TWI655160B - 非對稱化學強化 - Google Patents

Abstract

揭示非對稱強化玻璃物品、用於生產非對稱強化玻璃物品化之方法，及該等物品在攜帶型電子裝置中之用途。使用預算量(budgeted amount)之壓縮應力及拉張應力，針對一玻璃物品之效用最佳化非對稱化學強化。在一些態樣中，該強化玻璃物品可經設計降低掉落時之損壞或損壞傳播(propagation)。

Description

非對稱化學強化

［相關申請案的交互參照］

本申請案係下列美國臨時專利之非臨時專利申請案且主張該等申請案之權利：於2016年5月19日申請且標題為「Asymmetric Chemical Strengthening」之美國臨時專利申請案第62/339,062號、於2016年7月14日申請且標題為「Asymmetric Chemical Strengthening」之美國臨時專利申請案第62/362,578號、於2016年7月29日申請且標題為「Asymmetric Chemical Strengthening」之美國臨時專利申請案第62/368,787號、於2016年7月29日申請且標題為「Asymmetric Chemical Strengthening」之美國臨時專利申請案第62/368,792號，該等申請案之揭露內容全文併入本文中。

所描述之實施例大致上係關於一玻璃物品之非對稱化學強化。更具體而言，本發明實施例係關於校準用於在一攜帶型電子裝置中使用之一蓋玻璃之強度及安全性。

用於小形狀因數裝置的覆蓋窗及顯示器一般係由玻璃所製成。雖然玻璃透明且抗刮，但是玻璃易碎且易於因衝擊而失效。在這些玻璃部件中提供合理強度等級對降低玻璃部件失效之可能性而因此降低裝置失效之可能性而言係關鍵的。

已使用化學強化來增加玻璃部件之強度。一般化學強化依賴於玻璃部件之整個表面上的壓縮應力之一均勻且對稱的增加。已證明此類強化程序在某些程度上有效降低玻璃部件中之失效。然而，持續有形成用於在小形狀因數裝置中使用之更薄玻璃方面的顯著壓力，其中對稱化學強化不足以依可靠方式防止衝擊失效。

如此，雖然習知化學強化係有效的，但是持續需要提供玻璃（尤其，薄玻璃）之強化的改善及替代方式。

本文所描述之各種實施例涵蓋非對稱強化玻璃物品。如與對稱強化玻璃物品相比較，非對稱強化玻璃物品具有增強之可靠性及安全性。一種非對稱強化玻璃物品具有：一第一區，其含有一第一應力型樣；及一第二區，其含有一第二應力型樣。該第一應力型樣及第二應力型樣彼此不同。該第一應力型樣與該第二應力型樣之差異導致在該非對稱強化玻璃物品中之一整體應力不平衡。該整體應力不平衡可致使該玻璃物品展現翹曲。

在額外實施例中，一材料可操作地附接至該玻璃物品以抗衡該玻璃物品的應力不平衡及翹曲，或替代地，額外區可形成於該玻璃中，該等額外區具有實用於抗衡該第一區與第二區應力不平衡的應力型樣。亦設想該第一區及該第二區可經圖案化以彼此抗衡，並且限制或避免在該玻璃物品中之應力不平衡。

在一些態樣中，該第一區具有一第一應力型樣及第一密度，該第一密度大於在該第二區中發現之一第二密度，該第二密度具有一第二應力型樣。在其他態樣中，離子擴散障壁及離子納入(ion-inclusion)塗層可塗佈在該第一區及/或第二區上以准許該等應力型樣之形成。一個離子擴散障壁係由氮化矽所構成。另一離子擴散障壁係由二氧化矽所構成。

本文所描述之各種實施例亦涵蓋一種用於搭配一電子裝置使用之非對稱強化蓋玻璃，其中該蓋玻璃經設計以降低或限制由一衝擊（舉例而言，掉落）所導致的損壞。該蓋玻璃包括由非對稱強化所導致之三個不同應力型樣，一第一應力型樣對應於該蓋玻璃之隅角區，一第二應力型樣對應於該蓋玻璃之（一或多個）筆直邊緣或筆直周緣區，且一第三應力型樣對應於該蓋玻璃之其餘或中心區。該第一區經強化最多；與該第一區相比，第二區強化程度較小；且與該第一區及該第二區相比較，該第三區強化最小。為了維持對應於對於一電子裝置為實用的一蓋玻璃之一應力預算，所有該應力預算一般係花費在該第一區及該第二區上，允許該第三區之少許強化或無強化。此非對稱強化型樣致使該等隅角（大多數的衝擊發生在該等隅角處）最大地經強化及抗衝擊，該第二區具有對衝擊保護的充分強化，及該第三區維持實質上平坦。

