可以容许施加以下最大载荷：大于或等于约50牛顿(N)，大于或等于约100N，或者大于或等于约125N，或者以下范围内的载荷：约50N至约200N，约100N至约200N，约125N至约200N，约50N至约125N，约50N至约125N，以及其间的所有范围和子范围。

在一些实施方式中，探针103可以包含探针材料，所述探针材料包括高硬度(例如，包括大于或等于约1500的努氏(Knoop)硬度)，高模量(例如大于或等于约400GPa的杨氏(Young)模量)，或者上述的组合。这些探针材料的示例性实施方式可包括以下中的一种或多种：金刚石、不锈钢、马氏体、硼化铝、碳化硼、碳化铍、碳化硅、碳化钨、熔融氧化铝(fusedalumina)和熔凝锆土(fused zirconia)。在另一些实施方式中，探针103的探针材料可以具有低摩擦系数，以避免在一些实施方式中可能潜在干扰测试的摩擦接触力。在一些实施方式中，为了提供低摩擦系数，探针材料可以包含热塑性聚合物。在测试设备用于质量控制而非毁坏性测试的一些实施方式(例如，如下所述的预定的力小于质量标准值的非毁坏性测试)中，包含热塑性聚合物的探针的使用可以是有益的。在一些实施方式中，用于探针材料的热塑性塑料可以包括高于室温(例如，约20℃至约25℃)的玻璃化转变温度。用作探针材料的热塑性塑料的实施方式可包括聚苯乙烯(PS)，聚碳酸酯(PC)，聚酯[例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚甲醛(POM)]，聚烯烃[例如聚乙烯(PE)]，聚卤化物[例如聚氯乙烯(PVC)]，丙烯酸类聚合物，包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)(ABS)，热塑性聚氨酯(TPU)，聚醚酰亚胺(PEI)，环氧化物，聚磺酸盐，聚硫化物，聚酰胺(例如尼龙)，聚芳酰胺及其掺混物或共聚物。具有期望的尺寸稳定性和机械性质的热塑性聚合物掺混物的示例性实施方式包括含有聚芳酰胺、尼龙和聚甲醛中的一种或多种的掺混物。

探针103可包括各种形状和尺寸。在一些实施方式中，探针可作为图3例示的探针103a来提供。在另外的实施方式中，探针可作为图5例示的探针103b来提供。如图4所示，探针103a、103b可各自包括第一表面401a和第二表面401b，它们向着探针103的外尖端105会聚。探针103a、103b的第一表面401a和第二表面401b的倾斜部分可以在探针轴线104的方向上延伸倾斜长度301。在一些实施方式中，倾斜长度301可以与图3所示的探针长度303相同。在一些实施方式中，倾斜长度301可以大于或等于约1毫米(mm)、大于或等于约3mm、大于或等于约5mm、或者大于或等于约10mm。在一些实施方式中，倾斜长度301可以为约1mm至约20mm、约3mm至约30mm、约5mm至约20mm、约10mm至约20mm，以及其间的所有范围和子范围。在另外的实施方式中，第一表面401a可包括所例示的第一平面部分，并且第二表面401b可包括所例示的第二平面部分。在一些实施方式中，如图4和6所示，第一表面401a的第一平面部分和第二表面401b的第二平面部分可以相对于探针103a、103b的柄部106以角403延伸，从而沿着倾斜长度301会聚到探针103a、103b的外尖端105。在一些实施方式中，角403可以大于或等于约10°，大于或等于约20°，大于或等于约30°，大于或等于约45°，小于或等于约175°，小于或等于约160°，小于或等于约135°，小于或等于约120°，或者小于或等于约90°。在一些实施方式中，角403可以是约10°至约175°，约10°至约165°，约10°至约135°，约10°至约120°，约10°至约90°，约20°至约175°，约20°至约165°，约20°至约135°，约20°至约120°，约20°至约90°，约30°至约175°，约30°至约165°，约30°至约135°，约30°至约120°，约30°至约90°，约45°至约175°，约20°至约165°，约45°至约135°，约45°至约120°，约45°至约90°，以及其间的所有范围和子范围。在所例示的实施方式中，探针轴线104可对切角403，但是在另外的实施方式中，探针轴线104可以不对切角403。

