TW202235268A - 具黏著劑及複雜幾何形狀之玻璃基材料 - Google Patents

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Abstract

一種製品包含第一板材、第二板材和已固化黏著劑層。第一板材由第一化學強化玻璃基材料製成。第一板材包含相對第二主表面的第一主表面及等於或大於0.4毫米且小於或等於3.0毫米的厚度。第二板材由第二化學強化透明玻璃基材料製成。第二板材包含相對第二主表面的第一主表面及等於或大於0.4毫米且小於或等於3.0毫米的厚度。已固化黏著劑層將板材的部分第一主表面黏合至第二板材的第二主表面。第二板材的面積為等於或小於第一板材的面積的25%。

Description

具黏著劑及複雜幾何形狀之玻璃基材料
本申請案根據專利法法規主張西元2020年11月30日申請的美國臨時專利申請案第63/119,209號的優先權權益，本申請案依賴該申請案全文內容且該申請案全文內容以引用方式併入本文中。
本揭示內容大體係關於玻璃基製品，且更特別係關於包括玻璃基材料與黏著劑以達成複雜幾何形狀的製品。
下一代行動電子應用產品需要更複雜形狀和可變厚度。此類裝置一例為具凸起相機區塊的手機或平板電腦。
製作具複雜形狀或可變厚度的玻璃或玻璃陶瓷零件可能既昂貴又耗時。此一方法為從厚片著手，然後機器加工成預定尺寸。但此方法有兩個主要缺點：例如對於所具凸塊厚度約為零件其餘部分兩倍的成品零件，材料浪費可能接近或超過50%，且為耗時的精整製程。
故需要較低成本的製程來形成預定成品形狀或至少「近淨」形狀，此可在無過多材料移除下機器加工成預定成品形狀。
以下提呈本揭示內容的精簡概要，以提供對詳細實施方式說明所述一些實施例的基本理解。
在第一態樣中，製品包含第一板材、第二板材和已固化黏著劑層。第一板材由第一化學強化玻璃基材料製成。第一板材包含相對第二主表面的第一主表面及等於或大於0.4毫米（mm）且小於或等於3.0 mm的厚度。第二板材由第二化學強化透明玻璃基材料製成。第二板材包含相對第二主表面的第一主表面及等於或大於0.4 mm且小於或等於3.0 mm的厚度。已固化黏著劑層將板材的部分第一主表面黏合至第二板材的第二主表面。第二板材的面積為等於或小於第一板材的面積的25%。
在第二態樣中，對於第一態樣，黏著劑層的接合強度為小於第一透明玻璃基材料的破損強度且小於第二玻璃基材料的破損強度。
在第三態樣中，對於任一前述態樣，黏著劑層的黏著接合強度為足以在分層前的3點彎曲測試中容許有等於或大於1 mm/35 mm跨距的位移。
在第四態樣中，對於任一前述態樣，第二板材的長度為等於或小於第一板材的長度的0.5，第二板材的寬度為等於或小於第一板材的寬度的0.5。
在第五態樣中，對於任一前述態樣，第一板材為長60 mm至180 mm、寬50 mm至120 mm的矩形。第二板材為長10 mm至45 mm、寬10 mm至45 mm的矩形。
在第六態樣中，對於任一前述態樣，第一板材為長150 mm至550 mm、寬100 mm至360 mm的矩形。第二板材為長10 mm至90 mm、寬10 mm至90 mm的矩形。
在第七態樣中，對於任一前述態樣，製品為透明，已固化黏著劑層由已固化光學膠製成。
在第八態樣中，對於任一前述態樣，製品進一步包含延伸穿過第一板材、已固化黏著劑層和第二板材的至少一孔洞。
在第九態樣中，對於第八態樣，製品進一步包含相機組件，相機組件至少部分置於至少一孔洞內並突出第二板材的第二主表面。
在第十態樣中，對於任一前述態樣，第一和第二化學強化玻璃基材料個別選自：破斷韌性等於或大於0.75 MPa√m的玻璃材料；及破斷韌性等於或大於1.0 MPa√m的玻璃陶瓷材料。
在第十一態樣中，對於任一前述態樣，第一板材由以下材料製成：(i)DOC等於或大於0.09×t的化學強化玻璃材料；或(ii)DOC等於或大於0.09×t的化學強化玻璃陶瓷材料。第二板材由以下材料製成：(i)CS等於或大於550兆帕（MPa）及DOL等於或大於4微米的化學強化玻璃材料；或(ii)CS等於或大於200 MPa及DOL等於或大於4微米的化學強化玻璃陶瓷材料。
在第十二態樣中，對於任一前述態樣，第一板材由以下材料製成：(i)DOC等於或大於0.09×t的化學強化玻璃材料；或(ii)DOC等於或大於0.09×t的化學強化玻璃陶瓷材料；及第二板材由以下材料製成：(i)CS等於或大於600 MPa及DOL等於或大於10微米的化學強化玻璃材料；或(ii)CS等於或大於200 MPa及DOL等於或大於10微米的化學強化玻璃陶瓷材料。
在第十三態樣中，對於任一前述態樣，第一化學強化透明玻璃基材料和第二化學強化透明玻璃基材料均為玻璃材料。
在第十四態樣中，對於任一前述態樣，第一化學強化透明玻璃基材料和第二化學強化透明玻璃基材料均為玻璃陶瓷材料。
在第十五態樣中，對於任一前述態樣，第一化學強化透明玻璃基材料是玻璃材料，第二化學強化透明玻璃基材料是玻璃陶瓷材料。
在第十六態樣中，對於任一前述態樣，第一化學強化透明玻璃基材料是玻璃陶瓷材料，第二化學強化透明玻璃基材料是玻璃材料。