實施例亦包括：包括根據本揭露之玻璃物品之攜帶型電子裝置；以及製造相同攜帶型電子裝置之方法。在一些態樣中，該玻璃物品可經受監控及測試以識別用於在電子裝置中使用之符合非對稱強化玻璃物品。

在方法實施例中，一玻璃物品經非對稱強化以校準該玻璃以供在一攜帶型電子裝置中使用。該玻璃物品可經校準以具有一目標幾何形狀或提供一或多個平坦表面。

一些非對稱強化之方法包括使一注入鈉(sodium-infused)之玻璃物品浸沒於一鉀離子浴中，同時優先輸送在該玻璃物品之一預定表面處的鉀離子。在一些態樣中，使注入鈉之該玻璃物品浸沒於該鉀離子浴伴隨使該玻璃物品之相同預定表面經受微波輻射。

在額外方法實施例中，一應力關係經識別且使用化學強化予以實施。在一些態樣中，玻璃成型與非對稱化學強化組合以提供具有一合適幾何形狀的一玻璃物品。

現在將詳細參考附圖中繪示之代表性實施例。應理解，下文描述非意圖使實施例限於一較佳實施例。相反地，意圖涵蓋可包括在如隨附申請專利範圍所定義之所描述之實施例之精神及範疇內的各種替代例、修改例及同等例。

下文揭露係關於玻璃物品、生產玻璃物品之方法、且係關於在一電子裝置中之此類玻璃物品之效用。實施例亦係關於玻璃強度之非對稱增加，尤其係關於非對稱強化一玻璃物品以進一步校準在一電子裝置中的該玻璃物品之可靠性及安全性。在一些實施例中，該電子裝置可包括：一外殼；一顯示器，其經定位成至少部分在該外殼內；及一玻璃物品，舉例而言，根據本文之實施例之一蓋玻璃。

在一實例中，該玻璃物品可係一電子裝置之一外表面。該玻璃物品可對應於幫助形成一顯示區域之部件的一玻璃物品，或在一些例項中，涉及形成該外殼之部件。本文之實施例特別係關於用於在攜帶型電子裝置及小形狀因數電子裝置中之用途，例如，膝上型電腦、行動電話、媒體播放器、遠端控制單位(remote control units)、及類似者。本文之一般玻璃物品係薄的，且一般厚度小於5 mm，及在大多數情況中，厚度介於約0.3 mm與3 mm之間、及介於0.3 mm與2.5 mm之間。

圖1係根據一實施例之一玻璃物品的透視圖。玻璃物品100係具有與本應用一致之一長度及寬度之一薄玻璃片材。在如圖1中所展示之一應用中，該玻璃物品係用於一電子裝置103之一外殼的一蓋玻璃。玻璃物品100可具有一前表面102、後表面（未圖示）、頂部表面104、底部表面106、及側表面108。各種表面及側可係由區及/或部分所構成。舉例而言，一玻璃物品之一個區可係整個前表面，而後表面將視為一不同區。一玻璃物品之另一區可係對應於該玻璃之一或多個隅角的一區域。一區非必須係連續的，舉例而言，該玻璃物品之所有四個隅角可係表示在一單一區上。表面及區的強度需求可因用途而異，舉例而言，暴露於外部環境的一前表面102可需要不同於經圍封而與環境隔離之後表面的一強度。如下文更詳細論述，玻璃物品100之邊緣110可具有預定幾何形狀。

下文參考圖2至圖30論述這些及其他實施例。然而，所屬技術領域中具有通常知識者將明白，本文中關於這些圖所給出的詳細說明僅為了解說用途且不應解讀為限制。

化學強化

本文之實施例可利用一玻璃強化程序，其中一玻璃物品首先藉由浸沒於一第一離子溶液（舉例而言，鈉）中予以增強，且接著藉由浸沒於一第二離子溶液（舉例而言，鉀）中予以強化。

圖2係根據一實施例之一玻璃強化程序200的流程圖。玻璃強化程序200包括：獲得一片玻璃202；透過化學處理來增強玻璃物品204；及透過進一步化學處理強化該玻璃物品206。

