JP2020532009A - 3dガラス−金属複合体及びその製造方法並びに電子機器 - Google Patents

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Abstract

3Dガラス−金属複合体及びその製造方法並びに電子製品である。3Dガラス−金属複合体は、3Dガラス製カバープレート(10)、プラスチック製フレーム本体(20)及び金属フレーム(30)を含み、プラスチック製フレーム本体(20)は、3Dガラス製カバープレート(10)の縁面と金属フレーム(30)の上面との間に形成され、かつ3Dガラス製カバープレート(10)、プラスチック製フレーム本体(20)及び金属フレーム(30)の外周は、3Dガラス製カバープレート(10)の湾曲に沿って段差なく滑らかに連続する。

Description

(関連出願の相互参照)
本願は、出願番号が201710740918.3で、出願日が2017年08月25日の中国特許出願に基づいて提出され、かつ該中国特許出願の優先権を主張し、該中国特許出願の全ての内容は、参照として本願に組み込まれる。
本開示は、電子製品の技術分野に関し、具体的には、3Dガラス−金属複合体及びその製造方法並びに電子製品に関する。
従来の技術では、ガラスフロントディスプレイと金属フレームの結合方式は、通常、接着剤による直接接着の組み立てであり、ガラスと金属フレームに接着剤を塗布することにより、組み立てられる。ガラスと金属フレームの結合方式は、金属基材とガラスの結合力の大きさを決定する。該方法で製造される3Dガラス−金属複合体は、以下の幾つかの欠点を有する。(1)ガラスと金属基材との間の結合力が小さく、緊密に結合できず、隙間が出て、防水できず、脱落しやすく、(2)接着は、段差なし結合を達成しないため、ガラスが突出し、3Dガラス−金属複合体の厚さを増加させるだけでなく、ディスプレイ壊れのリスクを増加させ、(3)製造工程が多いため、生産コストを増加させるだけでなく、不良率を向上させる。
本開示は、従来技術における上記欠点を克服するために、ガラスと金属基材との間の結合力が強く、ディスプレイ壊れのリスクが低く、防水性能が高い3Dガラス−金属複合体及びその製造方法並びに電子製品を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本開示の第1の態様は、3Dガラス製カバープレート、プラスチック製フレーム本体及び金属フレームを含み、前記金属フレームの上面が前記3Dガラス製カバープレートの縁面と対向して設けられ、前記プラスチック製フレーム本体の少なくとも一部が前記3Dガラス製カバープレートの縁面と金属フレームの上面との間に形成され、かつ前記3Dガラス製カバープレート、前記プラスチック製フレーム本体及び前記金属フレームの外周が前記3Dガラス製カバープレートの湾曲度に沿って段差なく滑らかに連続する3Dガラス−金属複合体を提供する。
本開示の第2の態様は、(1)3Dガラス製カバープレートを提供し、前記3Dガラス製カバープレートの縁面に活性化剤を塗布し、乾燥するステップと、(2)金属フレームの最終構造に対して前記金属フレームの外周に沿って外向きに延伸する保留部分を保留する金属フレームのプリフォームを提供するステップと、(3)ステップ(1)で得られた3Dガラス製カバープレートと前記金属フレームのプリフォームを射出成形金型内に入れ、前記金属フレームのプリフォーム(30’)の上面と前記3Dガラス製カバープレート(10)の縁面とを対向して設け、3Dガラス製カバープレートの縁面と前記金属フレームのプリフォームの上面との間に、少なくとも一部が前記3Dガラス製カバープレート(10)の縁面と金属フレームのプリフォーム(30’)の上面との間に形成された射出成形材料を充填し、射出成形して3Dガラス−金属複合体のプリフォームを得るステップと、(4)前記3Dガラス−金属複合体のプリフォームに対して切削処理を行い、金属フレームのプリフォームにおける保留部分を除去して、前記3Dガラス−金属複合体を得るステップと、を含む3Dガラス−金属複合体の製造方法を提供する。
本開示の第3の態様は、上記方法で製造される3Dガラス−金属複合体を提供する。
本開示の第4の態様は、本開示に係る3Dガラス−金属複合体を含む電子製品を提供する。
本開示の3Dガラス−金属複合体では、3Dガラス製カバープレートと金属フレームとの間の結合力は、以上(速度10mm/min)に達することができ、かつ3Dガラス製カバープレートと金属フレームは、プラスチック製フレーム本体により結合され(射出成形、特に常温射出成形の方式で、プラスチックを中間体として用いて、金属基材と3Dガラス製カバープレートを結合することにより、両者間の結合力を大幅に向上させる)、結合力が強く、ディスプレイ壊れのリスクが低く、防水性能が高く、軽く、美しく、実用性が高いカバープレートとして組み立てることができ、かつその製造方法は、ディスプレイ接着工程を省略し、生産コストを低減し、製品の合格率を向上させる。
本開示の方法において、3Dガラス製カバープレートの縁部に活性化剤を塗布することにより、活性化剤の活性化成分と射出成形用のプラスチックとが架橋反応し、プラスチック製フレーム本体とガラス製カバープレート、プラスチック製フレーム本体と金属フレームの間の結合力を顕著に向上させ、ディスプレイ壊れのリスクを低下させることができる。
本開示の他の特徴及び利点は、以下の具体的な実施形態の部分で詳細に説明される。
本開示の上記及び/又は追加の態様と利点は、以下の図面を参照した実施例の説明から明らかになり、かつ理解しやすくなる。
本開示に係る3Dガラス−金属複合体の概略構成図である。 図1の側断面の概略構成図である。 図2におけるA部位の拡大概略構成図である。 本開示に係る3Dガラス製カバープレートの概略構成図である。 本開示に係る金属フレームのプリフォームの概略構成図である。 本開示に係る3Dガラス−金属複合体のプリフォームの概略構成図である。
本明細書で開示された範囲の上下限値及び任意の値は、該正確な範囲又は値に限定されず、これらの範囲又は値は、これらの範囲又は値に近い値を含むと理解すべきである。数値範囲について、各範囲の上下限値の間、各範囲の上下限値と単独な定点値の間、単独な定点値の間を組み合わせて1つ又は複数の新しい数値範囲を得ることができ、これらの数値範囲が本明細書で具体的に開示されているものと見なすべきである。
第1の態様では、本開示は、図1及び図2に示すように、3Dガラス製カバープレート10、プラスチック製フレーム本体20及び金属フレーム30を含み、前記金属フレーム30の上面と前記3Dガラス製カバープレート10の縁面が対向して設けられ、前記プラスチック製フレーム本体20の少なくとも一部が前記3Dガラス製カバープレート10の縁面と金属フレーム30の上面(前記3Dガラス製カバープレートに向かう側の表面)との間に形成され、かつ前記3Dガラス製カバープレート10、前記プラスチック製フレーム本体20及び前記金属フレーム30の外周が前記3Dガラス製カバープレートの湾曲度に沿って段差なく滑らかに連続する3Dガラス−金属複合体を提供する。
本開示の3Dガラス−金属複合体では、当業者であれば、3Dガラス製カバープレートの縁面は、3Dガラスの熱間曲げ前の平面ガラスの(外周)側面を指し、平面ガラスの厚さ面となってよく、前記プラスチック製フレーム本体(硬化される、硬いプラスチック製フレーム本体)は、前記3Dガラス製カバープレートの縁面と金属フレームの上面との間に形成され、つまり、前記3Dガラス製カバープレート、前記プラスチック製フレーム本体及び前記金属フレームが順に設けられ、かつ三者の外周(3Dガラスに対して外向きに突出した側)が前記3Dガラス製カバープレートの湾曲度(ガラスが湾曲した後の延伸方向)に沿って段差なく滑らかに連続することを理解すべきである。
前記滑らかに連続することは、前記プラスチック製フレーム本体、前記金属フレーム及び前記3Dガラス製カバープレートの外周が同一の曲面に位置し、つまり、前記プラスチック製フレーム本体及び前記金属フレームの外周面が3Dガラス製カバープレートの外周に沿って延伸すると少なくとも理解されるべきである。
本開示の3Dガラス−金属複合体では、前記金属フレーム30は、一体に成形される、上面が前記3Dガラス製カバープレート10の縁面と対向して設けられた外フレーム31と、前記外フレーム31の内部に形成された内フレーム32とを含む。このような構造では、外フレーム31は、主に筐体の役割を果たすが、内フレーム32は、内部部材構造に合わせるために用いられ、内フレーム32に係合構造を形成して、内部部材の位置を固定することができ、該内フレーム32及び外フレーム31の下面は、さらに、他のフレームと接続される適合構造を組み合わせて形成することができる。3Dガラス製カバープレート10と金属フレーム30との間の結合力をさらに増加させるために、図3に示すように、本発明の1つの実施例によれば、前記プラスチック製フレーム本体20は、外周が前記外フレーム31の外周に対応し、内周が前記内フレーム32の内周に対応して前記3Dガラス製カバープレート10と前記金属フレーム30との間に形成される。このような場合、プラスチック製フレーム本体20と3Dガラス製カバープレート10及び金属フレーム30との間の結合面積を増加させ、さらに3Dガラス製カバープレート10と金属フレーム30との間の結合強度を増加させることに役立つ。
本開示の3Dガラス−金属複合体では、3Dガラス製カバープレート10と金属フレーム30との間の結合力をさらに増加させるために、図3に示すように、好ましくは、前記内フレーム32の上面が前記外フレーム31の上面より高く、好ましくは、前記内フレーム32の上面と前記外フレーム31の上面が円弧状で連続して接続される。このとき、外フレーム31の上面の幅(外フレームの縁に垂直な延伸方向の長さ)は、3Dガラス製カバープレート10の縁面の幅より大きいことにより、前記プラスチック製フレーム本体20の充填空間を保留する。このような構造では、プラスチック製フレーム本体20と金属フレーム30との間の結合面積を増加させ、さらに3Dガラス製カバープレート10と金属フレーム30との間の結合強度を増加させることに役立つ。
本開示の3Dガラス−金属複合体では、3Dガラス製カバープレート10、プラスチック製フレーム本体20及び金属フレーム30の厚さに対して特別な要求がなく、実際の必要に応じて対応する設計を行ってよもく、例えば、ガラス製カバープレート10の厚さ(即ち、縁面の幅)は、0.3〜2mmであってよく、このとき、ガラス製カバープレート10の縁面と金属フレーム30の外フレーム31との間のプラスチック製フレーム本体20の厚さは、0.5〜1mmであり、金属フレーム30の外フレーム31の上面の幅は、ガラス製カバープレート10の縁面の幅より0.5〜2mm大きく、金属フレーム30の内フレーム32の幅は、1〜2mmであり、内フレーム32の上面は、外フレーム31の上面より0.1〜2.5mmより高い。
本開示の3Dガラス−金属複合体では、3Dガラス製カバープレート10は、単一湾曲ガラス製カバープレート(対向して設けられた1組の縁部が湾曲して形成される)であってもよく、二重湾曲ガラス製カバープレート(対向して設けられた2組の縁部が湾曲して形成される)であってもよい。好ましくは、前記3Dガラス製カバープレートは、金属フレームとの結合力がより均一であり、安定した二重湾曲ガラス製カバープレートである。
本開示の3Dガラス−金属複合体では、プラスチック製フレーム本体20の材料は、熱可塑性樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよい。前記熱可塑性樹脂は、PC、PA、PPS、PBTなどから選択することができ、前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フタル酸ジアリルなどから選択することができる。3Dガラス製カバープレートと金属フレームとの間の結合力を明らかに向上させると共に、ディスプレイ壊れのリスクを明らかに低下させるために、本開示の1つの実施例のように、プラスチック製フレーム本体の材料は、ポリアミド(PA)、ガラス繊維(GF)、ポリカーボネート(PC)及びポリフェニレンスルフィド(PPS)のうちの少なくとも1種であり、本開示の別の実施例のように、プラスチック製フレーム本体の材料は、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種とガラス繊維との混合物であり、本開示のさらに別の実施例のように、プラスチック製フレーム本体の材料は、ポリアミドとガラス繊維との混合物である。
本開示の1つの実施例では、プラスチック製フレーム本体では、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種の総重量とガラス繊維の重量との比が(0.5〜5):1である。さらに、本開示の別の実施例では、該比率は(1〜3):1である。当業者であれば、プラスチック製フレーム本体にポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの1種が含まれる場合、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種の総重量が該種の重量であり、プラスチック製フレーム本体にポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの2種以上が含まれる場合、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種の総重量が該2種以上の重量の和であることを理解すべきである。本開示において、ポリアミド、ガラス繊維、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドは、いずれも市場から入手できる。
本開示の3Dガラス−金属複合体では、金属基材については、特定の限定がなく、本分野の慣用の様々な金属基材であってよく、本開示の1つの実施例では、金属基材は、ステンレス基材又はアルミニウム合金基材である。
本発明の3Dガラス−金属複合体では、3Dガラス製カバープレート10と金属基材との間の結合力をさらに向上させると共に、ディスプレイ壊れのリスクを明らかに低下させるために、本開示の1つの実施例では、金属フレームの表面には、陽極酸化皮膜層が形成され、かつ該陽極酸化皮膜層の表面層に細孔が形成される。前記金属フレームは、ステンレス又はアルミニウム合金に対して加工成形、研磨、化学研磨、ショットブラスト処理、陽極酸化処理、細孔処理及び膜付け処理を順に行う方法で製造され得る。具体的なステップの詳細は、後述する対応内容を参照する。
第2の態様において、本開示は、(1)3Dガラス製カバープレート10(図4に示す)を提供し、かつ前記3Dガラス製カバープレート10の縁面に活性化剤を塗布し、乾燥するステップと、(2)金属フレーム30の最終構造に対して前記金属フレーム30の外周に沿って外向きに延伸する保留部分33を保留する金属フレームのプリフォーム30’(図5に示す)を提供するステップと、(3)ステップ(1)で得られた3Dガラス製カバープレート10と前記金属フレームのプリフォーム30’を射出成形金型内に入れ、3Dガラス製カバープレート10の縁面と前記金属フレームのプリフォーム30’の上面との間に、射出成形材料を充填し、射出成形により3Dガラス−金属複合体のプリフォーム(図6に示す)を得るステップと、(4)前記3Dガラス−金属複合体のプリフォームに対して切削処理を行い、金属フレームのプリフォーム30’における保留部分33を除去して、前記3Dガラス−金属複合体を得るステップと、を含む3Dガラス−金属複合体の製造方法を提供する。