在第十七態樣中，對於任一前述態樣，第一化學強化透明玻璃基材料和第二化學強化透明玻璃基材料為相同材料。
在第十八態樣中，對於任一前述態樣，第一化學強化透明玻璃基材料和第二化學強化透明玻璃基材料為不同材料。
在第十九態樣中，提供製造製品的方法。製品包含第一板材、第二板材和已固化黏著劑層。第一板材由第一化學強化玻璃基材料製成。第一板材包含相對第二主表面的第一主表面及等於或大於0.4 mm且小於或等於3.0 mm的厚度。第二板材由第二化學強化透明玻璃基材料製成。第二板材包含相對第二主表面的第一主表面及等於或大於0.4 mm且小於或等於3.0 mm的厚度。已固化黏著劑層將板材的部分第一主表面黏合至第二板材的第二主表面。第二板材的面積為等於或小於第一板材的面積的25%。製品可進一步包括第一至第十八態樣中任一者。方法包含離子交換該第一基板，及離子交換該第二基板。在離子交換第一基板與第二基板後，用黏著劑層將第一基板附接至第二基板。接著，使黏著劑層固化。
在第二十態樣中，對於第十九態樣，在離子交換期間，第一板材和第二板材為曝露不同條件。
在第二十一態樣中，對於態樣18及19中任一者，方法進一步包含：在離子交換第一基板前，形成穿過第一基板的第一孔洞；在離子交換第二基板前，形成穿過第二基板的第二孔洞，第二孔洞的截面類似第一孔洞的截面；及當將第一基板附接至第二基板時，對準第一孔洞與第二孔洞。
本文所述實施例的附加特徵和優點將詳述於後，熟諳此技術者在參閱或實行所述實施例，包括以下詳細實施方式說明、申請專利範圍和附圖後，在某種程度上將變得更清楚易懂。應理解以上概要說明和下述詳細說明均擬提供概觀或架構以對所述實施例的本質和特性有所瞭解。所含附圖提供進一步理解，故當併入及構成本說明書的一部分。圖式描繪本揭示內容的各種實施例，並連同實施方式說明一起用來解釋實施例的原理和操作。
現將參照圖示示例性實施例的附圖詳述實施例於後。儘可能以相同的元件符號表示各圖中相同或相仿的零件。然本揭示內容可以許多不同形式體現，故不應解釋成限定於所述實施例。 字彙解釋
「 一」：除非清楚指明，本文所用術語「該」或「一」意指「一或更多」且不應限於「只有一個」。故例如，除非內文清楚指出，否則指稱「一部件」包括具二或更多此類部件的實施例。
「 約」：本文所用術語「約」意指用量、尺寸、配方、參數和其他數量與特性並不且未必精確，而是可為近似值及/或視反映容差、轉換因子、四捨五入、測量誤差等和熟諳此技術者已知其他因子要求為更大或更小。術語「約」用於描述數值或範圍端點時，應理解此描述包括指稱特定值或端點。無論說明書的數值或範圍端點是否陳述「約」，該數值或範圍端點擬包括兩個實施例：一個用「約」修飾，另一個未用「約」修飾。更應理解各範圍的端點相對另一端點是有意義的，並且獨立於另一終點。
「 中心張力」：中心張力（CT）和最大CT值是利用此領域已知的散射光偏光儀（SCALP）技術測量。折射近場（RNF）法或SCALP可用於測量應力輪廓。當採行RNF法時，採用SCALP提供的最大CT值。特別地，RNF測量的應力輪廓經力平衡及校正成SCALP測量提供的最大CT值。RNF法描述於名稱為「Systems and methods for measuring a profile characteristic of a glass sample」的美國專利案第8,854,623號，該專利案全文以引用方式併入本文中。特別地，RNF法包括把玻璃基製品放置鄰接參考試塊、產生偏振切換光束且光束以1赫茲至50赫茲的速率正交偏振切換、測量偏振切換光束功率量，及產生偏振切換參考信號，其中各正交偏振的測量功率量彼此相差不超過50%。方法進一步包括使偏振切換光束透射通過玻璃樣品和參考試塊而至玻璃樣品內的不同深度，接著使用中繼光學系統，將透射偏振切換光束轉發到信號光偵測器，信號光偵測器產生偏振切換偵測信號。方法亦包括將偵測信號除以參考信號而形成無因次化偵測信號，及從無因次化偵測信號決定玻璃樣品的輪廓特性。接著RNF輪廓經校平處理及用於CT區。
「 化學強化」：在本文中，若玻璃基製品已接觸離子交換製程，則視其經化學強化。在此製程中，玻璃基製品表面或附近的離子被具相同價數或氧化態的較大離子取代或與之交換。在玻璃基製品包含鹼鋁矽酸鹽玻璃的實施例中，玻璃表層的離子和較大離子是單價鹼金屬陽離子，例如Li +（若存於玻璃基製品）、Na +、K +、Rb +和Cs +。或者，表層的單價陽離子可被除鹼金屬陽離子以外的單價陽離子取代，例如Ag +等。在此實施例中，單價離子（或陽離子）交換至玻璃基基板內而於所得玻璃基製品產生應力。化學強化例如可利用微探針分析偵測，以測定組成對深度輪廓。
「 包含」：除非另行指明，本文所用術語「包含」、「包括」和上述變體字應解釋成同義的開放式用語。
「 壓縮應力」：壓縮應力（包括表面CS或CS S）是利用市售儀器及表面應力計（FSM）測量，例如Orihara Industrial有限公司（日本）製造的FSM-6000。表面CS是製品表面的壓縮應力。表面應力測量是依據應力光學係數（SOC）的精確測量，SOC與玻璃雙折射有關。SOC進而依據名稱為「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」的ASTM標準C770-16所述程序C（玻璃盤法）測量，該文獻全文內容以引用方式併入本文中。