在一些实施方式中，外尖端105可以包括位于第一表面401a与第二表面401b的相交处的圆化部分405。虽然未示出，但是在一些实施方式中，外尖端105可以包括平坦表面，第一表面401a和第二表面401b在该平坦表面处相遇。如图3和5所示，探针103a、103b的外尖端105可包括探针尖端宽度305。在一些实施方式中，探针尖端宽度305可以大于或等于约1mm，大于或等于约2mm，小于或等于约20mm，小于或等于约10mm，或者小于或等于5mm。在一些实施方式中，探针尖端宽度305可以在以下范围内：约1mm至约20mm，约1mm至约10mm，约1mm至约5mm，约2mm至约20mm，约2mm至约10mm，约2mm至约5mm，以及其间的所有范围和子范围。

在一些实施方式中，可以对探针尖端宽度305进行定制以用于特定应用。例如，在一些实施方式中，探针103a可以提供所例示的探针尖端宽度305，其可以是特定的测试方法所期望的。在另外的实施方式中，期望的探针尖端宽度305可以小于图3所示的探针尖端宽度305。在一些实施方式中，可以对探针103进行更改以减小探针尖端宽度305的尺寸。在一些实施方式中，使尺寸减小可包括机械加工(例如，钻孔、研磨、碾磨、切割)除去一部分的探针103，以获得包含减小的探针尖端宽度305并且该减小的探针尖端宽度305可以是根据特定应用所期望的探针103b。在一些实施方式中，如图5和6所示，探针103b的探针尖端宽度305的减小的尺寸可提供第三倾斜表面501，其与第一表面401a的第一倾斜部分和第二表面401b的第二倾斜部分相交，同时如图6所示，向着外尖端105逐渐变窄。如图所示，在一些实施方式中，第三倾斜表面501可以包括所例示的第三倾斜平面表面。在所例示的实施方式中，第三倾斜表面501可以相对于平面311以角503，在朝外的方向上从外尖端105倾斜，从而限定探针103的端部309的范围，如下文更完整所述。在一些实施方式中，角503可以大于或等于约10°，大于或等于约15°，大于或等于约20°，大于或等于约30°，大于或等于约40°，小于或等于约60°，小于或等于约55°，小于或等于约50°，或者小于或等于约45°。因此，第三倾斜表面501可减小探针尖端宽度305。在一些实施方式中，图5的探针103b的探针尖端宽度305可以比图3的探针103a的探针尖端宽度305小约20％或更多，小约30％或更多，小约40％或更多，小约90％或更少，小约80％或更少，小约70％或更少，或者小约60％或更少。

因此，在一些实施方式中，根据特定应用，探针103a可以提供宽泛范围的期望的探针尖端宽度。减少探针尖端宽度305可以增加测试方法期间探针103的外尖端105所提供的有效压力，并且不需要增加探针103所施加的总载荷来实现相同的压力。在一些实施方式中，减小探针尖端宽度305可增加探针的寿命并增加探针103的尺寸稳定性。另外，提供通用探针103，并且可对该通用探针103进行更改以提供所期望的减小的探针尖端宽度305可降低存货成本，因为可以仅需要根据特定应用储存单个探针103而不是具有不同探针尖端宽度的多个探针。当设置测试设备101时，可确定期望的探针尖端宽度305。然后可对探针103进行更改(例如，机械加工)以产生针对特定的测试方法定制的期望的减小的探针尖端宽度305(例如，如图5的探针103b所示)。

如上所述，外尖端105可以通过使第一表面401a和第二表面401b逐渐变窄来产生，如图3和图5所示。另外，如图5所示，可以进一步提供第三倾斜表面501，以进一步更改探针尖端宽度305，如上所述。在另外的实施方式中，探针103的外尖端105可以由附图中未例示的其他构造提供。例如，在一些实施方式中，探针103可以包括向着外尖端105逐渐变窄的截头圆锥形状。在另一些实施方式中，探针103可以包括球状或球体的形状，其包括外尖端105。在另一些实施方式中，探针103可以包括四面体形状，其具有向着外尖端105逐渐变窄的三个平面表面。在另一些实施方式中，探针103可以包括向着外尖端105会聚的不止三个平面表面。在另外的实施方式中，探针103可以包括不向着外尖端105逐渐变窄的三个或更多个平面表面(即，各表面维持相同距离并且保持相同的分隔距离)。在本公开全文中论述的探针103的任何实施方式的外尖端105可以包括平坦表面或圆化(即，弯曲)表面。

