CN114478001A - 壳体组件及其制备方法和电子设备 - Google Patents

壳体组件及其制备方法和电子设备 Download PDF

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Abstract

本申请公开了壳体组件及其制备方法和电子设备。该方法包括：制备陶瓷坯体；对所述陶瓷坯体进行热弯处理，得到2.5D结构或3D结构的陶瓷基体；在所述陶瓷基体的第一表面形成塑胶层，得到所述壳体组件。由此，采用热弯处理陶瓷坯体以形成2.5D结构或3D结构的陶瓷基体，可以避免CNC加工方法中内应力的形成，后续加工过程中也不会出现难以控制的应力释放，并且不会出现对陶瓷平面进行抛光处理、弧面进行CNC加工产生的交接线，利用本申请提出的方法制备的壳体组件外表面具有陶瓷温润如玉的质感，并且在陶瓷基体的内表面设置了塑胶层，可以在不降低壳体组件其他性能的基础上起到减重的作用。

Description

壳体组件及其制备方法和电子设备
技术领域
本申请涉及电子领域，具体地，涉及壳体组件及其制备方法和电子设备。
背景技术
随着电子领域的不断发展，手机等电子设备的外观以及手感也越来越受到用户的关注。氧化锆陶瓷本身具有温润如玉的手感和超高的介电常数，适用于用作手机等电子设备的壳体，氧化锆陶瓷壳体具有广阔的市场前景。由于氧化锆陶瓷密度比较高，脆性较大，所以目前市场上的陶瓷壳体普遍偏重，非常影响用户使用。并且，目前的陶瓷壳体在烧结陶瓷坯体之后对其进行CNC(数字化控制精密机械加工)，会有很大的内应力存在于陶瓷中，会造成陶瓷壳体的外观光影不顺，非常影响用户的体验效果。
因此，目前的壳体组件、制备方法和电子设备仍有待提高。
发明内容
本申请旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中的至少一个。
目前的陶瓷塑胶一体壳体存在较为严重的光影不顺问题，发明人发现，这是由于目前的陶瓷塑胶一体壳体通常利用“干压+注塑+CNC”工艺得到，在制备过程中对陶瓷坯体进行CNC，这会造成陶瓷中存在较大的内应力，而因为陶瓷内表面利用注塑方法形成了塑胶层，无法在较高温度(1100-1400℃)下进行退火处理，低温退火又很难消除CNC形成的内应力，使得陶瓷中残留有较大的内应力，而在后续加工过程中难以有效控制应力释放，导致陶瓷发生变形，外表面光影不顺，非常影响陶瓷塑胶壳体的外观，造成用户体验不佳。发明人发现，不对陶瓷坯体进行CNC，而通过对烧结出的陶瓷进行热弯处理制备出具有所需外形的陶瓷坯体，然后进行表面处理，再进行注塑，后期直接进行表面抛光即可得到陶瓷塑胶一体壳体，壳体质量较轻，并且表面无光影不顺的问题。
有鉴于此，在本申请的一个方面，本申请提出了一种制备壳体组件的方法。该方法包括：制备陶瓷坯体；对所述陶瓷坯体进行热弯处理，得到2.5D结构或3D结构的陶瓷基体；以及在所述陶瓷基体的第一表面形成塑胶层，得到所述壳体组件。由此，采用热弯处理陶瓷坯体以形成2.5D结构或3D结构的陶瓷基体，可以避免CNC加工方法中内应力的形成，后续加工过程中也不会出现难以控制的应力释放，并且不会出现对陶瓷平面进行抛光处理、弧面进行CNC加工产生的交接线，利用本申请提出的方法制备的壳体组件外表面具有陶瓷温润如玉的质感，并且在陶瓷基体的内表面设置了塑胶层，可以在不降低壳体组件其他性能的基础上起到减重的作用。
在本申请的另一个方面，本申请提出了一种壳体组件，该壳体组件是利用前面所述的方法制备得到的。由此，该壳体组件具有前面所述的方法制备的壳体组件的全部特征以及优点，在此不再一一赘述。总的来说，该壳体组件具有光影效果平坦的外观、温润如玉的质感以及较轻的质量。
在本申请的又一个方面，本申请提出了一种电子设备，包括：前面所述的壳体组件；显示屏组件，所述显示屏组件与所述壳体组件相连，且所述显示屏组件和所述壳体组件之间限定出安装空间，其中，所述壳体组件中的塑胶层靠近所述显示屏组件设置；以及主板，所述主板设置在所述安装空间内且与所述显示屏组件电连接。由此，该电子设备具有前面所述方法制备的壳体组件所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述，总的来说，该电子设备具有较轻的质量、光影效果平坦的外观以及温润如玉的质感。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1显示了根据本申请一个示例的制备壳体组件的方法流程图；
图2显示了根据本申请另一个示例的制备壳体组件的方法流程图；
图3显示了根据本申请一个示例的壳体组件的结构示意图；