根據本領域所用一些慣則，除非特別指出，壓縮表示為負（＜0）應力，拉伸表示為正（＞0）應力。然本文通篇提及壓縮應力（CS）時，無關正或負值，即如所述，CS=│CS│。
「 壓縮深度」：本文所用壓縮深度（DOC）意指所述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃製品中的應力從壓縮變成拉伸的深度。DOC可以FSM或散射光偏光儀（SCALP）測量，此視離子交換處理而定。當鉀離子交換至玻璃製品內而於玻璃製品中產生應力時，FSM用於測量DOC。當鈉離子交換至玻璃製品內而產生應力時，SCALP用於測量DOC。當鉀與鈉離子均交換至玻璃內而於玻璃製品中產生應力時，以SCALP測量DOC，此是因據信鈉交換深度指示DOC，鉀離子交換深度指示壓縮應力量值變化（但不會從壓縮變成拉伸）；玻璃製品中的鉀離子交換深度以FSM測量。
「 DOL」：本文所用術語「化學深度」、「層化學深度」、「層深度（DOL）」可互換使用，及指稱金屬氧化物或鹼金屬氧化物的離子（例如金屬離子或鹼金屬離子）擴散到玻璃基製品內的深度和離子濃度達最小值的深度，此是利用電子探針微分析（EPMA）或輝光放電-光放射光譜儀（GD-OES）測定。
「 破斷韌性」：破斷韌性值（K 1C）是利用「Reddy, K.P.R. et al, 「Fracture Toughness Measurement of Glass and Ceramic Materials Using Chevron-Notched Specimens,」 J. Am. Ceram. Soc., 71 [6], C-310-C-313 (1988)」所述雪佛龍刻痕短棒（CNSB）法測量，除了Y* m是使用「Bubsey, R.T. et al., 「Closed-Form Expressions for Crack-Mouth Displacement and Stress Intensity Factors for Chevron-Notched Short Bar and Short Rod Specimens Based on Experimental Compliance Measurements,」 NASA Technical Memorandum 83796, pp. 1-30 (October 1992)」的式5計算。K 1C是在非離子交換玻璃基製品上測量。此測試方法不適用離子交換製品。故對於離子交換玻璃基製品，K 1C可在組成和結晶相組合等同離子交換玻璃基製品中心（一半厚度）的非離子交換玻璃陶瓷製品上測量，此預計與離子交換前的組成相關。離子交換玻璃陶瓷製品中心的組成可以微探針進行表面線掃描及測定中心的組成，接著由X光繞射測定中心的結晶相組合而測定。非離子交換製品的破斷韌性測量預計與對應離子交換製品的破斷韌性密切相關。
「 玻璃基」：本文所用術語「玻璃基製品」和「玻璃基基板」以最廣義來說包括整體或部分由玻璃製成的任何物件。玻璃基製品包括玻璃與非玻璃材料疊層、玻璃與結晶材料疊層及玻璃陶瓷（包括非晶相和結晶相）。除非另行指明，所有組成皆以莫耳百分比（莫耳%）表示。
「 整合中心張力」：本文所用整合中心張力（ICT）是指遍及整個離子交換基板厚度的應力輪廓的中心張力區面積。
「 整合壓縮張力」：本文所用整合壓縮張力（ICS）是指遍及整個離子交換基板厚度的應力輪廓的壓縮區面積。通常，製品中的任何壓縮應力由製品別處的等量張力平衡。如此，在無外力或局部不對稱下，給定應力輪廓各處的整合壓縮應力等於整合中心張力。
「 離子交換製程」：離子交換製程施行一般是把玻璃基基板浸入熔融鹽浴（或二或更多熔融鹽浴），鹽浴含有較大離子以與玻璃基基板的較小離子交換。應注意水性鹽浴亦可採用。此外，浴組成可包括一種以上的大離子（例如Na +與K +）或單一大離子。熟諳此技術者將明白離子交換製程的參數，包括、但不限於浴組成與溫度、浸入時間、玻璃基製品浸入一或更多鹽浴的次數、使用多種鹽浴、諸如退火、洗滌等附加步驟，通常取決於玻璃基製品的組成（包括製品結構與任何呈現結晶相）及欲強化使玻璃基製品達成的預定DOC和CS。舉例來說，藉由把玻璃基基板浸入至少一含鹽熔融浴，例如、但不限於較大鹼金屬離子的硝酸鹽、硫酸鹽和氯化物，可達成離子交換玻璃基基板。典型硝酸鹽包括KNO 3、NaNO 3、LiNO 3、NaSO 4和上述組合物。熔融鹽浴的溫度一般為約380℃至至多約450℃，浸入時間為約15分鐘至至多約100小時，此視玻璃厚度、浴溫和玻璃（或單價離子）擴散率而定。然亦可採用不同於上述的溫度和浸入時間。
「 曲折點（ Knee ）應力」：曲折點應力（CSk）是用於描述雙斜率應力輪廓的參數。雙斜率應力輪廓在應力中具有應力隨深度下降相對較快的表面「尖峰」和應力隨深度下降相對較慢、在尖峰下面的「尾部」。CSk是尖峰區與尾部區漸近外推處的應力。