圖3繪示用於強化根據本文之實施例之一玻璃物品之實施例300。將需要玻璃強化之一玻璃物品302浸沒於含有一鈉溶液306之一第一浴304中。接著，自第一浴304移除增強強度之玻璃物品並將該增強強度之玻璃物品浸沒於含有一鉀溶液310之一第二浴308。在此階段，玻璃物品302被對稱強化，意指該玻璃物品之所有暴露表面已透過浸沒於鈉溶液中且接著浸沒於鉀溶液中而被同等地增強且強化。在一些實施例中，該強化玻璃物品可經驟冷以排除從該經處理玻璃物品的進一步離子交換。

玻璃物品增強等級大致上受控於：玻璃之類型（玻璃物品可舉例而言係矽酸鋁玻璃(alumina silicate glass)或鈉鈣玻璃(soda lime glass)、及類似者）；浴之鈉濃度（鈉或硝酸鈉，一般30至100莫耳%）；玻璃物品花費在浴中的時間（一般4至8小時）；及浴溫度（350至450℃）。

在該第二浴中之該玻璃物品之強化受控於玻璃之類型、鉀離子濃度、玻璃花費在溶液中的時間、及溶液溫度。此處，鉀或氮化鉀係在30至100莫耳%之範圍內，但是該玻璃物品將在介於約300至500℃之間之溶液溫度下維持在浴中達約6至20小時。

化學強化程序依賴於離子交換。在各溶液浴中，在其中的離子被加熱以促進與該玻璃物品之離子交換。在一般離子交換期間，一擴散交換發生於該玻璃物品與該離子浴之間。舉例而言，在增強程序中，鈉離子擴散至經暴露玻璃之表面，允許藉由取代在矽酸鹽或鈉鈣玻璃中找到之其他離子而使鈉離子堆積在該玻璃之該表面中。一旦經增強玻璃物品浸沒於鉀浴中，與更朝向玻璃之內部或中間所找到之鈉離子相比，在表面區域中的鈉離子更大程度地被鉀離子所取代。因此，取代鈉離子的鉀離子在玻璃物品之表面附近形成一壓縮層（基本上，與經交換之較小鈉離子相比，較大的鉀離子佔去更多空間）。已自玻璃物品之表面移位的鈉離子變成鉀浴離子溶液之部分。取決於上文已論述之因素，如約10至100微米（且更一般為10至75微米）深的一壓縮層可形成於該玻璃物品中。

圖4A係根據本文所描述之實施例之一玻璃物品400的剖面圖，該玻璃物品已經過化學處理，使得建立一對稱化學強化層402。玻璃物品400包括一化學強化層402及一非化學強化內部部分404。雖然在通篇中更詳細地論述，但是化學強化該玻璃物品之效應係內部部分404經受張力，而化學強化層402處於壓縮中。該化學強化層具有可取決於一特定用途之需求而變化的一厚度(Y)。

圖4B係一化學強化程序之一圖示表示。請注意，一些量的鈉405自經增強玻璃物品擴散至離子浴，而鉀(K)離子406擴散至玻璃物品之表面，形成化學強化層402。然而，鹼金屬離子（如鉀）大致上過大而難以擴散至玻璃之中心部分，藉此使得內部部分404僅經受張力且未處於壓縮中。藉由控制處理之持續時間、處理之溫度、及涉及處理的各種離子之濃度，可控制一強化壓縮層402之厚度(Y)，以及在該壓縮層中的離子濃度。請注意，可藉由在玻璃物品處理期間於兩個浴之各者中維持一實質上恆定量之離子，來控制在化學強化程序中所涉及的離子濃度（舉例而言，隨著鉀離子擴散至玻璃中，一控制器將添加更多鉀離子至離子浴中，藉此助長鉀繼續擴散至玻璃中）。介於化學強化壓縮位準（在表面之離子濃度及深度兩者）與內部張力部分之間之關係形成一經化學處理玻璃物品的一應力型樣。

可新增額外離子浴浸沒至基本玻璃化學強化程序。舉例而言，可使用包括鈉或硝酸鈉之一第三浴以浸沒該強化玻璃，以該第三浴中的鈉離子從該壓縮層交換出鉀離子。此稱為一反向交換(back-exchange)或增韌(toughening)程序。使用該增韌程序以進一步控制一壓縮層之深度及強度，且具體而言，以自頂部表面區域附近移除一些壓縮應力，同時允許下伏鉀離子留在該壓縮層之較低區域中。此外，該增韌程序玻璃物品的中心張力（參見下文）。