在本公开全文中，本公开的任何探针103(例如，探针103a、103b)的端部309被定义为在距离外尖端105的最外部分0.25mm的距离307以内的探针103的部分以及穿过探针103并且垂直于探针轴线104的平面311。在一些实施方式中，探针103的端部309的外表面积可以大于或等于约0.5mm²，大于或等于约1mm²，大于或等于约1.5mm²，大于或等于约2mm²，大于或等于约3mm²，小于或等于约5mm²，小于或等于约4.5mm²，小于或等于约4mm²，或者小于或等于约3.5mm²。在一些实施方式中，探针103的端部309的外表面积可以在以下范围内：约0.5mm²至约5mm²，约1mm²至约5mm²，约1.5mm²至约5mm²，约2mm²至约5mm²，约3mm²至约5mm²，约0.5mm²至约4.5mm²，约1mm²至约4.5mm²，约1.5mm²至约4.5mm²，约2mm²至约4.5mm²，约3mm²至约4.5mm²，约0.5mm²至约4mm²，约1mm²至约4mm²，约1.5mm²至约4mm²，约2mm²至约4mm²，约3mm²至约4mm²，约0.5mm²至约3.5mm²，约1mm²至约3.5mm²，约2mm²至约3.5mm²，以及其间的所有范围和子范围。向端部309提供上述外表面积可对边缘125附近的测试位置提供局部压力，这可促进在边缘125处而不是在基材117的其他部分处失效(即，开裂)。

如图3和5所示，本公开的探针103可包括任选的外螺纹端313，其被设计成通过螺纹容纳在测试设备101的内螺纹部分内。在另外的实施方式中，测试设备101可以包括夹头，在探针103可能不具有螺纹的应用中，其可抓住探针103的外端。在这样的应用中，外端可以是圆柱形，或者可以包括多边形或其他截面，以帮助防止夹头与探针103之间相对旋转运动。外螺纹端313(或者可接合上述夹头的端部)可允许同一测试设备101与定制的探针103一起使用，所述定制的探针103包括针对特定应用设计的外尖端105。

如图1所示，在一些实施方式中，测试设备101可以配备有传感器107。传感器107可产生信号，该信号可经过处理并显示在显示器109上。在一些实施方式中，传感器107可以包括力传感器、压力传感器、位移传感器或其组合。力传感器的示例性实施方式包括应变仪(例如，线性箔式应变仪、T-应变片丛、双剪切应变仪、线式应变仪)，力敏感电阻器(例如，导电聚合物电阻器)，电容式力传感器和压电晶体(例如石英)。压力传感器的示例性实施方式包括水力测压仪(例如，水)和气动测压仪(例如，空气)。位移传感器的示例性实施方式包括电容传感器、光学传感器、涡流传感器、超声传感器和激光聚焦传感器。

回到图1，测试设备101可以包括载体111。在一些实施方式中，载体111可包括板113和成组的夹具115a、115b。板113可在测试期间支承基材117的重量，同时夹具115a、115b可确保基材117在测试期间不相对于板113移动。在另外的实施方式中，可调整夹具115a、115b以适应不同尺寸的基材，以及促进装载基材117以及从载体111卸载基材117。在另一些实施方式中，载体111可以包括可经过斜切的凸缘，或者可以包括可围绕基材117的边沿，以使得在测试期间，基材117不滑动(即，侧向移动)，以及可支承基材117的重量的底部。在另外的实施方式中，包括凸缘的载体111可以包括可适应不同尺寸的基材的多个斜切边缘或边沿。在另一些实施方式中，载体111可包括框架，其可包括防止滑动的边缘部分，并且底部可支承基材117的重量，但是不同于凸缘，框架可以是可调整的，以适应不同尺寸的基材。在一些实施方式中，载体111和相关部件可以包含载体材料。载体材料可包含上文关于探针103所述的任何探针材料。在一些实施方式中，载体111的载体材料可以与探针103的探针材料相同。

虽然未示出，但是在一些实施方式中，载体111可以包括板(例如图1中的板113)和钉，所述钉可防止基材117滑动。在一些另外的实施方式中，所述钉可平移以适应不同尺寸的基材。在其他另外的实施方式中，板可以包括一系列孔，所述孔可以容纳所述钉以使得可以适应特定尺寸的基材。在其他另外的实施方式中，所述板可以包括一个或多个凹陷，其被设计用于容纳基材117的特征，或者基材117可以被安装在其上的装置(例如，便携式电子装置)的特征。在其他另外的实施方式中，所述板可以包括一个或多个凸起形状，其用于容纳基材117的特征。