「 應力輪廓」：「應力輪廓」是相對玻璃基製品或製品任何部分的位置的應力。壓縮應力區從第一表面延伸到製品的壓縮深度（DOC），在此製品受壓縮應力作用。中心張力區從DOC延伸而包括製品受拉伸應力作用的區域。本文所述表面應力的應力輪廓是透過結合折射近場和Orihara FSM-6000LE測量。
「 實質」：本文所用術語「實質」、「實質上」和上述變體字擬指所述特徵等於或近乎等於某一數值或描述。例如，「實質平面」的表面擬指平面或近乎平面的表面。再者，如上定義，「實質類似」擬指二數值相等或近乎相等。在一些實施例中，「實質類似」可表示數值彼此相差不到約10%，例如彼此相差不到約5%或彼此相差不到約2%。
雖然已相對某些說明性和特定實施例詳述各種實施例，但本揭示內容不應視為限定於此，因在不脫離後附申請專利範圍的範圍下當可構思所述特徵的眾多修改及組合。 綜述
本文揭示具複雜3D幾何形狀與不均勻厚度的化學強化玻璃基製品。黏著劑用於將二或更多離子交換玻璃基板材接合在一起以達成預定形狀。
在一些實施例中，黏著劑的黏著強度夠高，以免在消費性手持裝置（例如手機和平板電腦）的正常操作條件下破損，但又夠低，使分層破損機制優先於玻璃或玻璃陶瓷斷裂破損機制。黏著劑較佳、但非必定為光學膠（OCA）。使用OCA可最小化或消除部件黏著處的可見接頭，此不甚美觀。
相較於機器加工，此接合方式成本更低、更快速、造成的環境問題更少，且能耗更低。接合可在室溫下進行，毋需無塵室環境。
此外，使用黏著劑接合單獨零件可使黏合零件具有獨立特性。例如，零件可由不同材料製成及/或具有不同應力輪廓。零件接著可個別設計以解決最可能影響特定零件的破損機制類型。最佳化對於單片機器加工零件並不可行，因其本質是由無組成變化的單一材料製成，且依單一部件形式經受任何離子交換製程。然不同接合零件亦可單純為具相同應力輪廓的相同材料。 特定幾何形狀
在一些實施例中，製品包含由第一化學強化玻璃基材料製成的第一板材，並用黏著劑與由第二化學強化透明玻璃基材料製成的較小第二板材接合。如第1圖所示，所得為具凸部的平面基板。凸部可用於如將一部分的相機組件置放在形成孔洞內。板材不一定為第1圖所示矩形。例如，板材可具有如許多消費性電子裝置特有的圓角，或為完全不同形狀，例如凸部為圓形或橢圓形。
參照第1圖，在一些實施例中，提供製品100。製品包括第一板材110，並用黏著劑130與第二板材120接合。黏著劑130如第6圖分立層般呈現可看得最清楚。第二板材120的面積比第一板110小且完全套合在第一板材110內。第一板材110具有長度L、寬度W和厚度T。第二板材120具有長度L’和寬度W’和厚度T’。整個製品100看似對應板材110的平面基板，板材110具有對應板材120的凸部。
第2圖圖示第1圖製品100的側視圖，並增加孔洞和相機組件的零件。第2圖圖示第一板材110的第一主表面112和第二主表面114，其中第一主表面112相對第二主表面114且相隔距離T。第2圖亦圖示第二板材120的第一主表面122和第二主表面124，其中第一主表面122相對第二主表面124且相隔距離T’。孔洞140延伸穿過第一板材110、黏著劑層130和第二板材120。相機組件150（或相機組件的零件）為至少部分置於孔洞140內及突出第二主表面124。線160說明對於某些幾何形狀，相機組件150和第一板材110何以能提供對第二板材120掉落事件的一些防護，使得第二板材比第一板材110更不可能遭掉落撞擊。但在其他幾何形狀，第二板材120比第一板材110更可能遭掉落撞擊。第一板材110和第二板材120的材料和應力輪廓可分別就適於個別板材最相關的破損機制的性質個別選擇。 應力輪廓
第3圖圖示製品100的比較實例，其中第一板材110在未存有黏著劑層130下熔合至第二板材120。達成熔合所需溫度通常將容許離子在材料內擴散，如此引起的任何應力輪廓及相關有利性質將降等。所以給予第3圖製品100的任何應力輪廓應在熔合後給予。因此，把整個製品100浸沒IOX浴中，會侷限在不同板材中（板材110與板材120）可達成的應力輪廓差異。樣品1是依據第3圖的幾何形狀製造。
第4圖圖示沿樣品1的線310截取的應力輪廓實例。第5圖圖示沿樣品1的線320截取的應力輪廓實例。
第6圖圖示製品100的實例，其中第一板材110由黏著劑層130黏合至第二板材120。黏合可在夠低溫度下達成，包括室溫（25℃），如此存於板材110與板材120的任何應力輪廓將不會降等。所以應力輪廓可分開個別給予板材110和板材120。不像第3圖實例，第4圖的製品100沿板材110與板材120間界面具有壓縮應力。樣品2至9是依據第3圖的幾何形狀製造。
第7圖圖示沿樣品2的線610截取的應力輪廓實例，第8圖圖示沿樣品2的線620截取的應力輪廓實例。 三點彎曲測試及破損模式
第9圖圖示經三點彎曲測試的製品100。箭頭910代表施力的三點中的兩個，在此例中，於距板材120等距處將板材110支托在第二主表面114上，且板材120面朝下。接著，施加向下力至板材110的第一表面112上的板材120的中心，此以箭頭920表示。測量當箭頭920處的施力增強時的應力對位移變化，位移相應增大。箭頭920和用於三點彎曲測試的對應支撐件分隔距離D。