本開示の発明者らは、ガラスと金属との間の結合力を検討する過程において、射出成形(射出成形材料を充填する)方式により、ガラスと金属との間の結合力を向上させることができるが、3Dガラスが平面ガラスとは異なり、3Dガラスの特別な構造、及び3Dガラス製カバープレートと金属フレームの加工中に存在する加工公差に鑑みて、3Dガラス製カバープレートと金属フレームの寸法を完全に合わせることが困難であり、射出成形後に、常に3D金属製カバープレート、プラスチック製フレーム本体及び金属フレームの外周に明らかな隙間と段差があり、製品の外観と密封性に影響を与える。この問題の存在に鑑みて、本開示の発明者らは、方法を再改善し、射出成形過程において金属フレームのプリフォームを用いるという解決手段を提供した。該金属フレームのプリフォームは、金属フレームの最終構造に対して前記金属フレームの外周に沿って外向きに延伸する保留部分を保留し、射出成形の過程において、保留部分は、外向きに溢れた射出成形材料に対して一定の遮断作用を果たし、さらに、射出成形材料を3Dガラス製基板と金属フレームとの間により緊密に硬化させて、安定して密封した構造を形成することができる。射出成形後、3Dガラス−金属複合体のプリフォームに対して切削処理を行い(即ち、CNC加工を行い)、金属フレームのプリフォームにおける保留部分を除去する(同時にプラスチック製フレーム本体における余分な部分を除去する)ことにより、製造される3Dガラス−金属複合体の美しさを改善することに役立つ。
本開示の方法では、本開示の1つの実施例によれば、前記金属フレーム30は、一体に成形される、前記3Dガラス製カバープレート10の縁面と対向して設けられた外フレーム31と、前記外フレーム31の内部に形成された内フレーム32とを含み、前記保留部分33は、前記外フレーム31の外周に形成される。本開示の1つの実施例によれば、前記内フレーム32の上面は、前記外フレーム31の上面より高く、前記内フレーム32の上面と前記外フレーム31の上面が円弧状で連続して接続される。このとき、外フレーム31(保留部分を含まない)の上面の幅(外フレームの縁に垂直な延伸方向の長さ)は、3Dガラス製カバープレートの縁面の幅より大きいことにより、前記プラスチック製フレーム本体20の充填空間を保留する。
本開示の1つの実施例によれば、前記射出成形金型は、雌型及び雄型を含み、前記雌型の内部には、前記3Dガラス製カバープレートの外面の構造に合わせる内面があり、前記雄型は、側壁構造が前記金属フレームのプリフォームの内壁に合わせる柱状インサートを含み、前記金属フレームのプリフォームは、前記柱状インサートに柔軟に嵌設でき、かつ前記柱状インサートの上面は、前記3Dガラス製カバープレートの内面構造に合わせる。前記雄型は、前記柱状インサートに嵌設でき、かつ前記柱状インサートに対して上下に移動できる環状インサートをさらに含み、前記環状インサートが柱状インサートに嵌設される場合、前記金属フレームのプリフォームの構造に合わせる環状溝が形成される。
本開示の方法では、前記ステップ(3)における3Dガラス−金属複合体を射出成形することは、前記ステップ(1)で得られた3Dガラス製カバープレート10を前記雌型に入れることと、前記環状インサートを柱状インサートに嵌設して対応する雄型を形成し、前記金属フレームのプリフォーム30’を前記雄型に入れることと、環状インサートを柱状インサートに沿って前記雌型と雄型の型締め状態になるまで移動させ、3Dガラス製カバープレートと前記金属フレームのプリフォームとの間の隙間(3Dガラス製カバープレートの内壁、柱状インサートの外壁と金属フレームのプリフォームとの間の空間)に射出成形材料を充填し、射出成形して3Dガラス−金属複合体を得ることとを含む。
本開示の方法では、前記金属フレームの外縁に垂直で、外向きに延伸した方向に沿って、前記保留部分33の幅は、1〜5mmである。
本開示の方法では、前記射出成形材料を充填する過程において、前記射出成形材料で3Dガラス製カバープレート10と前記金属フレームのプリフォーム30’との間の隙間を満たし、好ましくは、射出成形材料の外縁を前記3Dガラス製カバープレート10の外面から突出させ、前記金属フレームのプリフォーム30’の外縁の間に位置させる。射出成形材料の使用量を増加させることにより、製造されるプラスチック製フレーム本体の緻密度を向上させ、密封効果を最適化することに役立つ。
本開示の方法では、3Dガラス製カバープレート10とプラスチック製フレーム本体20との間の結合力をさらに向上させるために、ガラス製カバープレート10の湾曲部分の内側又は側縁の内側にリブがさらに形成され、射出成形材料を充填する過程において、プラスチックを該リブの外周に被覆させて、ガラス製カバープレート10とプラスチック製フレーム本体20との間の結合面積を増加させ、結合力を向上させる。
本開示の方法では、本開示の1つの実施例のように、該方法は、ステップ(1)において、前記3Dガラス製カバープレートの縁面に活性化剤を塗布するステップの前に、少なくともガラス製カバープレートの縁面にインクを塗布し、硬化するステップをさらに含む。3Dガラス−金属複合体の用途に応じて、3Dガラス製カバープレートのどの部位にインクを塗布するかを決定してよく、例えば、3Dガラス−金属複合体がフロントディスプレイのカバープレート筐体として用いられる場合、3Dガラス製カバープレートの縁部のみにインクを塗布し、主にITO回路を遮断する役割を果たし、3Dガラス−金属複合体がバックディスプレイの筐体として用いられる場合、3Dガラス製カバープレートの内面(内面の縁部を含む)にインクを塗布し、主にバックディスプレイのカバープレートの3Dガラス−金属複合体の色を表示する役割を果たす。
本開示の方法において、ステップ(1)では、ガラス製カバープレートと金属基材との間の結合力を向上させると共に、ディスプレイ壊れのリスクを低下させるために、3Dガラス製カバープレートは、表面粗度を向上させるように、縁面に対して粗化処理を行っている3Dガラス製カバープレートである。粗化処理は、当業者によく知られているため、ここで説明を省略する。
本開示の方法において、ステップ(1)では、インクについては、特定の限定がなく、本分野の慣用の様々なインクであってよく、本開示の1つの実施例のように、インクは、UVインク又は熱硬化インクである。塗布方式については、特定の限定がなく、塗布可能な任意の方式であってよい。生産しやいために、本開示の1つの実施例によれば、インクの塗布方式は、スクリーン印刷であり、インクのスクリーン印刷厚さが5〜15μmである。具体的なスクリーン印刷方法は、当業者によく知られているため、ここで説明を省略する。インクを塗布した後に行われる硬化の条件については、特定の限定がなく、インクの種類に応じて選択してよく、いずれも本分野の慣用の様々な条件であり、インクがUVインクである場合、硬化の方式は露光であり、露光条件は、パワーが500〜1200kWで、時間が1〜5minであることを含み、インクが熱硬化インクである場合、硬化の方式は乾燥であり、乾燥の条件は、温度が80〜90℃で、時間が50〜100minであることを含む。
本開示の方法において、3Dガラス製カバープレートと金属基材との間の結合力を明らかに向上させると共に、ディスプレイ壊れのリスクを明らかに低下させるために、本開示の1つの実施例によれば、ステップ(1)では、活性化剤は、活性化成分、希釈剤及び硬化剤を含み、前記活性化剤の重量を基準に、前記活性化成分の含有量が80〜94重量%であり、さらに85〜91重量%であり、前記希釈剤の含有量が5〜19重量%であり、さらに6〜10重量%であり、前記硬化剤の含有量が1〜10重量%であり、さらに3〜5重量%である。
本開示の1つの実施例によれば、前記活性化成分は、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリイミド及びポリアクリル酸エステルのうちの少なくとも1種である。
本開示の1つの実施例によれば、前記希釈剤は、アセトン、酢酸エチル及びエチルアセテートのうちの少なくとも1種である。
本開示の1つの実施例によれば、前記硬化剤は、エチレンジアミン、エチレングリコール、グリセリン及びジエチレントリアミンのうちの少なくとも1種である。
本開示の方法において、3Dガラス製カバープレートと金属フレームとの間の結合力をさらに向上させると共に、ディスプレイ壊れのリスクをさらに低下させるために、本開示の1つの実施例によれば、活性化剤の塗布厚さが5〜15μmである。塗布の方式は、スクリーン印刷であってよい。スクリーン印刷の方法は、300〜380メッシュのスクリーン版を用いて、2層往復印刷することを含んでよく、具体的な操作方法は、当業者によく知られているため、ここで説明を省略する。
本開示の方法において、ステップ(1)では、活性化剤を塗布した後に行われる乾燥の条件については、特定の限定がなく、本分野の慣用の様々な条件であり、好ましくは、乾燥の条件は、温度が75〜90℃で、時間が40〜120minであることを含む。最大の効果を達成するために、乾燥後に、できるだけ早く射出成形を行うべきであり、貯蔵期間が長いほど、要求する射出成形の温度が高い。
本開示の方法において、ステップ(2)では、金属フレームの基材については、特定の限定がなく、本分野の慣用の様々な金属基材であってよく、本開示の1つの実施例によれば、金属基材は、ステンレス基材又はアルミニウム合金基材である。
従来技術における金属フレームは、一般に、ステンレス又はアルミニウム合金に対して加工成形、研磨、化学研磨、ショットブラスト処理、陽極酸化処理及び膜付け処理を順に行う方法で製造され、ガラス製カバープレートと金属基材との間の結合力をさらに向上させると共に、ディスプレイ壊れのリスクをさらに低下させるために、本開示の1つの実施例によれば、金属フレームは、ステンレス又はアルミニウム合金に対して加工成形、研磨、化学研磨、ショットブラスト処理、陽極酸化処理、細孔処理及び膜付け処理(金属フレームに対して膜付けを行うのは、陽極酸化皮膜層のすり傷を防止するためである)を順に行う方法で製造される。陽極酸化処理後に細孔前処理を追加することにより、陽極酸化皮膜層の表面層にミクロンオーダの大きい腐食孔がさらに形成され、このような腐食による孔再形成により、後続の成形過程において、プラスチック材料は、射出成形中に基材の表面の孔に、より容易に直接入って、プラスチック製フレーム本体を形成した後に基材とよりよく結合され、ガラス製カバープレートと金属基材との間の結合力をさらに向上させることができる。
本開示の1つの実施例によれば、細孔処理の方式は、陽極酸化処理により得られた基材をエッチング液に浸漬し、陽極酸化皮膜層の表面層に孔径が200nm〜2000nmの腐食孔を形成することである。エッチング液は、陽極酸化皮膜層を腐食する溶液であってよく、例えば、一般的に、酸化アルミニウムを溶解できる溶液で濃度を調節すればよく、酸/アルカリエッチング液であってよく、例えば、pHが10〜13の溶液から選択されてよい。本開示の1つの実施例によれば、エッチング液は、pHが10〜13の単一アルカリ性溶液又は複合緩衝溶液であってよく、pHが10〜13の単一アルカリ性溶液は、NaCO、NaHCO、NaOH、KCO、KHCO、KOHなどの水溶液であってよい。本開示の1つの実施例によれば、エッチング液は、NaCO及び/又はNaHCO水溶液であり、腐食孔を基材表面に均一に分布させ、かつ孔径を均一にし、ガラス製カバープレートと基材との結合性能をよりよくすることができる。上記エッチング液の固体含有量は0.1〜15重量%であってよい。複合緩衝溶液は、可溶性リン酸水素塩と可溶性アルカリとの混合溶液であってもよく、例えば、リン酸二水素ナトリウムと水酸化ナトリウムの水溶液であり、リン酸二水素ナトリウムと水酸化ナトリウムの水溶液の固体含有量は、0.1〜15重量%であってよく、またKPOとKHPOの水溶液であってよく、複合緩衝溶液は、アンモニア水溶液、ヒドラジン水溶液、ヒドラジン誘導体水溶液、水溶性アミン系化合物水溶液、NH−NHCl水溶液などであってもよい。陽極酸化処理により得られた基材をエッチング液に浸漬することは、基材をエッチング液に繰り返して複数回浸漬することを含み、毎回の浸漬時間を1〜60minとしてよく、毎回の浸漬後に、脱イオン水で洗浄し、浸漬の回数を2〜10回としてよい。洗浄は、水洗槽に入れて1〜5min洗浄することであってもよく、水洗槽に入れて1〜5min放置することであってもよい。
加工成形、研磨、化学研磨、ショットブラスト処理、陽極酸化処理及び膜付け処理の方法については、特定の限定がなく、本分野の慣用の様々な方法であってよく、いずれも当業者によく知られ、例えば、ショットブラスト処理の条件は、ショットブラスト圧力が0.23〜0.25MPaで、2〜4回往復し、インバータ周波数が12〜22Hzであり、205セラミックス砂を用いてよく、揺動周波数が33Hz(ショットブラスト機の固定周波数)であってよい。陽極酸化処理の条件は、電解液中の硫酸の濃度が10〜30重量%で、アルミニウムイオンの濃度が10〜30g/Lで、温度が15〜25℃で、電流密度が0.6〜3A/dmで、電圧が10〜20Vで、酸化時間が30min〜50minであることを含んでよい。
本開示の方法において、3Dガラス製カバープレートと金属基板との間の結合力をさらに向上させると共に、ディスプレイ壊れのリスクをさらに低下させるために、本開示の1つの実施例によれば、該方法は、ステップ(2)では、提供される金属フレームのプリフォームの上面に活性化剤を塗布し、乾燥するステップをさらに含む。用いられる活性化剤、活性化剤の塗布方式及び乾燥条件は上記説明を参照する。
本開示の方法では、本開示の1つの実施例によれば、ステップ(3)では、射出成形の方式は、常温射出成形であり、さらに、射出成形の条件は、射出成形の幅(射出成形後、ガラス製カバープレート10の縁面と金属フレーム30の外フレーム31の上面との間の厚さ)が0.5〜1mmで、金型の温度が15〜35℃で、射出成形材料の温度が200〜300℃であることを含む。
本開示の方法において、ガラス製カバープレートと金属基材との間の結合力を明らかに向上させると共に、ディスプレイ壊れのリスクを明らかに低下させるために、本開示の1つの実施例によれば、射出成形材料は、ポリアミド、ガラス繊維、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種であり、さらに、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種とガラス繊維との混合物であり、さらに、ポリアミドとガラス繊維との混合物である。
本開示の1つの実施例によれば、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種の総重量とガラス繊維の重量との比が(0.5〜5):1であり、さらに、(1〜3):1である。当業者であれば、射出成形材料にポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの1種が含まれる場合、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種の総重量が該種の重量であり、射出成形材料にポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの2種以上が含まれる場合、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種の総重量が該2種以上の重量の和であることを理解すべきである。