在任何情况中，载体111可限定支承平面。在一些实施方式中，利用载体111与基材117之间的接触点，可以限定支承平面。在另一些实施方式中，载体111可以包括由平面自身限定的平面形状，所述平面可以是支承平面。在本公开全文中，探针轴线104与载体111之间的角可定义为由探针轴线104与载体111所限定的支承平面相交所形成的角，并且该角从最靠近探针103的一侧计。在一些实施方式中，探针轴线104与载体111(例如，载体111的平面表面)之间的预定角可以小于或等于约10°，或者小于或等于约5°，或者小于或等于约3°，或者小于或等于约1°，或者大于或等于约0°，或者在以下范围内：约0°至约10°，约0°至约5°，约0°至约3°，约0°至约1°，以及其间的所有范围和子范围。在另一些实施方式中，探针轴线104与载体111(例如，载体111的平面表面)之间的预定角可以小于或等于约45°，小于或等于约40°，小于或等于约35°，小于或等于约30°，大于或等于约0°，大于或等于约5°，大于或等于约10°，大于或等于约20°，大于或等于约30°，或者在以下范围内：约0°至约45°，约5°至约45°，约10°至约45°，约20°至约45°，约30°至约45°，约0°至约40°，约30°至约40°，约0°至约35°，约30°至约35°，约0°至约30°，以及其间的所有范围和子范围。

可以使用接头119将载体111相对于探针轴线104的角调整到预定角，如图1所示。接头119(例如，万向接头)可以允许围绕如图1所示的方向分量x、y和z中的任何和/或所有方向分量枢转。接头119可以围绕垂直于探针轴线104的第一调整轴线旋转。在一些实施方式中，接头还可以围绕可垂直于第一调整轴线的第二调整轴线旋转。在另外的实施方式中，第二调整轴线可以是探针轴线104。在另外的实施方式中，第二调整轴线可以垂直于探针轴线104。在一些实施方式中，接头119可以包括万向接头，如图1中作为球示意性示出。在另一些实施方式中，接头可以包括复合接头，其包括滑件、旋转接头、圆柱铰、万向接头和另一种铰接接头中的一种或多种。在任何上述实施方式中，接头119还可以包括锁，其可防止偏离探针轴线104与载体111之间的预定的调整角和位置。

基材117可具有第一主表面121和第二主表面123，以及在第一主表面121与第二主表面123之间延伸的边缘125。在一些实施方式中，如图7所示，第一主表面121可以包括弯曲的表面部分701。在一些实施方式中，如图8所示，第一主表面121可以包括平面表面部分801。在一些实施方式中，如图7所示，基材117的边缘125可以包括平坦的边缘表面部分703。在另一些实施方式中，如图8所示，基材117的边缘125可以包括弯曲的边缘表面部分803。虽然未示出，但是在一些实施方式中，基材可以包括图7的弯曲的表面部分701和图8的弯曲的边缘表面部分803。虽然未示出，但是在另外的实施方式中，一些实施方式中的基材可以包括图8的平面表面部分801和图7的平坦的边缘表面部分703。虽然未示出，但是在一些实施方式中，基材117的第一主表面121可以包括平坦表面(例如，平面表面部分801)和弯曲表面(例如，弯曲的表面部分701)二者。虽然未示出，但是在一些实施方式中，基材117的边缘125可以包括平坦表面(例如，平坦的边缘表面部分703)和弯曲表面(例如，弯曲的边缘表面部分803)二者。虽然未示出，但是在一些实施方式中，第一主表面121可以是平面表面。

如图2所示，第一测试位置201可以由探针轴线104和基材117的表面在预定位置处相交以及相对于载体111的角来限定。在一些实施方式中，如图7所示，当探针轴线104a与基材117的第一主表面121相交时，第一测试位置201a可以位于基材117的第一主表面121的弯曲表面部分701上。在一些实施方式中，如图8所示，当探针轴线104c与基材117的第一主表面121相交时，第一测试位置201c可以位于基材117的第一主表面121的平面表面部分801上。在一些实施方式中，如图7所示，当探针轴线104b与基材117的边缘相交时，第一测试位置201b可以位于基材117的边缘125的平坦边缘表面部分703上。在另一些实施方式中，如图8所示，当探针轴线104d与基材117的边缘125相交时，第一测试位置201d可以位于基材117的边缘125的弯曲边缘表面部分803上。

在一些实施方式中，可以对探针轴线104与载体111之间的预定角进行选择，以使得在第一测试位置201处与基材117相切的表面与探针轴线104之间的角可以小于或等于约90°，小于或等于约60°，大于或等于约30°，大于或等于约45°，或者在以下范围内：约30°至约90°，约45°至约90°，约30°至约60°，约45°至约60°，以及其间的所有范围和子范围。