以所述三點彎曲測試測量的相關參數包括破損模式和破損前持續位移。視板材110的第一玻璃基材料破損強度、第二玻璃基材料120的破損強度與黏著劑層130的黏著劑接合強度間的關係而定，預料有兩個主要破損模式。
一破損模式為分層，其中板材110於黏著劑層130處與板材120分層。此破損模式發生在當黏著劑層130的黏著劑接合強度低於板材110的第一玻璃基材料破損強度和板材120的玻璃基材料破損強度時。此破損模式為佳，因為分層可最小化或避免存有破碎、尖銳和不當玻璃基材料碎片或碎塊。
另一破損模式為板材110或板材120斷裂。此破損模式發生在當黏著劑層130的黏著劑接合強度高於板材110的第一玻璃基材料破損強度或第二玻璃基材料120的破損強度時。在此情況下，具較低破損強度的板材將斷裂而可能產生不當碎片或碎塊。
觀察何種破損模式發生可令吾等判斷黏著劑是否有利地具有比板材110的第一玻璃基材料的玻璃基材料破損強度和板材120的玻璃基材料破損強度低的接合強度。若期望有利破損機制，則此測量可設定黏著劑接合強度的上限。
破損前持續位移為另一相關參數。此位移提供另一黏著劑接合強度測量，在此例中，測量能滿足避免太容易發生分層的適合黏著劑接合強度下限。每跨距位移是以標準化測試幾何形狀來測量接合強度的方式。每跨距位移為將觀察位移除以距離D。對於本文所用特定測試設備，距離D為60 mm。預計給定樣品可達成位移會隨D增加呈線性比例。故樣品位移1 mm加上跨距60 mm預計在樣品相關零件中的應力和應變大致和位移1.5 mm加上跨距60 mm一樣。
本文測試樣品具有長、寬各35 mm的板材120。咸信在合理範圍內改變跨距不會影響觀察破損模式或破損時每跨距位移。但至於具體如何測試，除非另行指明，否則三點彎曲測試的三個點應沿板材120中最長的L’或W’排列，跨距（距離D）應為(60/35)或1.714乘以最長的L’或W’，此是就L’與W’等於35 mm的板材120制定跨距為60 mm。若樣本幾何形狀不容許此跨距，例如若依所述計算跨距會導致支撐在板材110的邊界之外，則應使用儘量接近計算值的跨距。
第10圖圖示2個樣品（樣品3與4）的3點彎曲測試結果，樣品為將玻璃接合玻璃、具有不同的第一板材厚度，以跨距60 mm測試： •樣品3（實線）：第一板材尺度：L=141 mm，W=68 mm，T=0.9 mm；第二板材尺度：L’=34.75 mm，W’=34.75 mm，T’=0.75 mm； •樣品2（虛線）：第一板材尺度：L=143 mm，W=65 mm，T=0.8 mm；第二板材尺度：L’=35 mm，W’=35 mm，T’=0.75 mm。
樣品3和樣品4均觀察到分層損壞，表示黏著接合強度低於二板材的破損強度。樣品3於位移1.9 mm、跨距60 mm時損壞。故每35 mm跨距的位移為1.11 mm（1.9×(35/60)），此大於1 mm/35 mm位移，表示接合強度適用市售電子裝置。樣品4於位移2.8 mm、跨距60 mm時損壞。故每35 mm跨距的位移為1.63 mm（2.8×(35/60)），此亦大於1 mm/35 mm位移，表示接合強度適用市售電子裝置。
第11圖圖示5個樣品（樣品5至9）的3點彎曲測試結果，樣品為將玻璃陶瓷接合玻璃陶瓷、使用不同黏著劑和可變厚度，以跨距60 mm測試。
樣品5、6、8、9觀察到分層損壞。樣品7為斷裂損壞。測試跨距為60 mm。故於位移等於或大於1.71 mm時損壞的任何樣品都將符合容許位移為至少1 mm/35 mm跨距的準則。樣品7符合此準則。樣品5、6、8、9不符合。應注意樣品7使用和樣品3與4所用一樣的黏著劑NOA 68。 黏著劑
表1顯示所述實例使用的黏著劑性質。此等性質得自Norland產品文獻。黏著劑為OCA（光學膠），此可取自美國紐澤西州Cranbury的Norland Products Inc.及以本文所用代號NOA（Norland Optical Adhesive）識別。其他黏著劑亦可用於實現本發明的實施例。 表1
產品 黏度@25℃ 折射率 模數PSI 拉伸PSI 破損時伸長率 蕭氏D硬度
NOA 68 5000 CPS 1.54 20000 2500 80% 60
NOA 61 300 CPS 1.56 150000 3000 38% 85
NOA 86 200 CPS 1.55 360000 7800 2.8% 75
各黏著劑皆為UV可固化。作為OCA，此等黏著劑皆呈光學透明。視預定美感而定，可使用非光學透明的黏著劑。其他固化機制亦可採用，包括可見光和熱。 樣品幾何形狀和組成
表2顯示用於所述樣品的幾何形狀、組成和黏著劑。樣品1至9為實際製造及測試。樣品10與11為預示，但預期顯示類似樣品2、3、7所觀察的結果。 表2
樣品 L×W×T （mm） L’×W’×T’ （mm） 板材1組成 板材2組成 黏著劑
1 130×76×0.8 35×35×0.75 A（玻璃） A（玻璃） 無（熔合）
2 130×76×0.8 35×35×0.75 A（玻璃） A（玻璃） NOA 68
3 143×65×0.8 35×35×0.75 A（玻璃） A（玻璃） NOA 68
4 141×68×0.9 34.75×34.75×0.75 A（玻璃） A（玻璃） NOA 68