本発明の方法において、上述したように、本発明の一実施形態によれば、ガラス製カバープレートの縁部に対して粗化処理を行うと共に、金属フレームに対して細孔処理を行うことにより、その表面に無数の細孔が形成され、処理後のガラス製カバープレートと金属フレームに活性化剤をスクリーン印刷し、さらに常温射出成形の方式でガラス製カバープレートを金属フレーム内に配置して、金属基材、プラスチック、ガラス製カバープレートの段差なしの結合を実現する。
本開示の方法において、3Dガラス製カバープレートは、通常の加工方法を用いて製造される3Dガラス製カバープレートであってよく、例えば、通常の平面ガラスを用いて、ブランキング、熱間曲げ、研磨、強化などのプロセスにより製造され得る。利用可能な平面ガラス基板は、コーニングゴリラガラス4、コーニングゴリラガラス3、旭ガラス、ショットガラスなどを含むが、これらに限定されず、本開示の1つの実施例によれば、前記ガラスの基本的な厚さが0.5〜0.8mmである。
3Dガラス製カバープレートの製造過程において、ブランキングとは、平面ガラスを所望の寸法の平面ガラス基板に切断することを指す。
3Dガラス製カバープレートの製造過程において、熱間曲げは、ガラスを平面から曲面に変換させる過程であり、予熱(少なくとも連続的な3つの加熱段階)、プレス成形(少なくとも2つの連続的な昇圧プレス成形段階と少なくとも1つの圧力保持プレス成形段階)及び冷却(少なくとも2つの連続的な冷却段階)という3つの段階を含み、熱間曲げの条件について本分野の一般的なプロセスを参照してよい。
3Dガラス製カバープレートの製造過程において、研磨とは、機械的作用を用いて加工部品の表面粗度を低減して、明るく、平坦な表面を得る加工方法を指し、その一般的なプロセス手段は、回転している研磨ブラシホイールを加工部品に押し付けて、研磨剤により加工部品の表面に対してローリング及び微量切削を行うことであり、通常、研磨後のガラスの表面粗度がRa<0.2μmに達するべきであることが要求される。
3Dガラス製カバープレートの製造過程において、強化とは、ガラスの表面のナトリウムイオンとカリウムイオンに対してイオン交換を行って強化層を形成し、ガラスの硬度を向上させるステップを指し、強化過程は、硝酸カリウム溶融塩で行われてよく、そのプロセス条件は、ガラスを380℃〜450℃に加熱された高純度の硝酸カリウム溶融塩に浸漬し、4〜10時間維持することを含み、製造される3Dガラス製カバープレートの曲げ強度は、600〜800MPaに達することができる。
本開示の1つの実施例によれば、3Dガラス製カバープレート(特に、3Dガラス製カバープレートがフロントディスプレイのカバープレート筐体とする場合)は、OGS(One Glass Solutionというタッチパネルであり、1枚のガラスは、保護ガラスとタッチセンサとして二重の役割を果たす)タッチスクリーン強化ガラスであり、製品の厚さを減少させ、射出成形の温度がタッチスクリーンに影響を与えるという障壁を打破し、ガラス製カバープレートと金属フレームを一体として成形させることにより、製品の工程を減少させ、コストを低減し、製品の性能を向上させると共に、製品の外観を装飾し、製品をより軽薄、実用的にすることができる。
本開示の第3の態様は、本開示に記載の方法で製造される3Dガラス−金属複合体を提供する。
本開示の第4の態様は、本開示に係る3Dガラス−金属複合体である筐体を含む電子製品を提供する。
電子製品については、特別な限定がなく、該電子製品が3Dガラス製カバープレートと金属フレームを有すればよく、前記電子製品は、携帯電話、タブレットコンピュータ、ゲーム機、腕時計、ノートパソコン、デスクトップパソコン、テレビ又はメーターディスプレイである。前記3Dガラス−金属複合体は、電子製品のフロントディスプレイのカバープレート筐体、バックディスプレイのカバープレート筐体である。
以下、実施例により本開示を詳細に説明する。以下の実施例では、特に断らない限り、使用される試薬材料は、いずれも市場から入手でき、使用される全ての方法は本分野の一般的な方法である。
ポリウレタンは、デュポン社から購入され、グレードがPA66HTN501である。
エポキシ樹脂は、デュポン社から購入され、グレードがPKHHである。
ポリイミドは、デュポン社から購入され、グレードが200Hである。
ポリアクリル酸エステルは、広州科泰化工有限公司から購入され、グレードが7732−18−5である。
ポリアミドは、デュポン社から購入され、グレードが73G20Lである。
ガラス繊維は、デュポン社から購入され、グレードがFR530NC010である。
ポリカーボネートは、デュポン社から購入され、グレードがCG943である。
ポリフェニレンスルフィドは、デュポン社から購入され、グレードがHTN52G35HSLである。
ショットブラスト処理の条件は、205セラミックス砂を用い、ショットブラスト圧力が0.24MPaで、3回往復し、インバータ周波数が18Hzで、揺動周波数が33Hzであることを含む。
以下の実施例及び比較例に用いられる3Dガラス構造は、図4に示すとおりであり、製造方法は、以下のとおりである。
(1)平面ガラス(ゴリラガラス4)を、長さ、幅、厚さが155*75*0.5mmの平面ガラス基板に切断し、前記平面ガラス基板を成形金型に入れ、一次成形金型を成形炉に入れて、それぞれプロセス条件が以下の表に示すような4段階の予熱、3段階のプレス成形及び2段階の冷却を順に経て、曲面ガラスブランクを形成して、3Dガラスブランクを得る。
プレス成形1〜2における圧力は、低から高へと徐々に増加し、プレス成形3の圧力は一定であり、以上の表に記載されているプレス成形1〜2における圧力は、この範囲の最大圧力である。
(2)3Dガラスブランクに対して研磨処理を行い、表面粗度Ra<0.2μmの条件に達し、3Dガラスのプリフォームを得る。
(3)3Dガラスのプリフォームに対して強化処理を行い、3Dガラスのプリフォームを380℃に加熱し、温度が420℃で純度が95%の硝酸カリウム溶融塩に5h浸漬して取り出し、380℃の加熱炉に入れてアニール処理を行って、曲げ強度が750MPaの3Dガラス製カバープレートを得て、該3Dガラス製カバープレートは、長さ、幅、高さが148mm*73mm*2.4mmであり、縁面の厚さが0.5mmである。
以下の実施例及び比較例に用いられるアルミニウム合金製フレームのプリフォーム構造は、図5に示すとおりであり、具体的な構造は、以下のとおりである。
該アルミニウム合金製フレームのプリフォームは、前記製造される3Dガラス製カバープレート構造に合わせ、一体に成形される内フレーム32、外フレーム31及び保留部分33を含み、外フレーム31(保留部分が計算されていない)の上面の幅が前記3Dガラス製カバープレートの幅より0.8mm大きく、内フレーム32の上面の幅が2mmであり、内フレーム32の上面が外フレーム31の上面より1.1mm高く、前記保留部分33の幅が以下の実施例を参照することが予想される。
以下の実施例及び比較例に用いられる射出成形金型は以下のように説明される。
前記射出成形金型は、雌型及び雄型を含み、前記雌型の内部には、前記3Dガラス製カバープレートの外面の構造に合わせる内面があり、前記雄型は、側壁構造が前記金属フレームのプリフォームの内壁に合わせる柱状インサートを含み、前記金属フレームのプリフォームは、前記柱状インサートに柔軟に嵌設でき、かつ前記柱状インサートの上面は、前記3Dガラス製カバープレートの内面構造に合わせ、前記雄型は、前記柱状インサートに嵌設でき、かつ前記柱状インサートに対して上下に移動できる環状インサートをさらに含み、前記環状インサートが柱状インサートに嵌設されて対応する雄型を形成し、該雄型において前記金属フレームのプリフォームの構造に合わせる環状溝が形成される。
(1)前記製造される3Dガラス製カバープレートの縁面に対して粗化処理を行い、70Tのスクリーン版を用いて前記3Dガラス製カバープレートの縁面にUVインクをスクリーン印刷し、UVインクのスクリーン印刷厚さを10μmにし、その後に900kWの露光装置で、3min露光し、380メッシュのスクリーン版で活性化剤をUVインクにスクリーン印刷し、活性化剤のスクリーン印刷厚さを10μmにし、その後にガラスを90℃のトンネル乾燥機に入れて90min乾燥させ、活性化剤は、ポリウレタン系であり、ポリウレタン、アセトン及びエチレンジアミンを含み、前記活性化剤の重量を基準に、ポリウレタン、アセトン及びエチレンジアミンの含有量がそれぞれ88重量%、8重量%及び4重量%である。
(2)アルミニウム合金に対して加工成形、研磨、化学研磨、ショットブラスト処理、陽極酸化処理、細孔処理及び膜付け処理を順に行って、アルミニウム合金製フレームのプリフォーム(構造について、上記説明を参照し、保留部分の幅が1.5mmである)を得て、その後にステップ(1)と同じ活性化剤をアルミニウム合金製フレームのプリフォームの上面に塗布し、塗布の厚さを10μmにし、80℃で90min乾燥させ、陽極酸化処理の条件は、電解液中の硫酸の濃度が20重量%で、アルミニウムイオンの濃度が20g/Lで、温度が20℃で、電流密度が1.5A/dmで、電圧が15Vで、酸化時間が40minであることを含み、細孔処理の条件は、基材をpHが12、10重量%の炭酸ナトリウム溶液に浸漬し、5min後に取り出し、水の入ったビーカーに入れて1min浸漬し、このように5回繰り返し、最後に水で浸漬した後、乾燥することを含む。
(3)ステップ(1)で得られた3Dガラス製カバープレートを前記雌型に入れて、ステップ(2)で得られたアルミニウム合金製フレームのプリフォームを前記雄型の環状溝に入れて、前記雌型と雄型を型締めして、3Dガラス製カバープレートと前記アルミニウム合金製フレームのプリフォームとの間の隙間に射出成形材料(射出成形材料は、ポリアミドとガラス繊維を2:1の重量比で混合し、かつ乾燥箱に入れて250℃まで予熱して得られるものである)を充填して、射出成形材料で3Dガラス製カバープレートと前記アルミニウム合金製フレームのプリフォーム(3Dガラス製カバープレートの内壁、柱状インサートの外壁、及びアルミニウム合金製フレームのプリフォームの上面の間に形成された環状中空キャビティを含み、以下、同じである)との間の隙間を満たし、かつ射出成形材料の外縁を前記3Dガラス製カバープレートの外面から突出させ、前記アルミニウム合金製フレームのプリフォームの外縁の内部に位置させ、かつ射出成形して(射出成形の幅が0.8mmで、金型の温度が30℃で、射出成形材料の温度が250℃である)3Dガラス−金属複合体のプリフォームを得る。
(4)CNCプロセスを用いて、3Dガラス−金属複合体のプリフォームにおけるアルミニウム合金製フレームの保留部分及びプラスチック製フレーム本体の突出した部分を除去することにより、3Dガラス製カバープレート、プラスチック製フレーム本体及び金属フレームの外周が3Dガラス製カバープレートの湾曲度に沿って段差なく滑らかに連続して、3Dガラス−金属複合体製品A1を得る。
(1)前記製造される3Dガラス製カバープレートの縁面に対して粗化処理を行い、70Tのスクリーン版を用いて前記3Dガラス製カバープレートの縁面に熱硬化インクをスクリーン印刷し、熱硬化インクのスクリーン印刷厚さを15μmにし、その後に80℃の乾燥箱に入れて90min乾燥させ、300メッシュのスクリーン版で活性化剤を熱硬化インクにスクリーン印刷し、活性化剤のスクリーン印刷厚さを15μmにし、その後にガラスを80℃のトンネル乾燥機に入れて110min乾燥させ、活性化剤は、ポリウレタン系であり、ポリウレタン、酢酸エチル及びエチレングリコールを含み、前記活性化剤の重量を基準に、ポリウレタン、酢酸エチル及びエチレングリコールの含有量がそれぞれ85重量%、10重量%及び5重量%である。
(2)アルミニウム合金に対して加工成形、研磨、化学研磨、ショットブラスト処理、陽極酸化処理、細孔処理及び膜付け処理を順に行って、アルミニウム合金製フレームのプリフォーム(構造について、上記説明を参照し、保留部分の幅が1.5mmである)を得て、その後にステップ(1)と同じ活性化剤をアルミニウム合金製フレームのプリフォームの上面に塗布し、塗布の厚さを15μmにし、75℃で110min乾燥させ、陽極酸化処理の条件は、電解液中の硫酸の濃度が15重量%で、アルミニウムイオンの濃度が28g/Lで、温度が15℃で、電流密度が1A/dmで、電圧が10Vで、酸化時間が50minであることを含み、細孔処理の条件は、基材をpHが10、15重量%の炭酸水素ナトリウム溶液に浸漬し、5min後に取り出し、水の入ったビーカーに入れて1min浸漬し、このように5回繰り返し、最後に水で浸漬した後、乾燥することを含む。
(3)ステップ(1)で得られた3Dガラス製カバープレートを前記雌型に入れて、ステップ(2)で得られたアルミニウム合金製フレームのプリフォームを前記雄型の環状溝に入れて、前記雌型と雄型を型締めして、3Dガラス製カバープレートと前記アルミニウム合金製フレームのプリフォームとの間の隙間に射出成形材料(射出成形材料は、ポリアミドとガラス繊維を1:1の重量比で混合し、かつ乾燥箱に入れて300℃まで予熱して得られるものである)を充填して、射出成形材料で3Dガラス製カバープレートと前記アルミニウム合金製フレームのプリフォームとの間の隙間を満たし、かつ射出成形材料の外縁を前記3Dガラス製カバープレートの外面から突出させ、前記アルミニウム合金製フレームのプリフォームの外縁の内部に位置させ、かつ射出成形して(射出成形の幅が1mmで、金型の温度が15℃で、射出成形材料の温度が300℃である)3Dガラス−金属複合体のプリフォームを得る。
(4)CNCプロセスを用いて、3Dガラス−金属複合体のプリフォームにおけるアルミニウム合金製フレームの保留部分及びプラスチック製フレーム本体の突出した部分を除去することにより、3Dガラス製カバープレート、プラスチック製フレーム本体及び金属フレームの外周が3Dガラス製カバープレートの湾曲に沿って段差なく滑らかに連続して、3Dガラス−金属複合体製品A2を得る。
(1)前記製造される3Dガラス製カバープレートの縁面に対して粗化処理を行い、70Tのスクリーン版を用いて前記3Dガラス製カバープレートの縁面に熱硬化インクをスクリーン印刷し、熱硬化インクのスクリーン印刷厚さを5μmにし、その後に90℃の乾燥箱に入れて60min乾燥させ、300メッシュのスクリーン版で活性化剤を熱硬化インクにスクリーン印刷し、活性化剤のスクリーン印刷厚さを8μmにし、その後にガラスを80℃のトンネル乾燥機に入れて50min乾燥させ、活性化剤は、ポリウレタン系であり、ポリウレタン、エチルアセテート及びジエチレントリアミンを含み、前記活性化剤の重量を基準に、ポリウレタン、エチルアセテート及びジエチレントリアミンの含有量がそれぞれ91重量%、6重量%及び3重量%である。