雖然本文描述鈉增強及鉀強化，但是其他離子組合係在本揭露之範疇內，舉例而言，使用鋰代替鈉，或使用銫代替鉀，例如，鈉-鉀、鈉-銫、鋰-鉀、鋰-銫處理組合。本文中可使用任何離子組合，其提供在玻璃物品表面壓縮及壓縮深度之增加。

化學強化施加於玻璃表面，且依賴於玻璃表面暴露於該化學強化程序。在浸沒一玻璃物品使得該物品之所有方面同等地暴露於離子浴的情況中，該玻璃物品表面將被對稱強化，允許一玻璃物品具有一厚度均勻且經構成之壓縮層(Y)。如本文之實施例將展示，在一玻璃物品表面未被同等地暴露於化學強化的情況中，該表面被非對稱強化，允許一玻璃物品具有一非均勻壓縮層。如上文，非對稱強化玻璃物品具有一應力型樣，然而，該應力型樣基於化學處理之不對稱而經修改。

在化學強化前預加熱以增加玻璃密度

可藉由在該化學強化程序前執行的各種熱技術來增強或促進化學強化。化學強化受限於玻璃對於離子量或離子容積的飽和極限。在玻璃物品內之離子之大小、深度及濃度直接相關於玻璃之特性強化，如本文所描述，可修改及校準整個玻璃之特性強化以針對一特定用途最佳化該玻璃。

在飽和情況中，不會（經由擴散）達成額外壓縮層或深度修改。然而，在化學強化前，修改對一玻璃物品之熱輸入，可允許增強玻璃表面密度，其將直接促進強化壓縮層之濃度及深度。

在化學強化前將顯著量之熱能量加至一玻璃物品的情況中，可增加該物品之玻璃密度。在這些實施例中的玻璃密度導致玻璃晶格被加熱至緻密化點。

如在圖5中所展示，與未經處理之玻璃502（圖5A）相比，較緻密的玻璃500（圖5B）提供較有限之晶格結構（更多限制且較不可撓）且較不能夠經受離子擴散至更深位階。

在圖5A及圖5B中，該玻璃具有一起始玻璃晶格結構502，當加熱至一緻密化溫度時，該玻璃經緻密化且提供小於非經緻密化玻璃502之容積508的一容積506供離子移動通過。對玻璃晶格的限制允許較少離子向內擴散，而在化學強化浴中的離子濃度仍然保持為高（如與用於非經緻密化玻璃的離子浴相比較）。再者，雖然玻璃晶格已緻密化，但是本文之實施例未導致熱輸入至晶格崩陷點（圖中未展示），而是熱被施加至晶格限制點，一些離子能夠擴散至玻璃中。確實擴散至玻璃中的離子被緊密地堆集在經緻密化玻璃之表面且藉此提供淺深度之一較優表面壓縮層。

如此，在化學強化程序之開始時增加玻璃密度限制離子擴散至玻璃表面中，允許玻璃在玻璃之表面處交換較大量的離子，但是僅允許交換至一淺深度。在化學強化前藉由初始熱輸入所處理之玻璃物品一般在表面處表現出較高化學應力，但是至較淺深度。這些玻璃物品最實用於高壓縮應力但是至淺深度，例如，其中可能需要在化學強化玻璃上進行拋光或其他類似程序的物品，或其中玻璃會暴露於增加刮傷風險而非磨損及破裂（衝擊）的物品。

一種此類熱技術係在化學強化前退火玻璃物品。退火包括使玻璃物品在退火環境經受相對高溫達預定量時間，且接著，使該玻璃物品經受受控制冷卻達第二預定量時間。如與在化學強化前未經退火的相似玻璃物品相比較，一旦經退火及化學強化，該玻璃物品將具有經修改的壓縮應力。如上所述，在玻璃物品需要高表面壓縮應力（但是至較淺深度）的情況中退火尤其重要。

退火程序需要玻璃物品被加熱至介於玻璃的應變點溫度與軟化溫度之間之溫度，亦稱為玻璃退火溫度（對於矽酸鋁玻璃，退火溫度係介於約540至550℃之間）。退火玻璃物品之所需時間各異，但是一般係介於1至4小時之間，且冷卻時間一般係約½℃/min達至多約5小時。