5 143×65.2×0.75 35×35×0.8 B（g-c） B（g-c） NOA 61
6 143×65.2×0.75 35×35×0.8 B（g-c） B（g-c） NOA 61
7 143×65.2×0.75 35×35×0.8 B（g-c） B（g-c） NOA 68
8 143×65.2×0.75 35×35×0.8 B（g-c） B（g-c） NOA 86
9 143×65.2×0.75 35×35×0.8 B（g-c） B（g-c） NOA 86
10 130×76×0.8 35×35×0.75 A（玻璃） B（g-c） NOA 68
11 130×76×0.8 35×35×0.75 B（g-c） A（玻璃） NOA 68
組成A是US 2019/0300422所述玻璃，該專利申請案以引用方式併入。組成A為US 2019/0300422中表1的實例BT。組成B是US 2020-0017399所述玻璃陶瓷，該專利申請案以引用方式併入，其為表1的實例10。對於所述實施例，比起屈服強度和其他預定性質，特定組成較不重要。破斷韌性是有助於改善屈服強度及提高所用黏著劑強度，同時仍有利分層破損模式、而非破斷的參數。應注意申請人並非試圖主張高破斷韌性材料本身，而是提供指引使用破斷韌性—一種眾所周知且廣泛報導的材料性質—作為從已知材料中選擇用於所述一些實施例的準則。
在一些實施例中，製品中任一玻璃陶瓷板的破斷韌性為1.0 MPa√m至2.0 MPa√m、1.1 MPa√m至2.0 MPa√m、1.2 MPa√m至2.0 MPa√m、1.3 MPa√m至2.0 MPa√m、1.4 MPa√m至2.0 MPa√m、1.5 MPa√m至2.0 MPa√m、1.0 MPa√m至1.9 MPa√m、1.1 MPa√m至1.9 MPa√m、1.2 MPa√m至1.9 MPa√m、1.3 MPa√m至1.9 MPa√m、1.4 MPa√m至1.9 MPa√m、1.5 MPa√m至1.9 MPa√m、1.0 MPa√m至1.8 MPa√m、1.1 MPa√m至1.8 MPa√m、1.2 MPa√m至1.8 MPa√m、1.3 MPa√m至1.8 MPa√m、1.4 MPa√m至1.8 MPa√m、1.5 MPa√m至1.8 MPa√m，及其間所有範圍與子範圍。在一些實施例中，玻璃陶瓷製品的破斷韌性為大於或等於1.0 MPa√m、1.1 MPa√m、1.2 MPa√m、1.3 MPa√m、1.4 MPa√m、1.5 MPa√m、1.6 MPa√m、1.7 MPa√m、1.8 MPa√m或1.9 MPa√m。US 2020-0017399（以引用方式併入）提供符合此等準則的適合材料實例。
在一些實施例中，玻璃組成展現至少0.75 MPa√m的破斷韌性值，例如至少0.76、至少0.77、至少0.78、至少0.79、至少0.80、至少0.81、至少0.82、至少0.83、至少0.84、至少0.85、至少0.86、至少0.87、至少0.88、至少0.89、至少0.90、至少0.91、至少0.92、至少0.93、至少0.94、至少0.95或至少0.96 MPa√m。在實施例中，玻璃組成展現大於或等於0.75至小於或等於1.00的破斷韌性值，例如大於或等於0.76至小於或等於0.99、大於或等於0.77至小於或等於0.98、大於或等於0.78至小於或等於0.97、大於或等於0.79至小於或等於0.96、大於或等於0.80至小於或等於0.95、大於或等於0.81至小於或等於0.94、大於或等於0.82至小於或等於0.93、大於或等於0.83至小於或等於0.92、大於或等於0.84至小於或等於0.91、大於或等於0.85至小於或等於0.90、大於或等於0.86至小於或等於0.89、或大於或等於0.87至小於或等於0.88，及其間所有範圍與子範圍，其中數值皆以MPa√m為單位。
破斷韌性可用於抵抗過度應力破損。如本文所述，過度應力破損對所述較小的第二板材而言尤其重要。玻璃陶瓷材料傾向具有比玻璃高的破斷韌性。故在一些實施例中，較佳為製造第二玻璃陶瓷板。玻璃也許比玻璃陶瓷便宜，因而適用於要求不高的製品零件。故在一些實施例中，較佳為製造第一玻璃板和第二玻璃陶瓷板。但玻璃基製品所需各種模式可視整體抗破損性使用不同玻璃與玻璃陶瓷組合物及不同破斷韌性組合，包括本文所述較佳範圍以外的破斷韌性。
就第一板材和第二板材使用具不同破斷韌性、不同應力輪廓和不同成本的不同材料乃示例說明所述實施例為何能以先前無法達成的方式修改製品性質。在一些實施例中，預計修改使第一板材特別能抵抗某一種破損機制，及使第二板材特別能抵抗第二種破損機制，但可能較不能抵抗第一種破損機制。在一些實施例中，預計修改第一或第二板材之一使之對多個破損機制的抗性優於另一板材，但可能增加特定板材的費用（但非整個製品）。在一些實施例中，第一和第二板材可為相同材料，第6圖、第7圖、第8圖所示應力分佈提供有利性質，例如高整合應力。 板材製造
樣品1至9製造如下：利用工業標準技術，將玻璃片或玻璃陶瓷片加工精整成表2指定尺度。