(2)アルミニウム合金に対して加工成形、研磨、化学研磨、ショットブラスト処理、陽極酸化処理、細孔処理及び膜付け処理を順に行って、アルミニウム合金製フレームのプリフォーム(構造について、上記説明を参照し、保留部分の幅が1.5mmである)を得て、その後にステップ(1)と同じ活性化剤をアルミニウム合金製フレームのプリフォームの上面に塗布し、塗布の厚さを5μmにし、90℃で60min乾燥させ、陽極酸化処理の条件は、電解液中の硫酸の濃度が25重量%で、アルミニウムイオンの濃度が15g/Lで、温度が25℃で、電流密度が2.5A/dmで、電圧が20Vで、酸化時間が30minであることを含み、細孔処理の条件は、基材をpHが10、15重量%の炭酸水素ナトリウム溶液に浸漬し、5min後に取り出し、水の入ったビーカーに入れて1min浸漬し、このように5回繰り返し、最後に水で浸漬した後、乾燥することを含む。
(3)ステップ(1)で得られた3Dガラス製カバープレートを前記雌型に入れて、ステップ(2)で得られたアルミニウム合金製フレームのプリフォームを前記雄型の環状溝に入れて、前記雌型と雄型を型締めして、3Dガラス製カバープレートと前記アルミニウム合金製フレームのプリフォームとの間の隙間に射出成形材料(射出成形材料は、ポリアミドとガラス繊維を3:1の重量比で混合し、かつ乾燥箱に入れて200℃まで予熱して得られるものである)を充填して、射出成形材料で3Dガラス製カバープレートと前記アルミニウム合金製フレームのプリフォームとの間の隙間を満たし、かつ射出成形材料の外縁を前記3Dガラス製カバープレートの外面から突出させ、前記アルミニウム合金製フレームのプリフォームの外縁の内部に位置させ、かつ射出成形して(射出成形の幅が0.5mmで、金型の温度が35℃で、射出成形材料の温度が200℃である)3Dガラス−金属複合体のプリフォームを得る。
(4)CNCプロセスを用いて、3Dガラス−金属複合体のプリフォームにおけるアルミニウム合金製フレームの保留部分及びプラスチック製フレーム本体の突出した部分を除去することにより、3Dガラス製カバープレート、プラスチック製フレーム本体及び金属フレームの外周が3Dガラス製カバープレートの湾曲度に沿って段差なく滑らかに連続して、3Dガラス−金属複合体製品A3を得る。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体製品A4を製造するが、「活性化剤は、ポリウレタン系であり、ポリウレタン、アセトン及びエチレンジアミンを含み、前記活性化剤の重量を基準に、ポリウレタン、アセトン及びエチレンジアミンの含有量がそれぞれ80重量%、10重量%及び10重量%である」という点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体製品A5を製造するが、活性化剤においてポリウレタンの代わりにエポキシ樹脂を用いるという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体製品A6を製造するが、活性化剤においてポリウレタンの代わりにポリイミドを用いるという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体製品A7を製造するが、活性化剤においてポリウレタンの代わりにポリアクリル酸エステルを用いるという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体製品A8を製造するが、ステップ(2)では、射出成形の前にアルミニウム合金製フレームの上面に活性化剤を塗布しないという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体製品A9を製造するが、アルミニウム合金製フレームの製造過程において細孔処理を行わないという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体製品A10を製造するが、射出成形材料がポリカーボネートとガラス繊維とを2:1の重量比で混合したものであるという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体製品A11を製造するが、射出成形材料がポリフェニレンスルフィドとガラス繊維とを2:1の重量比で混合したものであるという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体製品A12を製造するが、射出成形材料がポリアミドとガラス繊維とを0.5:1の重量比で混合したものであるという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体製品A13を製造するが、射出成形材料がポリフェニレンスルフィドであるという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体製品A14を製造するが、射出成形材料がポリアミドであるという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体製品A15を製造するが、射出成形材料がポリカーボネートであるという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体製品A16を製造するが、射出成形材料がガラス繊維であるという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体製品A17を製造するが、「射出成形材料を充填する過程において、射出成形材料で3Dガラス製カバープレートと前記アルミニウム合金製フレームのプリフォームとの間の隙間を満たし、かつ射出成形材料の外縁が前記3Dガラス製カバープレートの外面から突出せず、3Dガラス製カバープレートの外面と面一である」という点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体製品A18を製造するが、用いられるアルミニウム合金製フレームのプリフォームにおける内フレームの上面が外フレームの上面と面一であるという点で相違する。
(比較例1)
実施例1の方法で行うが、「該方法は、
前記3Dガラス製カバープレートに対して粗化処理を行い、70Tのスクリーン版を用いてガラスの縁部にUVインクをスクリーン印刷し、UVインクのスクリーン印刷厚さを10μmにし、その後に900kWの露光装置で、3min露光するステップ(1)と、
アルミニウム合金に対して加工成形、研磨、化学研磨、ショットブラスト処理、陽極酸化処理及び膜付け処理を順に行って、アルミニウム合金製フレームのプリフォームを得るステップ(2)と、
ステップ(1)で得られたガラス製カバープレートとステップ(2)で得られたアルミニウム合金基材製フレームとの間にプラスチックガスケットを設けて、ガラス製カバープレートとアルミニウム合金基材製フレームに接着剤を塗布し、ガラス製カバープレートをアルミニウム合金基材製フレームに配置し、その後に90℃の乾燥箱に入れて30min乾燥させるステップ(3)とを含む」という点で相違する。3Dガラス−金属複合体D1を得る。
(試験例)
3Dガラス−金属複合体A1〜A18及びD1に対してそれぞれ以下の各項の性能試験を行う。
1、平面度の測定:三次元測定機(ヘキサゴンから購入され、型番がGlobal classic 050705である)を用いて各3Dガラス−金属複合体のガラス製カバープレートの表面の平面度を測定する。結果を表2に示す。
2、鏡面推力の測定:万能材料試験機(INSTRONから購入され、型番が3369で、推進速度が10mm/minである)を用いて各3Dガラス−金属複合体のガラス製カバープレートと金属フレームとの間の結合力を測定し、金属フレームを固定し、ガラスが壊れるか又はガラスが脱落するまでガラス製カバープレートを推進させる。30回の平行な反復を行い、平均値を算出する。結果を表2に示す。
3、各3Dガラス−金属複合体を完成品に組み立て、落下試験を行う:無負荷の落下試験を行い、高さを1mにする。落下試験後、製品に変形、圧痕及び損傷が出現しない最大回数を記録する。結果を表2に示す。
4、温度衝撃試験:各3Dガラス−金属複合体をそれぞれ温度衝撃試験機(KSON慶声公司から購入され、型番がKSKC−415TBSである)に入れて、−40℃で2h放置し、85℃で2h放置し、これを1サイクルとし、合計で5つのサイクルを行い、その後に25℃で4h放置し、試験前/後に腐食、スポット、色褪せ、変色、ひび割れ、泡立ち、ねじれなどの不良現象と手の爪による擦り傷の現象がないと、合格である。結果を表2に示す。
5、湿熱サイクル試験:各3Dガラス−金属複合体を50℃、湿度が95%の恒温恒湿室に入れて72h放置する。試験前/後に腐食、スポット、色褪せ、変色、ひび割れ、泡立ち、ねじれなどの不良現象と手の爪による擦り傷の現象がないと、合格である。結果を表2に示す。
6、塩水噴霧試験:各3Dガラス−金属複合体を塩水噴霧室に入れ、温度が35℃、湿度が90%の条件で、pH値が6.8、5重量%のNaCl溶液で製品の表面を2h噴霧し、その後に各製品を50℃、湿度が95%の恒温恒湿室に入れて22h放置し、これを1サイクルとし、合計で3つのサイクルを72h行う。その後に38℃の温水で軽く洗い流し、かつ無塵布で拭き、常温で2h放置した後にサンプルを検査し、膜層の外観に異常がなく、外観に明らかな変化(例えば、腐食、変色及び泡立ち等)がないと、合格である。結果を表2に示す。
7、耐化学薬品性試験:それぞれ食用油、サンスクリーン剤、リップクリーム、ファンデーション、防虫剤、ハンドクリーム等を各3Dガラス−金属複合体に均一に塗り、温度が70℃、湿度が90%の恒温恒湿室に24h放置した後、25℃で4h放置し、アルコールで製品を拭き、明らかな残留痕跡がないと、合格である。結果を表2に示す。
8、防水性能試験:IPX7短時間浸水試験を行い、組み立てた完成品を水に30min浸し、加工部品の上部から水面までの深さが少なくとも150mmであり、一番下の部位が1mの水圧を少なくとも受ける。水中から取り出し、加工部品を乾燥させ、30min放置した後、正常に動作すると合格である。結果を表2に示す。
表2から分かるように、本開示の方法は、製造される3Dガラス−金属複合体のガラス製カバープレートと金属基材製フレームとの間の結合力を大幅に向上させ、ガラス脱落のリスクと落下後のディスプレイ壊れのリスクを大幅に低下させ、製品の性能を顕著に向上させることができる。
また、外観検査方法から分かるように、本開示の実施例1〜18によって製造される3Dガラス−金属複合体の結合部分の寸法が完全に合わせ、ガラスと金属との間に組み立て段差、隙間があるという問題が存在しないが、引用文献1で製造される3Dガラス−金属複合体の結合部分には、ガラスと金属との間に明らかな組み立て隙間、段差があるという問題が存在する。
以上、本開示の好ましい実施形態を詳細に説明したが、本開示は、これらに限定されない。本発明の技術思想の範囲内において、本開示の技術手段に対して様々な簡単な変形を行うことができ、各技術的特徴を任意の適切な方式で組み合わせることを含み、これらの簡単な変形及び組み合わせは、同様に、本開示に開示される内容と見なすべきであり、いずれも本開示の保護範囲に属する。
10は、3Dガラス製カバープレート、20はプラスチック製フレーム本体、30は金属フレーム、30’は金属フレームのプリフォーム、31は外フレーム、32は内フレーム、33は保留部分である。
(関連出願の相互参照)
本願は、出願番号が201710740918.3で、出願日が2017年08月25日の中国特許出願に基づいて提出され、かつ該中国特許出願の優先権を主張し、該中国特許出願の全ての内容は、参照として本願に組み込まれる。
本開示は、電子機器の技術分野に関し、具体的には、3Dガラス−金属複合体及びその製造方法並びに電子機器に関する。
従来の技術では、ガラスフロントディスプレイと金属フレームの結合方式は、通常、接着剤による直接接着の組み立てであり、ガラスと金属フレームに接着剤を塗布することにより、組み立てられる。ガラスと金属フレームの結合方式は、金属基材とガラスの結合力の大きさを決定する。該方法で製造される3Dガラス−金属複合体は、以下の幾つかの欠点を有する。(1)ガラスと金属基材との間の結合力が小さく、緊密に結合できず、隙間が出て、防水できず、脱落しやすく、(2)接着は、段差なし結合を達成しないため、ガラスが突出し、3Dガラス−金属複合体の厚さを増加させるだけでなく、ディスプレイ壊れのリスクを増加させ、(3)製造工程が多いため、生産コストを増加させるだけでなく、不良率を向上させる。
本開示は、従来技術における上記欠点を克服するために、ガラスと金属基材との間の結合力が強く、ディスプレイ壊れのリスクが低く、防水性能が高い3Dガラス−金属複合体及びその製造方法並びに電子機器を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本開示の第1の態様は、3Dガラス製カバープレート、プラスチック製フレーム本体及び金属フレームを含み、前記金属フレームの上面が前記3Dガラス製カバープレートの縁面と対向して設けられ、前記プラスチック製フレーム本体の少なくとも一部が前記3Dガラス製カバープレートの縁面と金属フレームの上面との間に形成され、かつ前記3Dガラス製カバープレート、前記プラスチック製フレーム本体及び前記金属フレームの外周が前記3Dガラス製カバープレートの湾曲度に沿って段差なく滑らかに連続する3Dガラス−金属複合体を提供する。
本開示の第2の態様は、(1)3Dガラス製カバープレートを提供し、前記3Dガラス製カバープレートの縁面に活性化剤を塗布し、乾燥するステップと、(2)金属フレームの最終構造に対して前記金属フレームの外周に沿って外向きに延伸する保留部分を保留する金属フレームのプリフォームを提供するステップと、(3)ステップ(1)で得られた3Dガラス製カバープレートと前記金属フレームのプリフォームを射出成形金型内に入れ、前記金属フレームのプリフォーム(30’)の上面と前記3Dガラス製カバープレート(10)の縁面とを対向して設け、3Dガラス製カバープレートの縁面と前記金属フレームのプリフォームの上面との間に、少なくとも一部が前記3Dガラス製カバープレート(10)の縁面と金属フレームのプリフォーム(30’)の上面との間に形成された射出成形材料を充填し、射出成形して3Dガラス−金属複合体のプリフォームを得るステップと、(4)前記3Dガラス−金属複合体のプリフォームに対して切削処理を行い、金属フレームのプリフォームにおける保留部分を除去して、前記3Dガラス−金属複合体を得るステップと、を含む3Dガラス−金属複合体の製造方法を提供する。
本開示の第3の態様は、上記方法で製造される3Dガラス−金属複合体を提供する。
本開示の第4の態様は、本開示に係る3Dガラス−金属複合体を含む電子機器を提供する。
本開示の3Dガラス−金属複合体では、3Dガラス製カバープレートと金属フレームとの間の結合力は大きく、かつ3Dガラス製カバープレートと金属フレームは、プラスチック製フレーム本体により結合され(射出成形、特に常温射出成形の方式で、プラスチックを中間体として用いて、金属基材と3Dガラス製カバープレートを結合することにより、両者間の結合力を大幅に向上させる)、結合力が強く、ディスプレイ壊れのリスクが低く、防水性能が高く、軽く、美しく、実用性が高いカバープレートとして組み立てることができ、かつその製造方法は、ディスプレイ接着工程を省略し、生産コストを低減し、機器の合格率を向上させる。
本開示の方法において、3Dガラス製カバープレートの縁部に活性化剤を塗布することにより、活性化剤の活性化成分と射出成形用のプラスチックとが架橋反応し、プラスチック製フレーム本体とガラス製カバープレート、プラスチック製フレーム本体と金属フレームの間の結合力を顕著に向上させ、ディスプレイ壊れのリスクを低下させることができる。
本開示の他の特徴及び利点は、以下の具体的な実施形態の部分で詳細に説明される。