在本公开全文中，位于基材的第一主表面上的测试位置可以包括距离边缘的测试距离，该测试距离可定义为在基材表面上的测试位置处的第一点与基材边缘上的第二点之间的距离，其中，第一点和第二点尽可能地靠近。参考图7，第一测试位置201a的第一测试距离705可以定义为在基材117的第一主表面121上的第一测试位置201a处的第一点(即，探针轴线104a与第一主表面121相交的位置)与基材边缘125上的第二点707之间的距离，其中，第一点和第二点尽可能地靠近。参考图8，第一测试位置201c的第一测试距离805可以定义为在基材117的第一主表面121上的第一测试位置201c处的第一点(即，探针轴线104c与第一主表面121相交的位置)与基材边缘125上的第二点807之间的距离，其中，第一点和第二点尽可能地靠近。在一些实施方式中，第一测试距离705、805可以小于或等于约10mm，小于或等于约6mm，小于或等于约4mm，小于或等于约3mm，小于或等于约2mm，或者大于或等于约1mm。在一些实施方式中，第一测试距离705、805可以在以下范围内：约1mm至约10mm，约1mm至约6mm，约1mm至约4mm，约1mm至约3mm，约1mm至约2mm。

在另一些实施方式中，位于边缘上的测试位置可以包括的测试距离定义为穿过边缘上的测试位置处的第一点的线(其中，所述线平行于边缘的最外围)与边缘的最外围上的点之间的距离。例如，如图7所示，位于边缘125上的第一测试位置201b可以包括测试距离709，所述测试距离709位于线711与边缘125的最外围713上的点之间，所述线711穿过边缘125上的第一测试位置201b处的第一点，其中，所述线711平行于边缘125的最外围713。如图8所示，位于边缘125上的第一测试位置201d可以包括测试距离809，所述测试距离809位于线811与边缘125的最外围813上的点之间，所述线811穿过边缘125上的第一测试位置201d处的第一点，其中，所述线811平行于边缘125的最外围813。在一些实施方式中，测试距离709、809可以小于或等于约1mm，小于或等于约500微米(μm)，小于或等于约200μm，小于或等于约100μm，或者为约0μm。

在本公开全文中，在一些实施方式中，利用探针103的测试方法可提供一种测试构造，其中，探针宽度305的方向可以基本上垂直于被测试的边缘125。在一些实施方式中，探针宽度305的方向可以基本上平行于被测试的边缘125。在另一些实施方式中，探针宽度305的方向可以既不平行也不垂直于被测试的边缘125。

在一些实施方式中，如图1和2所示，基材117可直接安装在载体111上。在另一些实施方式中，基材117可以安装在另一物体上，该物体的形状和/或机械性质和可以与基材117组合使用的显示器的相似，如下所述。在一些另外的实施方式中，如图7和8所示，第二主表面123可以附接于玻璃基基材717的第一主表面715。如本文所用的“玻璃基”意为玻璃基材或玻璃陶瓷基材，其中，玻璃陶瓷包括一个或多个晶相以及无定形的残余玻璃相。在一些另外的实施方式中，基材117可以用作玻璃基基材717的保护盖(即，基材117可以是屏幕保护物)。在一些另外的实施方式中，玻璃基基材717可以构成装置的表面，下文有所描述。在其他实施方式中，基材117可以包括显示器。在本公开全文中，显示器可包括液晶显示器(LCD)、电泳显示器(EPD)、有机发光二极管显示器(OLED)、等离子体显示器面板(PDD)、或触摸传感器集成显示器。在另外的实施方式中，显示器(即，基材117)的第一主表面121可包括玻璃片。在一些实施方式中，显示器可以是移动电子装置(例如，智能手机、手表、平板电脑、笔记本电脑)的部分。在另一些实施方式中，基材117可以被安装在与包含显示器的另一表面相对的装置表面上。在另一些实施方式中，基材117可以包括诸如硅晶片、印刷电路板、光伏装置或陶瓷装置之类的装置。在一些实施方式中，如图7-8所示，基材117的第二主表面123可以包括平面表面部分。在另外的实施方式中，如图7-8所示，基材117的第二主表面123可以完全包括平面表面。虽然未示出，但是在另一些实施方式中，第二主表面123可以包括弯曲部分。在一些实施方式中，基材117可以被安装在表面(例如，载体111、玻璃基基材717)上，其中，最靠近基材117的第二主表面123的表面包括与基材117的第二主表面123基本上相同的轮廓。在一些实施方式中，基材117可以被安装在除了玻璃基基材之外的表面上(例如，与移动电子装置的显示器相对的表面上)。