若期望一或更多孔洞，較佳為在下一步驟（離子交換）前引入孔洞，以免玻璃的中心張力區露出邊緣。然若任何此類邊緣受到良好保護或隨後經進一步強化，則可在離子交換後引入孔洞。 離子交換
對於樣品2至9，第一板材和第二板材如同單獨部件，使用表3所列條件進行離子交換而化學強化。 表3
KNO3 （重量%） %NaNO3 （重量%） %LiNO3 （重量%） %矽酸 時間（小時） 溫度（℃）
86.2 11.8 2 0.5 8.4 450
以離子交換製程（IOX）化學強化後，利用下面製程，使用表1指定黏著劑接合樣品2至9的第一板材和第二板材： 1、用IPA擦拭清潔界面。 2、把零件A放到穩固位置或對準夾具。 3、將OCA施用於回轉臺零件，然後小心放到玻璃板上。 4、定位回轉臺。 5、於回轉臺施加壓力（1~2磅重量）。 6、等待30~60秒，直到所有氣泡排出回轉臺邊緣。 7、儘可能自零件A移除過量的黏著劑。 8、UV固化步驟1：15秒：使黏著夠牢固以避免滑動，又夠柔韌以便於移除對準器及清潔。固化後，小心移除對準器。接著用IPA自對準器和玻璃表面清除過量的OCA及擦拭。 9、UV固化步驟2：45秒：使清潔樣品黏著更牢固。 10、在50℃下老化12小時或在室溫下老化1週。
對於樣品1，板材是在化學強化前熔合，隨後依據表3的條件化學強化。
測量樣品1與2的應力輪廓。此等應力輪廓分別繪示於第4圖及第5圖。樣品1與2的應力參數映現於表4。 表4
組成A 厚度（mm） CS （MPa） DOL （μm） CSk （MPa） DOC （μm） CT （MPa） 以方法1或2塑形後經離子交換處理的整合壓縮應力（MPa∙mm） 如同單獨部件經離子交換處理後黏著接合的整合壓縮應力（MPa∙mm）
1.5 644 4.7 237 211 59 56 64
0.75 646 5.4 151 164 102 32 N/A
兩個輪廓的整合壓縮應力比較顯示，相較於熔合樣品（樣品1），OCA製成樣品（樣品2）的整合壓縮應力增加8 MPa∙mm。該值是取用厚度0.75 mm的值的兩倍及比較厚度1.5 mm的值而得。可預期樣品2有較高的ICS，因其提高了屈服強度。 破損機制
本文所述製品可用於如期望有大鏡頭相機的電話外殼，其中相機無法套合在其他電話零件的可能厚度內。所述具一或更多孔洞的凸部可容納此類相機。
對於此類製品，咸信「過度應力」對凸部而言是至關重要的破損機制。當製品彎曲或撓曲使得凸部位在折彎的面朝外（凸面）部分時，會造成過度應力。在此情況下，因凸部位在彎曲形成曲面的最外面部分，故可能經受比裝置其餘部分更高的拉伸應變和應力。抗衡此過度應力的方式為引入較大壓縮應力至凸部。過度應力對於製品的其他零件較不重要是因為其他零件經受較小的拉伸應變和應力。所以期望將凸部設計成具有相對製品其餘部分或作為絕對值均較大的壓縮應力。表面壓縮應力CS S是與防止過度應力導致破損的能力最相關的特定值。
至於製品的其餘部分，即非凸部，掉落事件可能是更加重要的破損機制。在此情況下，DOC是與防止掉落導致破損的能力最相關的特定應力輪廓值。 結論
雖然已相對某些說明性和特定實施例詳述各種實施例，但本揭示內容不應視為限定於此，因在不脫離後附申請專利範圍的範圍下當可構思所述特徵的眾多修改及組合。
100:製品 110,120:板材 112,114:主表面 130:黏著劑 140:孔洞 150:相機組件 160:線 310,320:線 610,620:線 910,920:箭頭 D:距離 L,L’:長度 T,T’:厚度 W,W’:寬度
上述與其他特徵、實施例和優點在配合參閱下面詳細實施方式說明和附圖後將變得更易理解，其中：
第1圖圖示具有具凸部的平面基板的製品；
第2圖圖示具有具凸部的平面基板的製品，且凸部具有孔洞與相機組件的零件；
第3圖圖示具有具凸部的平面基板的製品，且凸部是藉由熔合二板材而形成；
第4圖圖示第3圖製品的應力輪廓，此是通過製品未包括凸部的部分取得；
第5圖圖示第3圖製品的應力輪廓，此是通過製品包括凸部的部分取得；
第6圖圖示具有具凸部的平面基板的製品，且凸部是藉由黏合二板材而形成；
第7圖圖示第6圖製品的應力輪廓，此是通過製品未包括凸部的部分取得；
第8圖圖示第6圖製品的應力輪廓，此是通過製品包括凸部的部分取得；
第9圖圖示對第1圖製品進行三點彎曲測試；
第10圖圖示取自三點彎曲測試的負載對位移資料；
第11圖圖示取自三點彎曲測試的更多負載對位移資料；
圖式未必按比例繪製。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:製品
110,120:板材
130:黏著劑
L,L’:長度
T,T’:厚度
W,W’:寬度

Claims (21)

  1. 一種製品，包含： 一第一板材，由一第一化學強化玻璃基材料製成，該第一板材包含： 一第一主表面，相對一第二主表面； 一厚度，等於或大於0.4 mm且小於或等於3.0 mm； 一第二板材，由一第二化學強化透明玻璃基材料製成，該第二板材包含： 一第一主表面，相對一第二主表面； 一厚度，等於或大於0.4 mm且小於或等於3.0 mm； 一已固化黏著劑層，將該板材的該第一主表面的一部分黏合至該第二板材的該第二主表面； 其中該第二板材的面積為等於或小於該第一板材的面積的25%。