本開示の上記及び/又は追加の態様と利点は、以下の図面を参照した実施例の説明から明らかになり、かつ理解しやすくなる。
本開示に係る3Dガラス−金属複合体の概略構成図である。 図1の側断面の概略構成図である。 図2におけるA部位の拡大概略構成図である。 本開示に係る3Dガラス製カバープレートの概略構成図である。 本開示に係る金属フレームのプリフォームの概略構成図である。 本開示に係る3Dガラス−金属複合体のプリフォームの概略構成図である。
本明細書で開示された範囲の上下限値及び任意の値は、該正確な範囲又は値に限定されず、これらの範囲又は値は、これらの範囲又は値に近い値を含むと理解すべきである。数値範囲について、各範囲の上下限値の間、各範囲の上下限値と単独な定点値の間、単独な定点値の間を組み合わせて1つ又は複数の新しい数値範囲を得ることができ、これらの数値範囲が本明細書で具体的に開示されているものと見なすべきである。
第1の態様では、本開示は、図1及び図2に示すように、3Dガラス製カバープレート10、プラスチック製フレーム本体20及び金属フレーム30を含み、前記金属フレーム30の上面と前記3Dガラス製カバープレート10の縁面が対向して設けられ、前記プラスチック製フレーム本体20の少なくとも一部が前記3Dガラス製カバープレート10の縁面と金属フレーム30の上面(前記3Dガラス製カバープレートに向かう側の表面)との間に形成され、かつ前記3Dガラス製カバープレート10、前記プラスチック製フレーム本体20及び前記金属フレーム30の外周が前記3Dガラス製カバープレートの湾曲度に沿って段差なく滑らかに連続する3Dガラス−金属複合体を提供する。
本開示の3Dガラス−金属複合体では、当業者であれば、3Dガラス製カバープレートの縁面は、3Dガラスの熱間曲げ前の平面ガラスの(外周)側面を指し、平面ガラスの厚さ面となってよく、前記プラスチック製フレーム本体(硬化される、硬いプラスチック製フレーム本体)は、前記3Dガラス製カバープレートの縁面と金属フレームの上面との間に形成され、つまり、前記3Dガラス製カバープレート、前記プラスチック製フレーム本体及び前記金属フレームが順に設けられ、かつ三者の外周(3Dガラスに対して外向きに突出した側)が前記3Dガラス製カバープレートの湾曲度(ガラスが湾曲した後の延伸方向)に沿って段差なく滑らかに連続することを理解すべきである。
前記滑らかに連続することは、前記プラスチック製フレーム本体、前記金属フレーム及び前記3Dガラス製カバープレートの外周が同一の曲面に位置し、つまり、前記プラスチック製フレーム本体及び前記金属フレームの外周面が3Dガラス製カバープレートの外周に沿って延伸すると少なくとも理解されるべきである。
本開示の3Dガラス−金属複合体では、前記金属フレーム30は、一体に成形される、上面が前記3Dガラス製カバープレート10の縁面と対向して設けられた外フレーム31と、前記外フレーム31の内部に形成された内フレーム32とを含む。このような構造では、外フレーム31は、主に筐体として配置され、内フレーム32は、内部部材構造に合わせるために用いられ、内フレーム32に係合構造を形成して、内部部材の位置を固定することができ、該内フレーム32及び外フレーム31の下面は、さらに、他のフレームと接続される適合構造を組み合わせて形成することができる。3Dガラス製カバープレート10と金属フレーム30との間の結合力をさらに増加させるために、図3に示すように、本発明の1つの実施例によれば、前記プラスチック製フレーム本体20は、外周が前記外フレーム31の外周に対応し、内周が前記内フレーム32の内周に対応して前記3Dガラス製カバープレート10と前記金属フレーム30との間に形成される。このような場合、プラスチック製フレーム本体20と3Dガラス製カバープレート10及び金属フレーム30との間の結合面積を増加させ、さらに3Dガラス製カバープレート10と金属フレーム30との間の結合強度を増加させることに役立つ。
本開示の3Dガラス−金属複合体では、3Dガラス製カバープレート10と金属フレーム30との間の結合力をさらに増加させるために、図3に示すように、好ましくは、前記内フレーム32の上面が前記外フレーム31の上面より高く、好ましくは、前記内フレーム32の上面と前記外フレーム31の上面が円弧状で連続して接続される。このとき、外フレーム31の上面の幅(外フレームの縁に垂直な延伸方向の長さ)は、3Dガラス製カバープレート10の縁面の幅より大きいことにより、前記プラスチック製フレーム本体20の充填空間を保留する。このような構造では、プラスチック製フレーム本体20と金属フレーム30との間の結合面積を増加させ、さらに3Dガラス製カバープレート10と金属フレーム30との間の結合強度を増加させることに役立つ。
本開示の3Dガラス−金属複合体では、3Dガラス製カバープレート10、プラスチック製フレーム本体20及び金属フレーム30の厚さに対して特別な要求がなく、実際の必要に応じて対応する設計を行ってよもく、例えば、ガラス製カバープレート10の厚さ(即ち、縁面の幅)は、0.3〜2mmであってよく、このとき、ガラス製カバープレート10の縁面と金属フレーム30の外フレーム31との間のプラスチック製フレーム本体20の厚さは、0.5〜1mmであり、金属フレーム30の外フレーム31の上面の幅は、ガラス製カバープレート10の縁面の幅より0.5〜2mm大きく、金属フレーム30の内フレーム32の幅は、1〜2mmであり、内フレーム32の上面は、外フレーム31の上面より0.1〜2.5mmより高い。
本開示の3Dガラス−金属複合体では、3Dガラス製カバープレート10は、単一湾曲ガラス製カバープレート(対向して設けられた1組の縁部が湾曲して形成される)であってもよく、二重湾曲ガラス製カバープレート(対向して設けられた2組の縁部が湾曲して形成される)であってもよい。好ましくは、前記3Dガラス製カバープレートは、金属フレームとの結合力がより均一であり、安定した二重湾曲ガラス製カバープレートである。
本開示の3Dガラス−金属複合体では、プラスチック製フレーム本体20の材料は、熱可塑性樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよい。前記熱可塑性樹脂は、PC、PA、PPS、PBTなどから選択することができ、前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フタル酸ジアリルなどから選択することができる。3Dガラス製カバープレートと金属フレームとの間の結合力を明らかに向上させると共に、ディスプレイ壊れのリスクを明らかに低下させるために、本開示の1つの実施例のように、プラスチック製フレーム本体の材料は、ポリアミド(PA)、ガラス繊維(GF)、ポリカーボネート(PC)及びポリフェニレンスルフィド(PPS)のうちの少なくとも1種であり、本開示の別の実施例のように、プラスチック製フレーム本体の材料は、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種とガラス繊維との混合物であり、本開示のさらに別の実施例のように、プラスチック製フレーム本体の材料は、ポリアミドとガラス繊維との混合物である。
本開示の1つの実施例では、プラスチック製フレーム本体では、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種の総重量とガラス繊維の重量との比が(0.5〜5):1である。さらに、本開示の別の実施例では、該比率は(1〜3):1である。当業者であれば、プラスチック製フレーム本体にポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの1種が含まれる場合、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種の総重量が該種の重量であり、プラスチック製フレーム本体にポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの2種以上が含まれる場合、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種の総重量が該2種以上の重量の和であることを理解すべきである。本開示において、ポリアミド、ガラス繊維、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドは、いずれも市場から入手できる。
本開示の3Dガラス−金属複合体では、金属基材については、特定の限定がなく、本分野の慣用の様々な金属基材であってよく、本開示の1つの実施例では、金属基材は、ステンレス基材又はアルミニウム合金基材である。
本発明の3Dガラス−金属複合体では、3Dガラス製カバープレート10と金属基材との間の結合力をさらに向上させると共に、ディスプレイ壊れのリスクを明らかに低下させるために、本開示の1つの実施例では、金属フレームの表面には、陽極酸化皮膜層が形成され、かつ該陽極酸化皮膜層の表面層に細孔が形成される。前記金属フレームは、ステンレス又はアルミニウム合金に対して加工成形、研磨、化学研磨、ショットブラスト処理、陽極酸化処理、細孔処理及び膜付け処理を順に行う方法で製造され得る。具体的なステップの詳細は、後述する対応内容を参照する。
第2の態様において、本開示は、(1)3Dガラス製カバープレート10(図4に示す)を提供し、かつ前記3Dガラス製カバープレート10の縁面に活性化剤を塗布し、乾燥するステップと、(2)金属フレーム30の最終構造に対して前記金属フレーム30の外周に沿って外向きに延伸する保留部分33を保留する金属フレームのプリフォーム30’(図5に示す)を提供するステップと、(3)ステップ(1)で得られた3Dガラス製カバープレート10と前記金属フレームのプリフォーム30’を射出成形金型内に入れ、3Dガラス製カバープレート10の縁面と前記金属フレームのプリフォーム30’の上面との間に、射出成形材料を充填し、射出成形により3Dガラス−金属複合体のプリフォーム(図6に示す)を得るステップと、(4)前記3Dガラス−金属複合体のプリフォームに対して切削処理を行い、金属フレームのプリフォーム30’における保留部分33を除去して、前記3Dガラス−金属複合体を得るステップと、を含む3Dガラス−金属複合体の製造方法を提供する。
本開示の発明者らは、ガラスと金属との間の結合力を検討する過程において、射出成形(射出成形材料を充填する)方式により、ガラスと金属との間の結合力を向上させることができるが、3Dガラスが平面ガラスとは異なり、3Dガラスの特別な構造、及び3Dガラス製カバープレートと金属フレームの加工中に存在する加工公差に鑑みて、3Dガラス製カバープレートと金属フレームの寸法を完全に合わせることが困難であり、射出成形後に、常に3D金属製カバープレート、プラスチック製フレーム本体及び金属フレームの外周に明らかな隙間と段差があり、機器の外観と密封性に影響を与える。この問題の存在に鑑みて、本開示の発明者らは、方法を再改善し、射出成形過程において金属フレームのプリフォームを用いるという解決手段を提供した。該金属フレームのプリフォームは、金属フレームの最終構造に対して前記金属フレームの外周に沿って外向きに延伸する保留部分を保留し、射出成形の過程において、保留部分は、外向きに溢れた射出成形材料に対して一定の遮断作用を果たし、さらに、射出成形材料を3Dガラス製基板と金属フレームとの間により緊密に硬化させて、安定して密封した構造を形成することができる。射出成形後、3Dガラス−金属複合体のプリフォームに対して切削処理を行い(即ち、CNC加工を行い)、金属フレームのプリフォームにおける保留部分を除去する(同時にプラスチック製フレーム本体における余分な部分を除去する)ことにより、製造される3Dガラス−金属複合体の美しさを改善することに役立つ。
本開示の方法では、本開示の1つの実施例によれば、前記金属フレーム30は、一体に成形される、前記3Dガラス製カバープレート10の縁面と対向して設けられた外フレーム31と、前記外フレーム31の内部に形成された内フレーム32とを含み、前記保留部分33は、前記外フレーム31の外周に形成される。本開示の1つの実施例によれば、前記内フレーム32の上面は、前記外フレーム31の上面より高く、前記内フレーム32の上面と前記外フレーム31の上面が円弧状で連続して接続される。このとき、外フレーム31(保留部分を含まない)の上面の幅(外フレームの縁に垂直な延伸方向の長さ)は、3Dガラス製カバープレートの縁面の幅より大きいことにより、前記プラスチック製フレーム本体20の充填空間を保留する。
本開示の1つの実施例によれば、前記射出成形金型は、雌型及び雄型を含み、前記雌型の内部には、前記3Dガラス製カバープレートの外面の構造に合わせる内面があり、前記雄型は、側壁構造が前記金属フレームのプリフォームの内壁に合わせる柱状インサートを含み、前記金属フレームのプリフォームは、前記柱状インサートに柔軟に嵌設でき、かつ前記柱状インサートの上面は、前記3Dガラス製カバープレートの内面構造に合わせる。前記雄型は、前記柱状インサートに嵌設でき、かつ前記柱状インサートに対して上下に移動できる環状インサートをさらに含み、前記環状インサートが柱状インサートに嵌設される場合、前記金属フレームのプリフォームの構造に合わせる環状溝が形成される。
本開示の方法では、前記ステップ(3)における3Dガラス−金属複合体を射出成形することは、前記ステップ(1)で得られた3Dガラス製カバープレート10を前記雌型に入れることと、前記環状インサートを柱状インサートに嵌設して対応する雄型を形成し、前記金属フレームのプリフォーム30’を前記雄型に入れることと、環状インサートを柱状インサートに沿って前記雌型と雄型の型締め状態になるまで移動させ、3Dガラス製カバープレートと前記金属フレームのプリフォームとの間の隙間(3Dガラス製カバープレートの内壁、柱状インサートの外壁と金属フレームのプリフォームとの間の空間)に射出成形材料を充填し、射出成形して3Dガラス−金属複合体を得ることとを含む。
本開示の方法では、前記金属フレームの外縁に垂直で、外向きに延伸した方向に沿って、前記保留部分33の幅は、1〜5mmである。
本開示の方法では、前記射出成形材料を充填する過程において、前記射出成形材料で3Dガラス製カバープレート10と前記金属フレームのプリフォーム30’との間の隙間を満たし、好ましくは、射出成形材料の外縁を前記3Dガラス製カバープレート10の外面から突出させ、前記金属フレームのプリフォーム30’の外縁の間に位置させる。射出成形材料の使用量を増加させることにより、製造されるプラスチック製フレーム本体の緻密度を向上させ、密封効果を最適化することに役立つ。
本開示の方法では、3Dガラス製カバープレート10とプラスチック製フレーム本体20との間の結合力をさらに向上させるために、ガラス製カバープレート10の湾曲部分の内側又は側縁の内側にリブがさらに形成され、射出成形材料を充填する過程において、プラスチックを該リブの外周に被覆させて、ガラス製カバープレート10とプラスチック製フレーム本体20との間の結合面積を増加させ、結合力を向上させる。