所公开的测试设备101可用在确定基材117的边缘的压碎强度的方法中，该方法如图9所示的流程图所示。测试方法的第一步901可以是在载体111中调整基材117，以使探针轴线104在第一测试位置201处，以相对于由载体111限定的平面成预定入射角落在基材117上。第二步903可以是沿着探针轴线104将探针103移向基材117和/或沿着探针轴线104将基材117移向探针103，以使得探针103的外尖端105在第一测试位置201处接触基材117，从而向基材117施加预定的测试载荷，如显示器109上所指示的。接着，可以确定基材117是否因为第一测试位置201处的开裂而失效，如图9中的第一个菱形905所指示的。如果基材117开裂了，则进行下一步骤911。如果基材117未开裂，则可以确定目前的预定测试载荷是否等于预定最大载荷，如图9中的第二个菱形907所指示的。如果目前的预定测试载荷等于预定最大载荷，则进行下一步骤911。如果还未达到预定最大载荷，则可以使预定测试载荷增加预定的量，如图9中的第二个菱形907的左边的框909所指示的。随后，重复第二步903和两个评价步骤(即，905、907)直到基材117因为在第一测试位置201处开裂而失效，或者预定最大载荷可以等于现有的预定测试载荷。使用人工视觉检测或机械光学检测来寻找基材117中的宏观裂纹，可以确定失效。或者，可以使用声学检测来确定失效，因为脆性材料(例如，基材117)在开裂时常产生声音。或者，传感器107可以检测到指示失效的变化(例如，力尖峰)。一旦基材117因为在第一测试位置201处开裂而失效或者预定最大载荷等于目前的预定测试载荷，则下一步骤911可以是基于探针103所施加的机械力(即，当到达该步骤时，目前的预定测试载荷)，确定所测试的基材117的边缘的压碎强度。如果基材117失效，则失效载荷可以是单个值。否则，测试方法确定了失效载荷的下限(例如，大于或等于50牛顿，至少50N)。

图9例示的测试方法的结果可以根据失效载荷来报告“压碎强度”(例如，以牛顿为单位)，所述失效载荷是到达上述测试方法的最后一步时的预定测试载荷。而且，如果考虑的区域垂直于探针103施加的力，则所测试的基材117的边缘的压碎强度可以报告为压力(例如，以兆帕为单位)。或者，如果考虑在最终的预定测试载荷下，与基材117接触的探针103的面积，则基材117的边缘的压碎强度可以报告为指数，该指数可以不是真实压力。在一些实施方式中，如果探针轴线104从第一测试位置201移动到第二测试位置以便获得压碎强度的第二估算值，则可以对同一基材117重复图9例示的测试方法。在另外的实施方式中，利用基材117上的不同位置，可以获得大于或等于2个，大于或等于3个，大于或等于4个，大于或等于5个，或者大于或等于6个压碎强度的估算值。

在一些实施方式中，由探针103向基材117施加的载荷可以通过相对于探针103和实验室参考系移动载体111来产生。在一些实施方式中，由探针103向基材117施加的载荷可以通过相对于载体111和实验室参考系移动探针103来产生。在另外的实施方式中，载体111和探针103均可相对于实验室参考面移动。在一些实施方式中，载体111与探针103之间的相对移动可通过手动调整曲柄或柄轴臂来产生。在另一些实施方式中，载体111与探针103之间的相对移动可通过机械手段产生，例如，线性致动器(例如，螺杆、轮轴、凸轮)或旋转致动器(例如，步进致动器、伺服致动器)。

在一些实施方式中，可分步增加测试载荷，如上所述。在一些实施方式中，预定载荷增加的量可以大于或等于约0.1牛顿(N)，大于或等于约0.5N，大于或等于约1N，大于或等于约2N，大于或等于约5N，大于或等于约10N，小于或等于约50N，小于或等于约30N，小于或等于约20N，或者小于或等于约10N。在一些实施方式中，预定载荷增加的量可以在以下范围内：约0.1N至约50N，约0.1N至约30N，约0.1N至约20N，约0.2N至约50N，约0.2N至约20N，约0.5N至约50N，约0.5N至约20N，约1N至约50N，约1N至约30N，约1N至约30N，约1N至约20N，约2N至约50N，约2N至约30N，约2N至约20N，约5N至约50N，约5N至约30N，约5N至约20N，约10N至约20N，以及其间的所有范围和子范围。在另外的实施方式中，预定载荷增加的量在整个测试中可以是恒定的。在其他另外的实施方式中，预定载荷增加的量可以随着测试的进行而减小。