  2. 如請求項1所述之製品，其中該黏著劑的一接合強度為小於該第一透明玻璃基材料的一破損強度且小於該第二玻璃基材料的一破損強度。
  3. 如請求項1及2中任一項所述之製品，其中該黏著劑的一黏著接合強度為足以在分層前的3點彎曲測試中容許有等於或大於1 mm/35 mm跨距的位移。
  4. 如請求項1及2中任一項所述之製品，其中該第二板材的長度為等於或小於該第一板材的長度的0.5，且該第二板材的寬度為等於或小於該第一板材的寬度的0.5。
  5. 如請求項1及2中任一項所述之製品，其中： 該第一板材為長60 mm至180 mm、寬50 mm至120 mm的矩形； 該第二板材為長10 mm至45 mm、寬10 mm至45 mm的矩形。
  6. 如請求項1及2中任一項所述之製品，其中： 該第一板材為長150 mm至550 mm、寬100 mm至360 mm的矩形； 該第二板材為長10 mm至90 mm、寬10 mm至90 mm的矩形。
  7. 如請求項1及2中任一項所述之製品，其中該製品為透明，該已固化黏著劑層由一已固化光學膠製成。
  8. 如請求項1及2中任一項所述之製品，進一步包含延伸穿過該第一板材、該已固化黏著劑層和該第二板材的至少一孔洞。
  9. 如請求項8所述之製品，進一步包含一相機組件，至少部分置於該至少一孔洞內並突出該第二板材的該第二主表面。
  10. 如請求項1及2中任一項所述之製品，其中該第一化學強化玻璃基材料和該第二化學強化玻璃基材料個別選自： 一玻璃材料，具有等於或大於0.75 MPa√m的一破斷韌性；及 一玻璃陶瓷材料，具有等於或大於1.0 MPa√m的一破斷韌性。
  11. 如請求項1及2中任一項所述之製品，其中： 該第一板材由以下材料製成： (i) DOC等於或大於0.09×t的一化學強化玻璃材料；或 (ii) DOC等於或大於0.09×t的一化學強化玻璃陶瓷材料；及 該第二板材由以下材料製成： (i) 一化學強化玻璃材料，具有： 等於或大於550 MPa的CS；及 等於或大於4微米的DOL；或 (ii) 一化學強化玻璃陶瓷材料，具有： 等於或大於200 MPa的CS；及 等於或大於4微米的DOL。
  12. 如請求項1及2中任一項所述之製品，其中： 該第一板材由以下材料製成： (iii) DOC等於或大於0.09×t的一化學強化玻璃材料；或 (iv) DOC等於或大於0.09×t的一化學強化玻璃陶瓷材料；及 該第二板材由以下材料製成： (iii) 一化學強化玻璃材料，具有： 等於或大於600 MPa的CS；及 等於或大於10微米的DOL；或 (iv) 一化學強化玻璃陶瓷材料，具有： 等於或大於200 MPa的CS；及 等於或大於10微米的DOL。
  13. 如請求項1及2中任一項所述之製品，其中該第一化學強化透明玻璃基材料和該第二化學強化透明玻璃基材料均為玻璃材料。
  14. 如請求項1及2中任一項所述之製品，其中該第一化學強化透明玻璃基材料和該第二化學強化透明玻璃基材料均為玻璃陶瓷材料。
  15. 如請求項1及2中任一項所述之製品，其中該第一化學強化透明玻璃基材料是一玻璃材料，該第二化學強化透明玻璃基材料是一玻璃陶瓷材料。
  16. 如請求項1及2中任一項所述之製品，其中該第一化學強化透明玻璃基材料是一玻璃陶瓷材料，該第二化學強化透明玻璃基材料是一玻璃材料。
  17. 如請求項1及2中任一項所述之製品，其中該第一化學強化透明玻璃基材料和該第二化學強化透明玻璃基材料為相同材料。
  18. 如請求項1及2中任一項所述之製品，其中該第一化學強化透明玻璃基材料和該第二化學強化透明玻璃基材料為不同材料。
  19. 一種製造一製品的方法， 該製品包含： 一第一板材，由一第一化學強化玻璃基材料製成，該第一板材包含： 一第一主表面，相對一第二主表面； 一厚度，等於或大於0.4 mm且小於或等於3.0 mm； 一第二板材，由一第二化學強化透明玻璃基材料製成，該第二板材包含： 一第一主表面，相對一第二主表面； 一厚度，等於或大於0.4 mm且小於或等於3.0 mm； 一已固化黏著劑層，將該板材的該第一主表面的一部分黏合至該第二板材的該第二主表面； 其中該第二板材的面積為等於或小於該第一板材的面積的25%； 該方法包含以下步驟： 離子交換該第一基板； 離子交換該第二基板； 在離子交換該第一基板與該第二基板後，用該黏著劑層將該第一基板附接至該第二基板；及 使該黏著劑層固化。
  20. 如請求項19所述之方法，其中在離子交換期間，該第一板材和該第二板材為曝露不同條件。
  21. 如請求項18及19中任一項所述之方法，進一步包含以下步驟： 在離子交換該第一基板前，形成穿過該第一基板的一第一孔洞； 在離子交換該第二基板前，形成穿過該第二基板的一第二孔洞，該第二孔洞的一截面類似該第一孔洞的一截面；及 當將該第一基板附接至該第二基板時，對準該第一孔洞與該第二孔洞。
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