本開示の方法では、本開示の1つの実施例のように、該方法は、ステップ(1)において、前記3Dガラス製カバープレートの縁面に活性化剤を塗布するステップの前に、少なくともガラス製カバープレートの縁面にインクを塗布し、硬化するステップをさらに含む。3Dガラス−金属複合体の用途に応じて、3Dガラス製カバープレートのどの部位にインクを塗布するかを決定してよく、例えば、3Dガラス−金属複合体がフロントディスプレイのカバープレート筐体として用いられる場合、3Dガラス製カバープレートの縁部のみにインクを塗布し、主にITO回路を遮断する役割を果たし、3Dガラス−金属複合体がバックディスプレイの筐体として用いられる場合、3Dガラス製カバープレートの内面(内面の縁部を含む)にインクを塗布し、主にバックディスプレイのカバープレートの3Dガラス−金属複合体の色を表示する役割を果たす。
本開示の方法において、ステップ(1)では、ガラス製カバープレートと金属基材との間の結合力を向上させると共に、ディスプレイ壊れのリスクを低下させるために、3Dガラス製カバープレートは、表面粗度を向上させるように、縁面に対して粗化処理を行っている3Dガラス製カバープレートである。粗化処理は、当業者によく知られているため、ここで説明を省略する。
本開示の方法において、ステップ(1)では、インクについては、特定の限定がなく、本分野の慣用の様々なインクであってよく、本開示の1つの実施例のように、インクは、UVインク又は熱硬化インクである。塗布方式については、特定の限定がなく、塗布可能な任意の方式であってよい。生産しやいために、本開示の1つの実施例によれば、インクの塗布方式は、スクリーン印刷であり、インクのスクリーン印刷厚さが5〜15μmである。具体的なスクリーン印刷方法は、当業者によく知られているため、ここで説明を省略する。インクを塗布した後に行われる硬化の条件については、特定の限定がなく、インクの種類に応じて選択してよく、いずれも本分野の慣用の様々な条件であり、インクがUVインクである場合、硬化の方式は露光であり、露光条件は、パワーが500〜1200kWで、時間が1〜5minであることを含み、インクが熱硬化インクである場合、硬化の方式は乾燥であり、乾燥の条件は、温度が80〜90℃で、時間が50〜100minであることを含む。
本開示の方法において、3Dガラス製カバープレートと金属基材との間の結合力を明らかに向上させると共に、ディスプレイ壊れのリスクを明らかに低下させるために、本開示の1つの実施例によれば、ステップ(1)では、活性化剤は、活性化成分、希釈剤及び硬化剤を含み、前記活性化剤の重量を基準に、前記活性化成分の含有量が80〜94重量%であり、さらに85〜91重量%であり、前記希釈剤の含有量が5〜19重量%であり、さらに6〜10重量%であり、前記硬化剤の含有量が1〜10重量%であり、さらに3〜5重量%である。
本開示の1つの実施例によれば、前記活性化成分は、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリイミド及びポリアクリル酸エステルのうちの少なくとも1種である。
本開示の1つの実施例によれば、前記希釈剤は、アセトン、酢酸エチル及びエチルアセテートのうちの少なくとも1種である。
本開示の1つの実施例によれば、前記硬化剤は、エチレンジアミン、エチレングリコール、グリセリン及びジエチレントリアミンのうちの少なくとも1種である。
本開示の方法において、3Dガラス製カバープレートと金属フレームとの間の結合力をさらに向上させると共に、ディスプレイ壊れのリスクをさらに低下させるために、本開示の1つの実施例によれば、活性化剤の塗布厚さが5〜15μmである。塗布の方式は、スクリーン印刷であってよい。スクリーン印刷の方法は、300〜380メッシュのスクリーン版を用いて、2層往復印刷することを含んでよく、具体的な操作方法は、当業者によく知られているため、ここで説明を省略する。
本開示の方法において、ステップ(1)では、活性化剤を塗布した後に行われる乾燥の条件については、特定の限定がなく、本分野の慣用の様々な条件であり、好ましくは、乾燥の条件は、温度が75〜90℃で、時間が40〜120minであることを含む。最大の効果を達成するために、乾燥後に、できるだけ早く射出成形を行うべきであり、貯蔵期間が長いほど、要求する射出成形の温度が高い。
本開示の方法において、ステップ(2)では、金属フレームの基材については、特定の限定がなく、本分野の慣用の様々な金属基材であってよく、本開示の1つの実施例によれば、金属基材は、ステンレス基材又はアルミニウム合金基材である。
従来技術における金属フレームは、一般に、ステンレス又はアルミニウム合金に対して加工成形、研磨、化学研磨、ショットブラスト処理、陽極酸化処理及び膜付け処理を順に行う方法で製造され、ガラス製カバープレートと金属基材との間の結合力をさらに向上させると共に、ディスプレイ壊れのリスクをさらに低下させるために、本開示の1つの実施例によれば、金属フレームは、ステンレス又はアルミニウム合金に対して加工成形、研磨、化学研磨、ショットブラスト処理、陽極酸化処理、細孔処理及び膜付け処理(金属フレームに対して膜付けを行うのは、陽極酸化皮膜層のすり傷を防止するためである)を順に行う方法で製造される。陽極酸化処理後に細孔前処理を追加することにより、陽極酸化皮膜層の表面層にミクロンオーダの大きい腐食孔がさらに形成され、このような腐食による孔再形成により、後続の成形過程において、プラスチック材料は、射出成形中に基材の表面の孔に、より容易に直接入って、プラスチック製フレーム本体を形成した後に基材とよりよく結合され、ガラス製カバープレートと金属基材との間の結合力をさらに向上させることができる。
本開示の1つの実施例によれば、細孔処理の方式は、陽極酸化処理により得られた基材をエッチング液に浸漬し、陽極酸化皮膜層の表面層に孔径が200nm〜2000nmの腐食孔を形成することである。エッチング液は、陽極酸化皮膜層を腐食する溶液であってよく、例えば、一般的に、酸化アルミニウムを溶解できる溶液で濃度を調節すればよく、酸/アルカリエッチング液であってよく、例えば、pHが10〜13の溶液から選択されてよい。本開示の1つの実施例によれば、エッチング液は、pHが10〜13の単一アルカリ性溶液又は複合緩衝溶液であってよく、pHが10〜13の単一アルカリ性溶液は、NaCO、NaHCO、NaOH、KCO、KHCO、KOHなどの水溶液であってよい。本開示の1つの実施例によれば、エッチング液は、NaCO及び/又はNaHCO水溶液であり、腐食孔を基材表面に均一に分布させ、かつ孔径を均一にし、ガラス製カバープレートと基材との結合性能をよりよくすることができる。上記エッチング液の固体含有量は0.1〜15重量%であってよい。複合緩衝溶液は、可溶性リン酸水素塩と可溶性アルカリとの混合溶液であってもよく、例えば、リン酸二水素ナトリウムと水酸化ナトリウムの水溶液であり、リン酸二水素ナトリウムと水酸化ナトリウムの水溶液の固体含有量は、0.1〜15重量%であってよく、またKPOとKHPOの水溶液であってよく、複合緩衝溶液は、アンモニア水溶液、ヒドラジン水溶液、ヒドラジン誘導体水溶液、水溶性アミン系化合物水溶液、NH−NHCl水溶液などであってもよい。陽極酸化処理により得られた基材をエッチング液に浸漬することは、基材をエッチング液に繰り返して複数回浸漬することを含み、毎回の浸漬時間を1〜60minとしてよく、毎回の浸漬後に、脱イオン水で洗浄し、浸漬の回数を2〜10回としてよい。洗浄は、水洗槽に入れて1〜5min洗浄することであってもよく、水洗槽に入れて1〜5min放置することであってもよい。
加工成形、研磨、化学研磨、ショットブラスト処理、陽極酸化処理及び膜付け処理の方法については、特定の限定がなく、本分野の慣用の様々な方法であってよく、いずれも当業者によく知られ、例えば、ショットブラスト処理の条件は、ショットブラスト圧力が0.23〜0.25MPaで、2〜4回往復し、インバータ周波数が12〜22Hzであり、205セラミックス砂を用いてよく、揺動周波数が33Hz(ショットブラスト機の固定周波数)であってよい。陽極酸化処理の条件は、電解液中の硫酸の濃度が10〜30重量%で、アルミニウムイオンの濃度が10〜30g/Lで、温度が15〜25℃で、電流密度が0.6〜3A/dmで、電圧が10〜20Vで、酸化時間が30min〜50minであることを含んでよい。
本開示の方法において、3Dガラス製カバープレートと金属基板との間の結合力をさらに向上させると共に、ディスプレイ壊れのリスクをさらに低下させるために、本開示の1つの実施例によれば、該方法は、ステップ(2)では、提供される金属フレームのプリフォームの上面に活性化剤を塗布し、乾燥するステップをさらに含む。用いられる活性化剤、活性化剤の塗布方式及び乾燥条件は上記説明を参照する。
本開示の方法では、本開示の1つの実施例によれば、ステップ(3)では、射出成形の方式は、常温射出成形であり、さらに、射出成形の条件は、射出成形の幅(射出成形後、ガラス製カバープレート10の縁面と金属フレーム30の外フレーム31の上面との間の厚さ)が0.5〜1mmで、金型の温度が15〜35℃で、射出成形材料の温度が200〜300℃であることを含む。
本開示の方法において、ガラス製カバープレートと金属基材との間の結合力を明らかに向上させると共に、ディスプレイ壊れのリスクを明らかに低下させるために、本開示の1つの実施例によれば、射出成形材料は、ポリアミド、ガラス繊維、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種であり、さらに、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種とガラス繊維との混合物であり、さらに、ポリアミドとガラス繊維との混合物である。
本開示の1つの実施例によれば、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種の総重量とガラス繊維の重量との比が(0.5〜5):1であり、さらに、(1〜3):1である。当業者であれば、射出成形材料にポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの1種が含まれる場合、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種の総重量が該種の重量であり、射出成形材料にポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの2種以上が含まれる場合、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種の総重量が該2種以上の重量の和であることを理解すべきである。
本発明の方法において、上述したように、本発明の一実施形態によれば、ガラス製カバープレートの縁部に対して粗化処理を行うと共に、金属フレームに対して細孔処理を行うことにより、その表面に無数の細孔が形成され、処理後のガラス製カバープレートと金属フレームに活性化剤をスクリーン印刷し、さらに常温射出成形の方式でガラス製カバープレートを金属フレーム内に配置して、金属基材、プラスチック、ガラス製カバープレートの段差なしの結合を実現する。
本開示の方法において、3Dガラス製カバープレートは、通常の加工方法を用いて製造される3Dガラス製カバープレートであってよく、例えば、通常の平面ガラスを用いて、ブランキング、熱間曲げ、研磨、強化などのプロセスにより製造され得る。利用可能な平面ガラス基板は、コーニングゴリラガラス4、コーニングゴリラガラス3、旭ガラス、ショットガラスなどを含むが、これらに限定されず、本開示の1つの実施例によれば、前記ガラスの基本的な厚さが0.5〜0.8mmである。
3Dガラス製カバープレートの製造過程において、ブランキングとは、平面ガラスを所望の寸法の平面ガラス基板に切断することを指す。
3Dガラス製カバープレートの製造過程において、熱間曲げは、ガラスを平面から曲面に変換させる過程であり、予熱(少なくとも連続的な3つの加熱段階)、プレス成形(少なくとも2つの連続的な昇圧プレス成形段階と少なくとも1つの圧力保持プレス成形段階)及び冷却(少なくとも2つの連続的な冷却段階)という3つの段階を含み、熱間曲げの条件について本分野の一般的なプロセスを参照してよい。
3Dガラス製カバープレートの製造過程において、研磨とは、機械的作用を用いて加工部品の表面粗度を低減して、明るく、平坦な表面を得る加工方法を指し、その一般的なプロセス手段は、回転している研磨ブラシホイールを加工部品に押し付けて、研磨剤により加工部品の表面に対してローリング及び微量切削を行うことであり、通常、研磨後のガラスの表面粗度がRa<0.2μmに達するべきであることが要求される。
3Dガラス製カバープレートの製造過程において、強化とは、ガラスの表面のナトリウムイオンとカリウムイオンに対してイオン交換を行って強化層を形成し、ガラスの硬度を向上させるステップを指し、強化過程は、硝酸カリウム溶融塩で行われてよく、そのプロセス条件は、ガラスを380℃〜450℃に加熱された高純度の硝酸カリウム溶融塩に浸漬し、4〜10時間維持することを含み、製造される3Dガラス製カバープレートの曲げ強度は、600〜800MPaに達することができる。
本開示の1つの実施例によれば、3Dガラス製カバープレート(特に、3Dガラス製カバープレートがフロントディスプレイのカバープレート筐体とする場合)は、OGS(One Glass Solutionというタッチパネルであり、1枚のガラスは、保護ガラスとタッチセンサとして二重の役割を果たす)タッチスクリーン強化ガラスであり、機器の厚さを減少させ、射出成形の温度がタッチスクリーンに影響を与えるという障壁を打破し、ガラス製カバープレートと金属フレームを一体として成形させることにより、機器の工程を減少させ、コストを低減し、機器の性能を向上させると共に、機器の外観を装飾し、機器をより軽薄、実用的にすることができる。
本開示の第3の態様は、本開示に記載の方法で製造される3Dガラス−金属複合体を提供する。
本開示の第4の態様は、本開示に係る3Dガラス−金属複合体である筐体を含む電子機器を提供する。
電子機器については、特別な限定がなく、該電子機器が3Dガラス製カバープレートと金属フレームを有すればよく、前記電子機器は、携帯電話、タブレットコンピュータ、ゲーム機、腕時計、ノートパソコン、デスクトップパソコン、テレビ又はメーターディスプレイである。前記3Dガラス−金属複合体は、電子機器のフロントディスプレイのカバープレート筐体、バックディスプレイのカバープレート筐体である。
以下、実施例により本開示を詳細に説明する。以下の実施例では、特に断らない限り、使用される試薬材料は、いずれも市場から入手でき、使用される全ての方法は本分野の一般的な方法である。
ポリウレタンは、デュポン社から購入され、グレードがPA66HTN501である。
エポキシ樹脂は、デュポン社から購入され、グレードがPKHHである。
ポリイミドは、デュポン社から購入され、グレードが200Hである。
ポリアクリル酸エステルは、広州科泰化工有限公司から購入され、グレードが7732−18−5である。
ポリアミドは、デュポン社から購入され、グレードが73G20Lである。
ガラス繊維は、デュポン社から購入され、グレードがFR530NC010である。
ポリカーボネートは、デュポン社から購入され、グレードがCG943である。
ポリフェニレンスルフィドは、デュポン社から購入され、グレードがHTN52G35HSLである。
ショットブラスト処理の条件は、205セラミックス砂を用い、ショットブラスト圧力が0.24MPaで、3回往復し、インバータ周波数が18Hzで、揺動周波数が33Hzであることを含む。
以下の実施例及び比較例に用いられる3Dガラス構造は、図4に示すとおりであり、製造方法は、以下のとおりである。