在另一些实施方式中，可以预定的加载速率连续增加测试载荷。由于压碎强度被设计为静态材料性质(与施加脉冲撞击的冲击测试不同)，因此，可以有利的是，该速率足够得慢，使得准静态近似对该加载有效。通过采用第一速率时的失效载荷与采用第二速率时的失效载荷进行比较，可以确认第一速率的准静态近似的有效性，其中，第二速率约是第一速率的一半。如果差异是采用第二速率观察到的失效载荷的约10％或更小，约5％或更小，约2％或更小，或者约1％或更小，则该近似可以有效。在一些另外的实施方式中，预定加载速率可以大于或等于约0.1N/min(牛顿/分钟)，大于或等于约0.2N/min，大于或等于约0.5N/min，大于或等于约1N/min，大于或等于约2N/min，大于或等于约5N/min，大于或等于约10N/min，小于或等于约200N/min，小于或等于约180N/min，小于或等于约150N/min，小于或等于约120N/min，小于或等于约100N/min，小于或等于约80N/min，小于或等于约60N/min，小于或等于约30N/min，或者小于或等于约20N/min。在另一些实施方式中，预定加载速率可以在以下范围内：约0.1N/min至约200N/min，约0.2N/min至约180N/min，约0.5N/min至约150N/min，约1N/min至约120N/min，约1N/min至约100N/min，约1N/min至约80N/min，约1N/min至约30N/min，约1N/min至约20N/min，约2N/min至约180N/min，约2N/min至约150N/min，约2N/min至约120N/min，约2N/min至约100N/min，约2N/min至约80N/min，约2N/min至约60N/min，约5N/min至约150N/min，约5N/min至约120N/min，约5N/min至约100N/min，约5N/min至约80N/min，约5N/min至约60N/min，约5N/min至约30N/min，约10N/min至约120N/min，约10N/min至约60N/min，约10N/min至约30N/min，以及其间的所有范围和子范围。在另一些实施方式中，预定加载速率在整个测试中可以是恒定的。在其他另外的实施方式中，预定加载速率随着测试的进行而减小。

可以使用本文公开的测试方法和设备进行测试的构成屏幕保护物的基材的其他细节可在题为“Screen Protector Comprising a Glass-based Substrate and anAdhesive(包含玻璃基基材和粘合剂的屏幕保护物”的申请号为__________的同时提交的专利申请中找到，所述文献通过引用全文纳入本文。

本文所用的方向术语，例如上、下、右、左、前、后、顶、底，仅仅是参照绘制的附图而言，并不用来表示绝对的取向。

除非另外指出，否则如本文所用的术语“包括”和“包含”及其变化形式应被解释为是同义的并且是开放式的。

本文所用的术语“该”、“一个”或“一种”表示“至少一个(一种)”，并且不应局限为“仅一个(一种)”，除非有明确相反的说明。因此，例如，提到的“一个部件”包括具有两个或更多个这类部件的实施方式，除非上下文有另外明确的表示。

如本文所用，术语“约”指量、尺寸、公式、参数和其他数量和特征不是精确的且无需精确的，但可按照要求是大致的和/或更大或者更小，如反映公差、转化因子、四舍五入、测量误差等，以及本领域技术人员所知的其他因子。当使用术语“约”来描述范围的值或端点时，应理解本公开包括所参考的具体值或者端点。无论说明书中的范围的数值或端点是否使用“约”列举，范围的数值或端点旨在包括两种实施方式：一种用“约”修饰，另一种未用“约”修饰。还应理解，每个范围的端点在与另一个端点有关及独立于另一个端点时都是重要的。

本文所用的术语“基本”、“基本上”及其变化形式旨在表示所述的特征等于或近似等于一数值或描述。例如，“基本上平面”的表面旨在表示表面是平面或大致表面。此外，如上文所定义，“基本上相似”旨在表示两个值相等或近似相等。在一些实施方式中，“基本上相似”可以表示彼此相差在约10％以内的值，例如彼此相差在约5％以内，或彼此相差在约2％以内的值。

以上实施方式及这些实施方式的特征是示例性的，并且可单独或与本文提供的其他实施方式的任意一个或多个特征以任意形式组合来提供而不会偏离本公开的范围。

对本领域的技术人员而言，显而易见的是，可以对本公开进行各种修改和变动而不偏离本公开的范围和精神。因此，本公开意在涵盖该公开内容的修改和变动，只要这些修改和变动在所附权利要求和其等同内容的范围之内。

Claims (30)