图4显示了根据本申请一个示例的电子设备的结构示意图。
附图标记说明：
10：陶瓷坯体；11：第二表面；100：陶瓷基体；110：第一表面；120：第三表面；130：侧壁；1000：电子设备；2000：电子设备。
具体实施方式
下面详细描述本申请的示例，所述示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的示例，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的一个方面，本申请提出了一种制备壳体组件的方法。具体的，参考图1至图2，该方法包括：
S100：制备陶瓷坯体
制备陶瓷坯体10，根据本申请的一些具体示例，可利用干压烧结得到陶瓷坯体10，得到的陶瓷坯体10为平板的2D结构，如图2中a)图所示。
S200：对陶瓷坯体进行热弯处理，得到2.5D结构或3D结构的陶瓷基体
对陶瓷坯体10进行热弯处理，得到2.5D结构或3D结构的陶瓷基体100，如图2中b)图所示。其中，热弯处理是指将陶瓷坯体10放置于热弯模具中，然后在模具顶部施加一定压力并保持，在一定温度下进行保温，使陶瓷坯体10于保温期间在外力的作用下沿着模具发生蠕变，最后完全贴合至模具形成具有2.5D或3D结构陶瓷基体100的过程。需要说明的是，热弯处理得到的陶瓷基体100可以具有一个或多个侧壁130，例如，陶瓷基体100的侧壁130的数量可以为一个、两个(如图2中b)图所示)、三个或四个(如图3所示)等。
需要说明的是，常规的形成2.5D结构或3D结构的陶瓷基体的方法是直接烧结出2.5D结构或3D结构的陶瓷坯体(表面较为粗糙)，再对陶瓷坯体的平面进行平磨，对弧面进行CNC加工，此时会产生较大的内应力，如不进行较高温度的退火处理(例如，在1100-1400℃下进行退火处理)，则在后续的抛光过程中会产生难以控制的应力释放，使外观面出现明显的光影不顺，并且平磨和CNC加工交接位置会产生明显的交接线，导致外观效果较差。而在本申请中，采用热弯处理陶瓷坯体形成2.5D结构或3D结构的陶瓷基体，可以避免CNC加工方法中内应力的形成，后续加工过程中也不会出现难以控制的应力释放，并且不会出现对平面进行抛光处理、弧面进行CNC加工产生的交接线。
根据本申请的示例，陶瓷基体的致密度达到98.85％及以上，由此，陶瓷基体具有较高的强度，进而有利于提高壳体的强度。
根据本申请的示例，对陶瓷坯体进行热弯处理温度为1010℃～1040℃，例如，可以为1010℃、1015℃、1020℃、1025℃、1030℃、1035℃、1040℃等，由此，陶瓷坯体可在上述温度范围内变软，有利于热弯处理的进行，使陶瓷坯体发生蠕变以形成具有2.5D或3D结构的陶瓷基体。如果温度比较低(低于1010℃)，陶瓷坯体难以达到足够软化的状态，很难进行后面所谓的蠕变，难以制备出所需的陶瓷基体；如果温度较高(超过1040℃)，陶瓷虽然可以变软并进行蠕变，但是随着温度的增加陶瓷内部颗粒/晶粒尺寸会增加，导致得到的陶瓷基体力学性能变差。
根据本申请的示例，对陶瓷坯体进行热弯处理的保温时间为115min-125min，例如，可以为115min、117min、118min、120min、122min、124min、125min等。由此，陶瓷热弯具有合适的时间，有利于形成所需形状的陶瓷基体，并且不会在表面形成难以去除的模具印痕。如果保温时间较短，那么陶瓷坯体蠕变时间不够，难以进行充分的蠕变，最终得到的产品形状很难满足实际需求；如果保温时间过长，陶瓷坯体虽然可以形成所需形状，但是由于软化的陶瓷坯体与热弯模具接触的时间比较久，会在陶瓷的表面形成比较深的模具印痕，后续进行抛光也很难完全去除，影响陶瓷的外观，并且保温时间过长也会导致陶瓷内部晶粒长大，对陶瓷的力学性能造成不利影响。
根据本申请的示例，对陶瓷坯体进行热弯处理的压力为0.5-1.0MPa，例如，可以为0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1.0MPa等。由此，陶瓷坯体可在合适的压力下发生蠕变，有利于得到所需形状的陶瓷坯体。如果热弯压力过小，则陶瓷坯体很难进行蠕变，最终得到的陶瓷形状难以满足实际需求；如果热弯压力过大，则陶瓷坯体容易产生裂纹造成力学性能下降，甚至会断裂，导致产品报废，无法进行后续加工，而且容易产生模印，影响陶瓷基体的外观。
根据本申请的一些示例，在对陶瓷坯体进行热弯处理之前，还可以预先对陶瓷坯体10的第二表面11(如图2中a)图所示)进行第一抛光处理。具体的，第一抛光处理指的是在钻石液的作用下通过一个磨盘对陶瓷坯体10粗糙的外表面(第二表面11)进行平磨。第一抛光处理可以将陶瓷坯体10减薄到合适的厚度，同时降低外表面的粗糙度，使陶瓷表面比较光滑平整，之后以陶瓷平整的表面为基准进行后续加工会更有利。