(1)平面ガラス(ゴリラガラス4)を、長さ、幅、厚さが155*75*0.5mmの平面ガラス基板に切断し、前記平面ガラス基板を成形金型に入れ、一次成形金型を成形炉に入れて、それぞれプロセス条件が以下の表に示すような4段階の予熱、3段階のプレス成形及び2段階の冷却を順に経て、曲面ガラスブランクを形成して、3Dガラスブランクを得る。
プレス成形1〜2における圧力は、低から高へと徐々に増加し、プレス成形3の圧力は一定であり、以上の表に記載されているプレス成形1〜2における圧力は、この範囲の最大圧力である。
(2)3Dガラスブランクに対して研磨処理を行い、表面粗度Ra<0.2μmの条件に達し、3Dガラスのプリフォームを得る。
(3)3Dガラスのプリフォームに対して強化処理を行い、3Dガラスのプリフォームを380℃に加熱し、温度が420℃で純度が95%の硝酸カリウム溶融塩に5h浸漬して取り出し、380℃の加熱炉に入れてアニール処理を行って、曲げ強度が750MPaの3Dガラス製カバープレートを得て、該3Dガラス製カバープレートは、長さ、幅、高さが148mm*73mm*2.4mmであり、縁面の厚さが0.5mmである。
以下の実施例及び比較例に用いられるアルミニウム合金製フレームのプリフォーム構造は、図5に示すとおりであり、具体的な構造は、以下のとおりである。
該アルミニウム合金製フレームのプリフォームは、前記製造される3Dガラス製カバープレート構造に合わせ、一体に成形される内フレーム32、外フレーム31及び保留部分33を含み、外フレーム31(保留部分が計算されていない)の上面の幅が前記3Dガラス製カバープレートの幅より0.8mm大きく、内フレーム32の上面の幅が2mmであり、内フレーム32の上面が外フレーム31の上面より1.1mm高く、前記保留部分33の幅が以下の実施例を参照することが予想される。
以下の実施例及び比較例に用いられる射出成形金型は以下のように説明される。
前記射出成形金型は、雌型及び雄型を含み、前記雌型の内部には、前記3Dガラス製カバープレートの外面の構造に合わせる内面があり、前記雄型は、側壁構造が前記金属フレームのプリフォームの内壁に合わせる柱状インサートを含み、前記金属フレームのプリフォームは、前記柱状インサートに柔軟に嵌設でき、かつ前記柱状インサートの上面は、前記3Dガラス製カバープレートの内面構造に合わせ、前記雄型は、前記柱状インサートに嵌設でき、かつ前記柱状インサートに対して上下に移動できる環状インサートをさらに含み、前記環状インサートが柱状インサートに嵌設されて対応する雄型を形成し、該雄型において前記金属フレームのプリフォームの構造に合わせる環状溝が形成される。
(1)前記製造される3Dガラス製カバープレートの縁面に対して粗化処理を行い、70Tのスクリーン版を用いて前記3Dガラス製カバープレートの縁面にUVインクをスクリーン印刷し、UVインクのスクリーン印刷厚さを10μmにし、その後に900kWの露光装置で、3min露光し、380メッシュのスクリーン版で活性化剤をUVインクにスクリーン印刷し、活性化剤のスクリーン印刷厚さを10μmにし、その後にガラスを90℃のトンネル乾燥機に入れて90min乾燥させ、活性化剤は、ポリウレタン系であり、ポリウレタン、アセトン及びエチレンジアミンを含み、前記活性化剤の重量を基準に、ポリウレタン、アセトン及びエチレンジアミンの含有量がそれぞれ88重量%、8重量%及び4重量%である。
(2)アルミニウム合金に対して加工成形、研磨、化学研磨、ショットブラスト処理、陽極酸化処理、細孔処理及び膜付け処理を順に行って、アルミニウム合金製フレームのプリフォーム(構造について、上記説明を参照し、保留部分の幅が1.5mmである)を得て、その後にステップ(1)と同じ活性化剤をアルミニウム合金製フレームのプリフォームの上面に塗布し、塗布の厚さを10μmにし、80℃で90min乾燥させ、陽極酸化処理の条件は、電解液中の硫酸の濃度が20重量%で、アルミニウムイオンの濃度が20g/Lで、温度が20℃で、電流密度が1.5A/dmで、電圧が15Vで、酸化時間が40minであることを含み、細孔処理の条件は、基材をpHが12、10重量%の炭酸ナトリウム溶液に浸漬し、5min後に取り出し、水の入ったビーカーに入れて1min浸漬し、このように5回繰り返し、最後に水で浸漬した後、乾燥することを含む。
(3)ステップ(1)で得られた3Dガラス製カバープレートを前記雌型に入れて、ステップ(2)で得られたアルミニウム合金製フレームのプリフォームを前記雄型の環状溝に入れて、前記雌型と雄型を型締めして、3Dガラス製カバープレートと前記アルミニウム合金製フレームのプリフォームとの間の隙間に射出成形材料(射出成形材料は、ポリアミドとガラス繊維を2:1の重量比で混合し、かつ乾燥箱に入れて250℃まで予熱して得られるものである)を充填して、射出成形材料で3Dガラス製カバープレートと前記アルミニウム合金製フレームのプリフォーム(3Dガラス製カバープレートの内壁、柱状インサートの外壁、及びアルミニウム合金製フレームのプリフォームの上面の間に形成された環状中空キャビティを含み、以下、同じである)との間の隙間を満たし、かつ射出成形材料の外縁を前記3Dガラス製カバープレートの外面から突出させ、前記アルミニウム合金製フレームのプリフォームの外縁の内部に位置させ、かつ射出成形して(射出成形の幅が0.8mmで、金型の温度が30℃で、射出成形材料の温度が250℃である)3Dガラス−金属複合体のプリフォームを得る。
(4)CNCプロセスを用いて、3Dガラス−金属複合体のプリフォームにおけるアルミニウム合金製フレームの保留部分及びプラスチック製フレーム本体の突出した部分を除去することにより、3Dガラス製カバープレート、プラスチック製フレーム本体及び金属フレームの外周が3Dガラス製カバープレートの湾曲度に沿って段差なく滑らかに連続して、3Dガラス−金属複合体機器A1を得る。
(1)前記製造される3Dガラス製カバープレートの縁面に対して粗化処理を行い、70Tのスクリーン版を用いて前記3Dガラス製カバープレートの縁面に熱硬化インクをスクリーン印刷し、熱硬化インクのスクリーン印刷厚さを15μmにし、その後に80℃の乾燥箱に入れて90min乾燥させ、300メッシュのスクリーン版で活性化剤を熱硬化インクにスクリーン印刷し、活性化剤のスクリーン印刷厚さを15μmにし、その後にガラスを80℃のトンネル乾燥機に入れて110min乾燥させ、活性化剤は、ポリウレタン系であり、ポリウレタン、酢酸エチル及びエチレングリコールを含み、前記活性化剤の重量を基準に、ポリウレタン、酢酸エチル及びエチレングリコールの含有量がそれぞれ85重量%、10重量%及び5重量%である。
(2)アルミニウム合金に対して加工成形、研磨、化学研磨、ショットブラスト処理、陽極酸化処理、細孔処理及び膜付け処理を順に行って、アルミニウム合金製フレームのプリフォーム(構造について、上記説明を参照し、保留部分の幅が1.5mmである)を得て、その後にステップ(1)と同じ活性化剤をアルミニウム合金製フレームのプリフォームの上面に塗布し、塗布の厚さを15μmにし、75℃で110min乾燥させ、陽極酸化処理の条件は、電解液中の硫酸の濃度が15重量%で、アルミニウムイオンの濃度が28g/Lで、温度が15℃で、電流密度が1A/dmで、電圧が10Vで、酸化時間が50minであることを含み、細孔処理の条件は、基材をpHが10、15重量%の炭酸水素ナトリウム溶液に浸漬し、5min後に取り出し、水の入ったビーカーに入れて1min浸漬し、このように5回繰り返し、最後に水で浸漬した後、乾燥することを含む。
(3)ステップ(1)で得られた3Dガラス製カバープレートを前記雌型に入れて、ステップ(2)で得られたアルミニウム合金製フレームのプリフォームを前記雄型の環状溝に入れて、前記雌型と雄型を型締めして、3Dガラス製カバープレートと前記アルミニウム合金製フレームのプリフォームとの間の隙間に射出成形材料(射出成形材料は、ポリアミドとガラス繊維を1:1の重量比で混合し、かつ乾燥箱に入れて300℃まで予熱して得られるものである)を充填して、射出成形材料で3Dガラス製カバープレートと前記アルミニウム合金製フレームのプリフォームとの間の隙間を満たし、かつ射出成形材料の外縁を前記3Dガラス製カバープレートの外面から突出させ、前記アルミニウム合金製フレームのプリフォームの外縁の内部に位置させ、かつ射出成形して(射出成形の幅が1mmで、金型の温度が15℃で、射出成形材料の温度が300℃である)3Dガラス−金属複合体のプリフォームを得る。
(4)CNCプロセスを用いて、3Dガラス−金属複合体のプリフォームにおけるアルミニウム合金製フレームの保留部分及びプラスチック製フレーム本体の突出した部分を除去することにより、3Dガラス製カバープレート、プラスチック製フレーム本体及び金属フレームの外周が3Dガラス製カバープレートの湾曲に沿って段差なく滑らかに連続して、3Dガラス−金属複合体機器A2を得る。
(1)前記製造される3Dガラス製カバープレートの縁面に対して粗化処理を行い、70Tのスクリーン版を用いて前記3Dガラス製カバープレートの縁面に熱硬化インクをスクリーン印刷し、熱硬化インクのスクリーン印刷厚さを5μmにし、その後に90℃の乾燥箱に入れて60min乾燥させ、300メッシュのスクリーン版で活性化剤を熱硬化インクにスクリーン印刷し、活性化剤のスクリーン印刷厚さを8μmにし、その後にガラスを80℃のトンネル乾燥機に入れて50min乾燥させ、活性化剤は、ポリウレタン系であり、ポリウレタン、エチルアセテート及びジエチレントリアミンを含み、前記活性化剤の重量を基準に、ポリウレタン、エチルアセテート及びジエチレントリアミンの含有量がそれぞれ91重量%、6重量%及び3重量%である。
(2)アルミニウム合金に対して加工成形、研磨、化学研磨、ショットブラスト処理、陽極酸化処理、細孔処理及び膜付け処理を順に行って、アルミニウム合金製フレームのプリフォーム(構造について、上記説明を参照し、保留部分の幅が1.5mmである)を得て、その後にステップ(1)と同じ活性化剤をアルミニウム合金製フレームのプリフォームの上面に塗布し、塗布の厚さを5μmにし、90℃で60min乾燥させ、陽極酸化処理の条件は、電解液中の硫酸の濃度が25重量%で、アルミニウムイオンの濃度が15g/Lで、温度が25℃で、電流密度が2.5A/dmで、電圧が20Vで、酸化時間が30minであることを含み、細孔処理の条件は、基材をpHが10、15重量%の炭酸水素ナトリウム溶液に浸漬し、5min後に取り出し、水の入ったビーカーに入れて1min浸漬し、このように5回繰り返し、最後に水で浸漬した後、乾燥することを含む。
(3)ステップ(1)で得られた3Dガラス製カバープレートを前記雌型に入れて、ステップ(2)で得られたアルミニウム合金製フレームのプリフォームを前記雄型の環状溝に入れて、前記雌型と雄型を型締めして、3Dガラス製カバープレートと前記アルミニウム合金製フレームのプリフォームとの間の隙間に射出成形材料(射出成形材料は、ポリアミドとガラス繊維を3:1の重量比で混合し、かつ乾燥箱に入れて200℃まで予熱して得られるものである)を充填して、射出成形材料で3Dガラス製カバープレートと前記アルミニウム合金製フレームのプリフォームとの間の隙間を満たし、かつ射出成形材料の外縁を前記3Dガラス製カバープレートの外面から突出させ、前記アルミニウム合金製フレームのプリフォームの外縁の内部に位置させ、かつ射出成形して(射出成形の幅が0.5mmで、金型の温度が35℃で、射出成形材料の温度が200℃である)3Dガラス−金属複合体のプリフォームを得る。
(4)CNCプロセスを用いて、3Dガラス−金属複合体のプリフォームにおけるアルミニウム合金製フレームの保留部分及びプラスチック製フレーム本体の突出した部分を除去することにより、3Dガラス製カバープレート、プラスチック製フレーム本体及び金属フレームの外周が3Dガラス製カバープレートの湾曲度に沿って段差なく滑らかに連続して、3Dガラス−金属複合体機器A3を得る。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体機器A4を製造するが、「活性化剤は、ポリウレタン系であり、ポリウレタン、アセトン及びエチレンジアミンを含み、前記活性化剤の重量を基準に、ポリウレタン、アセトン及びエチレンジアミンの含有量がそれぞれ80重量%、10重量%及び10重量%である」という点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体機器A5を製造するが、活性化剤においてポリウレタンの代わりにエポキシ樹脂を用いるという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体機器A6を製造するが、活性化剤においてポリウレタンの代わりにポリイミドを用いるという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体機器A7を製造するが、活性化剤においてポリウレタンの代わりにポリアクリル酸エステルを用いるという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体機器A8を製造するが、ステップ(2)では、射出成形の前にアルミニウム合金製フレームの上面に活性化剤を塗布しないという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体機器A9を製造するが、アルミニウム合金製フレームの製造過程において細孔処理を行わないという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体機器A10を製造するが、射出成形材料がポリカーボネートとガラス繊維とを2:1の重量比で混合したものであるという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体機器A11を製造するが、射出成形材料がポリフェニレンスルフィドとガラス繊維とを2:1の重量比で混合したものであるという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体機器A12を製造するが、射出成形材料がポリアミドとガラス繊維とを0.5:1の重量比で混合したものであるという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体機器A13を製造するが、射出成形材料がポリフェニレンスルフィドであるという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体機器A14を製造するが、射出成形材料がポリアミドであるという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体機器A15を製造するが、射出成形材料がポリカーボネートであるという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体機器A16を製造するが、射出成形材料がガラス繊維であるという点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体機器A17を製造するが、「射出成形材料を充填する過程において、射出成形材料で3Dガラス製カバープレートと前記アルミニウム合金製フレームのプリフォームとの間の隙間を満たし、かつ射出成形材料の外縁が前記3Dガラス製カバープレートの外面から突出せず、3Dガラス製カバープレートの外面と面一である」という点で相違する。