1.一种测试设备，所述测试设备包括：

载体；和

相对于载体可移动地安装的探针，所述探针包括端部，其从探针的外尖端延伸0.25mm，其中，端部的表面积小于或等于约5mm²。

2.如权利要求1所述的测试设备，其中，所述载体包括板。

3.如权利要求1-2中任一项所述的测试设备，其中，所述载体能够围绕第一调整轴线旋转。

4.如权利要求3所述的测试设备，其中，探针能够沿着探针轴线相对于载体移动，所述探针轴线垂直于第一调整轴线。

5.如权利要求3-4中任一项所述的测试设备，其还包括锁，以相对于第一调整轴线将载体可松脱地固定在选定位置中。

6.如权利要求3-5中任一项所述的测试设备，其中，所述载体能够围绕第二调整轴线旋转，所述第二调整轴线垂直于第一调整轴线和探针轴线。

7.如权利要求1-6中任一项所述的测试设备，其中，所述载体包括夹具。

8.如权利要求1-7中任一项所述的测试设备，其中，所述探针包括热塑性聚合物。

9.如权利要求1-8中任一项所述的测试设备，其中，所述载体包括热塑性聚合物。

10.如权利要求1-9中任一项所述的测试设备，其中，所述探针包括第一表面和第二表面，其中，第一表面和第二表面向着探针的外尖端会聚。

11.如权利要求10所述的测试设备，其中，所述探针还包括第三表面，其与第一表面和第二表面相交，同时向着探针的外尖端逐渐变窄。

12.如权利要求1-11中任一项所述的测试设备，其还包括被构造用于确定力、位移或探针所施加的压力中的一种或多种的装置。

13.确定基材边缘的压碎强度的方法，所述基材包括第一主表面和第二主表面，并且边缘在第一主表面与第二主表面之间延伸，所述方法包括：

调整基材与探针轴线的方向之间的预定角；

利用探针，在探针轴线的方向上向基材的第一测试位置施加机械力；

增加在探针轴线方向上由探针施加的机械力，直到基材开裂或达到探针施加的预定义力；以及

基于探针施加的机械力，确定边缘的压碎强度。

14.确定基材边缘的压碎强度的方法，所述基材包括第一主表面和第二主表面，并且边缘在第一主表面与第二主表面之间延伸，所述方法包括：

使探针与基材的第一测试位置对齐，并且基材与探针轴线的方向之间成预定角，其中，第一测试位置距离基材边缘约10mm或更小；

利用探针，在探针轴线的方向上向基材的第一测试位置施加机械力；

增加在探针轴线方向上由探针施加的机械力，直到基材开裂或达到探针施加的预定义力；以及

基于探针施加的机械力，确定边缘的压碎强度。

15.如权利要求13-14中任一项所述的方法，其中，所述边缘包括弯曲的边缘表面。

16.如权利要求15所述的方法，其中，第一测试位置包括边缘的弯曲边缘表面的一部分。

17.如权利要求13-16中任一项所述的方法，其中，第一主表面包括弯曲表面或平坦表面中的一种或多种。

18.如权利要求13-14中任一项所述的方法，其中，第一测试位置包括边缘的一部分表面。

19.如权利要求13-15中任一项所述的方法，其中，第一测试位置包括基材的一部分第一主表面。

20.如权利要求19所述的方法，其中，基材的该部分的第一主表面是弯曲的。

21.如权利要求19所述的方法，其中，基材的该部分的第一主表面是平坦的。

22.如权利要求13-21中任一项所述的方法，其中，所述探针包括第一表面和第二表面，其中，第一表面和第二表面向着探针的外尖端会聚。

23.如权利要求22所述的方法，其中，所述探针还包括第三表面，其与第一表面和第二表面相交，同时向着探针的外尖端逐渐变窄。

24.如权利要求13-23中任一项所述的方法，其中，在确定基材边缘的压碎强度的方法期间，基材的第二主表面附接于玻璃基基材的主表面。

25.如权利要求13-24中任一项所述的方法，其中，预定角在约0°至约45°的范围内。

26.如权利要求25所述的方法，其中，预定角在约30°至约45°的范围内。

27.如权利要求13-26中任一项所述的方法，其中，第一测试位置距离基材的边缘小于或等于约10mm。

28.如权利要求13-27中任一项所述的方法，其中，探针施加的预定义力在约50N至约200N的范围内。

29.如权利要求28所述的方法，其中，探针施加的预定义力在约50N至约125N的范围内。

30.如权利要求13-29中任一项所述的方法，其还包括：向基材的第二测试位置施加机械力，并且增加所施加的机械力直到基材开裂或者达到探针施加的预定义力。

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