根据本申请的一些具体示例，第一抛光处理的压力可以为400kg～480kg，由此，可以有效对陶瓷的粗糙表面进行处理。如果压力过小，抛光处理的效率会较低，会消耗更多的时间和抛光液，也会在一定程度上增加设备的磨损量，导致成本增加；如果压力过大，则陶瓷经过抛光处理后会出现一些相对比较深的抛光纹路，后续很难完全去除，影响产品整体性能。
根据本申请的一些具体示例，第一抛光处理的时间为115min～125min。由此，可以在合理的时间内有效降低外表面的粗糙度，并且不会造成成本增加。如果抛光时间过短，陶瓷坯体的表面粗糙度很难达到要求；而如果抛光时间过久，会造成成本增加。
S300：在陶瓷基体的第一表面形成塑胶层
参考图2，在2.5D或3D结构的陶瓷基体100的第一表面110形成塑胶层200，得到壳体组件(如图2中c)图所示)。
具体的，根据本申请的一些示例，形成塑胶层200的步骤包括：对陶瓷基体100的第一表面110进行粗化处理或微孔处理，得到处理表面；以及在处理表面注塑塑胶，以便得到塑胶层200。其中，对第一表面110进行粗化处理可以是通过喷砂、镭雕等方法实现的，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。另外，微孔处理可以是通过腐蚀液对陶瓷基体的表面进行腐蚀，从而使得陶瓷基体的第一表面110具有微孔结构。在对第一表面110进行粗化处理或微孔处理后，将塑胶材料注塑在粗化的表面或微孔中形成陶瓷塑胶一体化结构，即壳体组件。
根据本申请的示例，陶瓷基体的厚度可以为0.2mm-0.3mm，例如，可以为0.2mm、0.21mm、0.22mm、0.23mm、0.24mm、0.25mm、0.26mm、0.27mm、0.28mm、0.29mm、0.3mm等；塑胶层的厚度可以为0.3mm-3.0mm，例如可以为0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm、0.5mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.5mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.5mm、2.8mm、3.0mm等。由此，陶瓷基体和塑胶层均具有合适的厚度，可以在保证壳体组件具有较高的强度的同时降低壳体组件的重量；并且，在上述厚度范围内，陶瓷基体和塑胶层具有合适的厚度比，具有较佳的协同效果，有利于两者之间的牢固结合，进而陶瓷基体与塑胶层的粘接强度可以达到150N及以上，例如150N-200N。如果陶瓷基体的厚度小于0.2mm，则在注塑时容易引起陶瓷基体的开裂，而且如果陶瓷基体的厚度太薄会导致陶瓷的质感较差，使最终形成的壳体组件的质感较差；而如果陶瓷基体的厚度太大，一方面，由于陶瓷基体太厚，不利于热弯的进行，另一方面，陶瓷基体过厚，会导致壳体组件质量增加，不利于减重。如果塑胶层的厚度过小，壳体组件的强度相对较低，导致壳体组件的可靠性较差，无法达到用户的使用要求；而如果塑胶层的厚度大于3.0mm，一方面，会导致壳体组件的重量增加，不利于减重，另一方面，较厚的塑胶层在其形成过程中会导致更多的残余应力，使最终得到的壳体组件变形。需要说明的是，本申请中陶瓷基体以及塑胶层的厚度均是指壳体组件主体部分(即平面部分)对应的陶瓷基体以及塑胶层的厚度。
需要说明的是，上述第一表面110是指陶瓷基体100的内表面，或者说陶瓷基体100靠近电子设备电池的表面。
进一步的，根据本申请的一些示例，还可以对形成塑胶层的产品进行退火处理。由此，可以消除注塑时引入的微小内应力，有利于提高壳体组件的整体性能。根据本申请的一些具体示例，退火处理的温度为80℃-100℃，由此，可以有效消除注塑时引入的微小内应力，在后续加工时不会出现难以控制的应力释放，最终得到的壳体组件可以具有光影效果平坦的外观。
根据本申请的一些示例，在退火处理之后，还可以对陶瓷基体100的第三表面130进行第二抛光处理。第三表面即是指陶瓷基体的外表面，或者是指陶瓷基体远离电子设备的电池的一侧表面。由此，得到的壳体组件具有较好的外观面，且具有较好的质感，用户体验较佳。