実施例1の方法で3Dガラス−金属複合体機器A18を製造するが、用いられるアルミニウム合金製フレームのプリフォームにおける内フレームの上面が外フレームの上面と面一であるという点で相違する。
(比較例1)
実施例1の方法で行うが、「該方法は、
前記3Dガラス製カバープレートに対して粗化処理を行い、70Tのスクリーン版を用いてガラスの縁部にUVインクをスクリーン印刷し、UVインクのスクリーン印刷厚さを10μmにし、その後に900kWの露光装置で、3min露光するステップ(1)と、
アルミニウム合金に対して加工成形、研磨、化学研磨、ショットブラスト処理、陽極酸化処理及び膜付け処理を順に行って、アルミニウム合金製フレームのプリフォームを得るステップ(2)と、
ステップ(1)で得られたガラス製カバープレートとステップ(2)で得られたアルミニウム合金基材製フレームとの間にプラスチックガスケットを設けて、ガラス製カバープレートとアルミニウム合金基材製フレームに接着剤を塗布し、ガラス製カバープレートをアルミニウム合金基材製フレームに配置し、その後に90℃の乾燥箱に入れて30min乾燥させるステップ(3)とを含む」という点で相違する。3Dガラス−金属複合体D1を得る。
(試験例)
3Dガラス−金属複合体A1〜A18及びD1に対してそれぞれ以下の各項の性能試験を行う。
1、平面度の測定:三次元測定機(ヘキサゴンから購入され、型番がGlobal classic 050705である)を用いて各3Dガラス−金属複合体のガラス製カバープレートの表面の平面度を測定する。結果を表1に示す。
2、鏡面推力の測定:万能材料試験機(INSTRONから購入され、型番が3369で、推進速度が10mm/minである)を用いて各3Dガラス−金属複合体のガラス製カバープレートと金属フレームとの間の結合力を測定し、金属フレームを固定し、ガラスが壊れるか又はガラスが脱落するまでガラス製カバープレートを推進させる。30回の平行な反復を行い、平均値を算出する。結果を表1に示す。
3、各3Dガラス−金属複合体を完成品に組み立て、落下試験を行う:無負荷の落下試験を行い、高さを1mにする。落下試験後、機器に変形、圧痕及び損傷が出現しない最大回数を記録する。結果を表1に示す。
4、温度衝撃試験:各3Dガラス−金属複合体をそれぞれ温度衝撃試験機(KSON慶声公司から購入され、型番がKSKC−415TBSである)に入れて、−40℃で2h放置し、85℃で2h放置し、これを1サイクルとし、合計で5つのサイクルを行い、その後に25℃で4h放置し、試験前/後に腐食、スポット、色褪せ、変色、ひび割れ、泡立ち、ねじれなどの不良現象と手の爪による擦り傷の現象がないと、合格である。結果を表1に示す。
5、湿熱サイクル試験:各3Dガラス−金属複合体を50℃、湿度が95%の恒温恒湿室に入れて72h放置する。試験前/後に腐食、スポット、色褪せ、変色、ひび割れ、泡立ち、ねじれなどの不良現象と手の爪による擦り傷の現象がないと、合格である。結果を表1に示す。
6、塩水噴霧試験:各3Dガラス−金属複合体を塩水噴霧室に入れ、温度が35℃、湿度が90%の条件で、pH値が6.8、5重量%のNaCl溶液で機器の表面を2h噴霧し、その後に各機器を50℃、湿度が95%の恒温恒湿室に入れて22h放置し、これを1サイクルとし、合計で3つのサイクルを72h行う。その後に38℃の温水で軽く洗い流し、かつ無塵布で拭き、常温で2h放置した後にサンプルを検査し、膜層の外観に異常がなく、外観に明らかな変化(例えば、腐食、変色及び泡立ち等)がないと、合格である。結果を表1に示す。
7、耐化学薬品性試験:それぞれ食用油、サンスクリーン剤、リップクリーム、ファンデーション、防虫剤、ハンドクリーム等を各3Dガラス−金属複合体に均一に塗り、温度が70℃、湿度が90%の恒温恒湿室に24h放置した後、25℃で4h放置し、アルコールで機器を拭き、明らかな残留痕跡がないと、合格である。結果を表1に示す。
8、防水性能試験:IPX7短時間浸水試験を行い、組み立てた完成品を水に30min浸し、加工部品の上部から水面までの深さが少なくとも150mmであり、一番下の部位が1mの水圧を少なくとも受ける。水中から取り出し、加工部品を乾燥させ、30min放置した後、正常に動作すると合格である。結果を表1に示す。
表1から分かるように、本開示の方法は、製造される3Dガラス−金属複合体のガラス製カバープレートと金属基材製フレームとの間の結合力を大幅に向上させ、ガラス脱落のリスクと落下後のディスプレイ壊れのリスクを大幅に低下させ、機器の性能を顕著に向上させることができる。
また、外観検査方法から分かるように、本開示の実施例1〜18によって製造される3Dガラス−金属複合体の結合部分の寸法が完全に合わせ、ガラスと金属との間に組み立て段差、隙間があるという問題が存在しないが、引用文献1で製造される3Dガラス−金属複合体の結合部分には、ガラスと金属との間に明らかな組み立て隙間、段差があるという問題が存在する。
以上、本開示の好ましい実施形態を詳細に説明したが、本開示は、これらに限定されない。本発明の技術思想の範囲内において、本開示の技術手段に対して様々な簡単な変形を行うことができ、各技術的特徴を任意の適切な方式で組み合わせることを含み、これらの簡単な変形及び組み合わせは、同様に、本開示に開示される内容と見なすべきであり、いずれも本開示の保護範囲に属する。
10は、3Dガラス製カバープレート、20はプラスチック製フレーム本体、30は金属フレーム、30’は金属フレームのプリフォーム、31は外フレーム、32は内フレーム、33は保留部分である。

Claims (20)

  1. 3Dガラス製カバープレート(10)、プラスチック製フレーム本体(20)及び金属フレーム(30)を含み、
    前記金属フレーム(30)の上面と前記3Dガラス製カバープレート(10)の縁面が対向して設けられ、
    前記プラスチック製フレーム本体(20)の少なくとも一部が前記3Dガラス製カバープレート(10)の縁面と前記金属フレーム(30)の上面との間に形成され、かつ
    前記3Dガラス製カバープレート(10)、前記プラスチック製フレーム本体(20)、前記金属フレーム(30)の外周が前記3Dガラス製カバープレート(10)の湾曲に沿って段差なく滑らかに連続する、
    3Dガラス−金属複合体。
  2. 前記金属フレーム(30)は、一体に成形される、外フレーム(31)と内フレーム(32)とを含み、前記外フレーム(31)と前記3Dガラス製カバープレート(10)の縁面とは対向して設けられ、前記内フレーム(32)は前記外フレーム(31)の内側に形成され、
    前記プラスチック製フレーム本体(20)の外周と前記外フレーム(31)の外周、および、前記プラスチック製フレーム本体(20)の内周と前記内フレーム(32)の内周、が対応して、かつ、前記3Dガラス製カバープレート(10)と前記金属フレーム(30)との間に形成されている、
    請求項1に記載の3Dガラス−金属複合体。
  3. 前記内フレーム(32)の上面は、前記外フレーム(31)の上面より高く、前記内フレーム(32)の上面と前記外フレーム(31)の上面が円弧状で連続して接続される、
    請求項2に記載の3Dガラス−金属複合体。
  4. 前記3Dガラス製カバープレート(10)は、二重湾曲ガラス製カバープレートである、
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の3Dガラス−金属複合体。
  5. 前記プラスチック製フレーム本体(20)の材料は、ポリアミド、ガラス繊維、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種であり、
    好ましくは、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種とガラス繊維との混合物であり、
    より好ましくは、ポリアミドとガラス繊維との混合物であり、
    さらに好ましくは、前記プラスチック製フレーム本体では、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種の総重量とガラス繊維の重量との比が0.5〜5:1であり、より好ましくは1〜3:1である、
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の3Dガラス−金属複合体。
  6. 前記金属フレーム(30)の基材は、ステンレス基材又はアルミニウム合金基材である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の3Dガラス−金属複合体。
  7. 前記金属フレームの表面には、陽極酸化皮膜層が形成され、かつ前記陽極酸化皮膜層の表面層に細孔が形成され、前記プラスチック製フレーム本体の一部が前記細孔に充填される、
    請求項1〜6のいずれか1項に記載の3Dガラス−金属複合体。
  8. 外フレーム(31)の上面の幅は、3Dガラス製カバープレート(10)の縁面の幅より大きい、
    請求項2又は3に記載の3Dガラス−金属複合体。
  9. 前記プラスチック製フレーム本体(20)の外周は、前記外フレーム(31)の外周に対応し、前記プラスチック製フレーム本体(20)の内周は、前記内フレーム(32)の内周に対応する、請求項2又は3に記載の3Dガラス−金属複合体。
  10. (1)3Dガラス製カバープレート(10)を準備し、前記3Dガラス製カバープレートの縁面に活性化剤を塗布し、乾燥するステップと、
    (2)金属フレーム(30)の最終構造に対して前記金属フレーム(30)の外周に沿って外向きに延伸する保留部分(33)を保留する前記金属フレームのプリフォーム(30’)を準備するステップと、
    (3)ステップ(1)で得られた前記3Dガラス製カバープレート(10)と前記金属フレームのプリフォーム(30’)を射出成形金型内に入れ、前記金属フレームのプリフォーム(30’)の上面と前記3Dガラス製カバープレート(10)の縁面を対向して配置し、前記3Dガラス製カバープレート(10)の縁面と前記金属フレームのプリフォーム(30’)の上面との間に射出成形材料が充填され、前記3Dガラス製カバープレート(10)の縁面と前記金属フレームのプリフォーム(30’)の上面との間に少なくとも一部の射出成形材料が形成されるように、射出成形して3Dガラス−金属複合体のプリフォームを得るステップと、
    (4)前記3Dガラス−金属複合体のプリフォームに対して切削処理を行い、前記金属フレームのプリフォーム(30’)における保留部分(33)を除去して、前記3Dガラス−金属複合体を得るステップと、を含む、
    3Dガラス−金属複合体の製造方法。
  11. 前記金属フレームは、一体に成形される、前記3Dガラス製カバープレート(10)の縁面と対向して設けられた外フレーム(31)、及び前記外フレーム(31)の内側に形成された内フレーム(32)を含み、前記保留部分(33)は、前記外フレーム(31)の外周に形成され、前記内フレーム(32)の上面は、前記外フレーム(31)の上面より高く、前記内フレーム(32)の上面と前記外フレーム(31)の上面が円弧状で連続して接続される、
    請求項10に記載の方法。
  12. 前記金属フレーム(30)の外縁に垂直で、外向きに延伸した方向に沿って、前記保留部分(33)の幅は、1〜5mmである、請求項10又は11に記載の方法。
  13. 前記射出成形材料を充填する過程において、前記射出成形材料で前記3Dガラス製カバープレート(10)と前記金属フレームのプリフォーム(30’)との間の隙間を満たし、かつ前記射出成形材料の外縁を前記3Dガラス製カバープレート(10)の外面から突出させ、前記金属フレームのプリフォーム(30’)の外縁の間に位置させる、
    請求項10〜12のいずれか1項に記載の方法。
  14. 提供される前記金属フレームのプリフォーム(30’)の上面に活性化剤を塗布し、乾燥するステップをさらに含む、請求項10〜13のいずれか1項に記載の方法。
  15. 前記3Dガラス製カバープレート(10)の縁面に活性化剤を塗布するステップの前に、少なくともガラス製カバープレート(10)の縁面にインクを塗布し、硬化させるステップをさらに含み、
    前記インクは、UVインク又は熱硬化型インクであり、
    前記インクの塗布方式は、スクリーン印刷であり、スクリーン印刷のインクの厚さが5〜15μmである、
    請求項10〜14のいずれか1項に記載の方法。
  16. 前記活性化剤は、活性化成分、希釈剤及び硬化剤を含み、前記活性化剤の重量を基準に、前記活性化成分の含有量が80〜94重量%であり、好ましくは、85〜91重量%であり、前記希釈剤の含有量が5〜19重量%であり、好ましくは、6〜10重量%であり、前記硬化剤の含有量が1〜10重量%であり、好ましくは、3〜5重量%であり、
    前記活性化成分は、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリイミド及びポリアクリル酸エステルのうちの少なくとも1種であり、
    前記希釈剤は、アセトン、酢酸エチル及びエチルアセテートのうちの少なくとも1種であり、
    前記硬化剤は、エチレンジアミン、エチレングリコール、グリセリン及びジエチレントリアミンのうちの少なくとも1種であり、
    前記活性化剤の塗布厚さが5〜15μmである、
    請求項10〜14のいずれか1項に記載の方法。
  17. 前記金属フレーム(30)の基材は、ステンレス基材又はアルミニウム合金基材であり、
    前記金属フレーム(30)は、ステンレス又はアルミニウム合金に対して、加工成形、研磨、化学研磨、サンドブラスト処理、陽極酸化処理、細孔処理及び膜付け処理を順に行う方法で製造される、
    請求項10〜14のいずれか1項に記載の方法。
  18. 前記射出成形の条件は、射出成形の幅が0.5〜1mmで、金型の温度が15〜35℃で、射出成形材料の温度が200〜300℃であることを含み、
    好ましくは、前記射出成形材料は、ポリアミド、ガラス繊維、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種であり、より好ましくは、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種とガラス繊維との混合物であり、さらに好ましくは、ポリアミドとガラス繊維との混合物であり、さらにより好ましくは、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィドのうちの少なくとも1種の総重量とガラス繊維の重量との比が0.5〜5:1であり、より好ましくは1〜3:1である、
    請求項10〜14のいずれか1項に記載の方法。
  19. 請求項10〜18のいずれか1項に記載の方法で製造される3Dガラス−金属複合体。
  20. 筐体を含む電子製品であって、前記筐体は、請求項1〜9及び19のいずれか1項に記載の3Dガラス−金属複合体であり、
    前記電子製品は、携帯電話、タブレットコンピュータ、ゲーム機、腕時計、ノートパソコン、デスクトップパソコン、テレビ又はメーターディスプレイであり、
    前記筐体は、前記電子製品のフロントディスプレイ筐体、バックディスプレイ筐体又は防水腕時計筐体である、
    電子製品。
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