根据本申请的一些具体示例，第二抛光处理的压力为0.08-0.12MPa，由此，可以对陶瓷基体的表面进行加工，得到的壳体组件具有较好的外观效果。如果压力过小，则很难去除之前加工产生的纹路；如果压力过大，抛光液消耗较快，损耗增加，成本增加。根据本申请的一些具体示例，第二抛光处理的时间为115min～125min，由此可以在合理的时间内有效对陶瓷基体的表面进行抛光。如果抛光时间较短，则难以去除之前加工产生的纹路；而如果抛光时间过长，一方面，浪费时间，另一方面也会增加抛光液的使用量以及设备的磨损量，导致成本增加。
总的来说，采用热弯处理陶瓷坯体形成2.5D结构或3D结构的陶瓷基体，可以避免CNC加工方法中内应力的形成，后续加工过程中也不会出现难以控制的应力释放，并且不会出现对陶瓷平面进行抛光处理、弧面进行CNC加工产生的交接线，利用本申请提出的方法制备的壳体组件外表面具有陶瓷温润如玉的质感，并且在陶瓷基体的内表面设置了塑胶层，可以在不降低壳体组件其他性能的基础上起到减重的作用。本领域技术人员可以理解，将陶瓷基体的厚度减薄，注塑形成塑胶层，由于塑胶层的密度显著低于陶瓷密度，相同厚度的陶瓷和塑胶一体结构壳体与陶瓷壳体相比，前者质量明显降低。
在本申请的另一个方面，本申请提出了一种壳体组件，该壳体组件是利用前面所述的方法制备得到的。参考图3，该壳体组件1000包括陶瓷基体100以及塑胶层200。由此，该壳体组件具有前面所述的方法制备的壳体组件的全部特征以及优点，在此不再一一赘述。总的来说，该壳体组件具有光影效果平坦的外观、温润如玉的质感以及较轻的质量。
在本申请的有一个方面，本申请提出了一种电子设备。参考图4，该电子设备2000包括：前面所述的壳体组件1000；显示屏组件(图中未示出)，显示屏组件与壳体组件相连，且显示屏组件和壳体组件之间限定出安装空间，其中，壳体组件中的塑胶层(图中未示出)靠近显示屏组件设置；以及主板(图中未示出)，主板设置在安装空间内且与显示屏组件电连接。由此，该电子设备2000具有前面所述方法制备的壳体组件1000所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该电子设备2000具有较轻的质量、光影效果平坦的外观以及温润如玉的质感。
本申请所述的电子设备的具体类型不受特别限制，例如，可以为手机(如图4所示)、智能手表、掌上电脑或者笔记本电脑。上述电子设备可以为移动或便携式并执行无线通信的各种类型的计算机系统设备中的任何一种。具体的，电子设备可以为移动电话或智能电话(例如，基于iPhone TM，基于Android TM的电话)，便携式游戏设备(例如NintendoDS TM，PlayStation Portable TM，Gameboy Advance TM，iPhone TM)、膝上型电脑、PDA、便携式互联网设备、音乐播放器以及数据存储设备，其他手持设备以及诸如手表、入耳式耳机、吊坠、头戴式耳机等，电子设备还可以为其他的可穿戴设备(例如，诸如电子眼镜、电子衣服、电子手镯、电子项链、电子纹身或智能手表的头戴式设备(HMD))。
电子设备还可以是多个电子设备中的任何一个，多个电子设备包括但不限于蜂窝电话、智能电话、其他无线通信设备、个人数字助理、音频播放器、其他媒体播放器、音乐记录器、录像机、照相机、其他媒体记录器、收音机、医疗设备、车辆运输仪器、计算器、可编程遥控器、寻呼机、膝上型计算机、台式计算机、打印机、上网本电脑、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、运动图像专家组(MPEG-1或MPEG-2)音频层3(MP3)播放器，便携式医疗设备以及数码相机及其组合。
在一些情况下，电子设备可以执行多种功能(例如，播放音乐，显示视频，存储图片以及接收和发送电话呼叫)。如果需要，电子设备可以是诸如蜂窝电话、媒体播放器、其他手持设备、腕表设备、吊坠设备、听筒设备或其他紧凑型便携式设备的便携式设备。
下面通过具体的示例对本申请进行说明，本领域技术人员能够理解的是，下面的具体的示例仅仅是为了说明的目的，而不以任何方式限制本申请的范围。另外，在下面的示例中，除非特别说明，所采用的材料和设备均是市售可得的。如果在后面的示例中，未对具体的处理条件和处理方法进行明确描述，则可以采用本领域中公知的条件和方法进行处理。
示例1
通过干压烧结得到氧化锆陶瓷坯体，对陶瓷坯体外表面进行抛光处理(抛光压力为450kg，抛光时间为120min)，再进行热弯处理(热弯压力为0.8MPa，温度为1020℃，时间为120min)得到具有两个侧壁的陶瓷基体；采用腐蚀液对陶瓷基体的第一表面进行腐蚀形成微孔，并在形成有微孔的表面注塑塑胶形成塑胶层；对形成有塑胶层的产品进行退火处理，100℃处理120min；最后对退火处理之后的产品的外表面进行抛光处理，压力0.1MPa，时间120min，得到壳体组件。
对比例1
干压烧结后得到的氧化锆陶瓷坯体具有两个侧壁，对陶瓷坯体的平面进行抛光处理，侧壁进行CNC加工，得到陶瓷基体；采用腐蚀液对陶瓷基体的第一表面进行腐蚀形成微孔，并在形成有微孔的表面注塑塑胶形成塑胶层；对形成有塑胶层的产品进行退火处理，100℃处理120min；最后对退火处理之后的产品的外表面进行抛光处理，压力0.1MPa，时间120min，得到壳体组件。
通过对示例1与对比例1得到的壳体组件进行对比，由于陶瓷基体的形成工艺的不同，示例1得到的壳体组件外观光影效果平坦，无弯曲褶皱；而对比例1的壳体组件的外表面则出现了褶皱扭曲的光影，即对比文件1的壳体组件存在明显的光影不顺问题，会导致用户体验不佳。
由此可知，本申请提出的方法可以显著改善陶瓷经过CNC加工容易产生光影不顺的问题。
在本申请的描述中，术语“外”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请而不是要求本申请必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个示例”、“另一个示例”、“一些示例”、“一些具体示例”等的描述意指结合该示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同示例以及不同示例的特征进行结合和组合。另外，需要说明的是，本说明书中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
尽管上面已经示出和描述了本申请的示例，可以理解的是，上述示例不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述示例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种制备壳体组件的方法，其特征在于，包括：
制备陶瓷坯体；
对所述陶瓷坯体进行热弯处理，得到2.5D结构或3D结构的陶瓷基体；以及
在所述陶瓷基体的第一表面形成塑胶层，得到所述壳体组件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热弯处理的温度为1010℃～1040℃，时间为115min～125min，压力为0.5-1.0MPa。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述热弯处理之前，还包括：
预先对所述陶瓷坯体的第二表面进行第一抛光处理，所述第一抛光处理的压力为400kg～480kg，所述第一抛光处理的时间为115min～125min。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，形成所述塑胶层的步骤包括：
对所述第一表面进行粗化处理或微孔处理，得到处理表面；以及
在所述处理表面注塑塑胶，以便得到所述塑胶层。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：对形成所述塑胶层的产品进行退火处理。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述退火处理的温度为80℃-100℃。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述退火处理之后，还包括：
对所述陶瓷基体的第三表面进行第二抛光处理。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二抛光处理的压力为0.08-0.12MPa，所述第二抛光处理的时间为115min～125min。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，所述陶瓷基体的厚度为0.2mm-0.3mm，所述塑胶层的厚度为0.3mm-3.0mm。
10.一种壳体组件，其特征在于，是利用权利要求1～9中任一项所述的方法制备得到的。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：
权利要求10所述的壳体组件；
显示屏组件，所述显示屏组件与所述壳体组件相连，且所述显示屏组件和所述壳体组件之间限定出安装空间，其中，所述壳体组件中的塑胶层靠近所述显示屏组件设置；以及
主板，所述主板设置在所述安装空间内且与所述显示屏组件电连接。
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