一般而言，已退火之玻璃物品可自受控制冷卻直接取出並浸沒於增強離子浴（鈉）中，或替代地，該物品可進一步被氣體冷卻，並接著浸沒於第一離子浴中。一旦退火，玻璃將抵抗較深的離子擴散，但是允許在表面處的一些擴散。擴散至該表面中允許高壓縮應力（在淺深度下）。

用以在化學強化前升高玻璃物品密度的一第二熱技術係熱均壓(hot isostatic pressing)或HIP。HIP包括使玻璃物品在一惰性氣體中同時經受熱及壓力達預定量時間。允許玻璃物品維持在HIP壓力容器中直到玻璃物品更緻密，其中在玻璃中的內部空隙係受限的。對於退火而言，在化學強化前藉由HIP增加玻璃密度允許在玻璃物品表面產生較高壓縮應力，但是至較淺深度（與對於未經受HIP的玻璃物品將預期者相比）。

HIP參數會變化，但是一闡釋性程序將涉及置放待化學強化之玻璃物品於HIP壓力容器中、將該容器抽空成真空、及施加熱至在該容器中之該玻璃物品。在壓力下，取決於玻璃之類型及厚度，該容器可被加熱至600至1,450℃。熱及壓力一般維持達約10至20分鐘，其後允許該經處理玻璃冷卻。在一些實施例中，一合適的惰性氣體可引入該容器中以促進該玻璃物品之加熱。HIP係用於修改或增強化學強化程序的另一工具。

如圖6中所展示，玻璃物品600之預加熱可經局部化（而不跨該玻璃物品之整個表面），使得該玻璃物品之目標或預定區602經緻密化。在此實施例中，在化學強化前執行局部加熱（如箭頭604展示）且加熱至介於玻璃應變點溫度與軟化溫度之間之一點。可使用雷射或感應線圈加熱來預加熱該位置且藉此提供一玻璃物品，該玻璃物品包括經緻密化玻璃表面608及非經緻密化玻璃表面610兩者。圖6展示一玻璃蓋600之一簡單剖面圖，其中側邊已被局部預加熱以形成經緻密化玻璃608，而該玻璃物品之中心呈現非經緻密化玻璃610。

本文之實施例包括藉由加熱技術預處理玻璃物品，以於一整個表面上形成經緻密化玻璃，或在預定區或區位(locale)中形成經緻密化玻璃，留下不同玻璃密度之區。當經如此處理之一玻璃物品被化學強化612時，該物品將被非對稱強化且具有一非對稱應力型樣，其中與對應非經緻密化玻璃相比較，經緻密化玻璃展現一較高表面壓縮應力，但是至一更淺的深度。已設想可使用預加熱之計時及置放以最佳化一玻璃表面壓縮應力及該壓縮應力之深度。

雖然在所有本文之實施例中未明確註明，但是所有本文之實施例之玻璃物品可包括在化學強化前已預加熱以緻密化玻璃的玻璃物品之使用。

偏好的邊緣幾何形狀之化學強化

亦可與化學強化組合地使用某些玻璃物品邊緣幾何形狀，以針對一特定效用強化一玻璃物品。舉例而言，本文之實施例提供實用於玻璃蓋之強化的預定幾何形狀。可例如藉由機械加工、研磨、切割、蝕刻、模製或拋光來達成邊緣調處(manipulation)。

實用於一電子裝置中的一玻璃蓋之闡釋性圓化邊緣幾何形狀包括將一邊緣的一邊緣半徑調處成該蓋玻璃之厚度之10%，例如，針對一1.0 mm厚玻璃蓋的0.1 mm邊緣半徑。在其他實施例中，對邊緣之調處可包括一邊緣半徑在該蓋玻璃之厚度之20%至50%，舉例而言，針對一1.0 mm厚玻璃蓋的0.2 mm邊緣半徑、針對一1.0 mm邊緣半徑的0.3 mm邊緣半徑等。

大致上而言，本文之一些實施例展示一玻璃蓋之邊緣之圓化增加該玻璃蓋之強度。舉例而言，圓化一玻璃蓋上之在其他情況下為尖銳的一邊緣改善邊緣之強度，其藉此強化該玻璃蓋本身。大致上而言，邊緣半徑愈大，玻璃蓋之表面上的強化可愈均勻。

如此，在本文之一些實施例中，實用的邊緣幾何形狀可與化學強化組合以產生一更可靠且耐用的玻璃蓋。舉例而言，用以增加沿一玻璃蓋之周緣之壓縮應力層深度的化學強化與具有30%之一邊緣半徑的玻璃蓋之四個邊緣組合。

雖然在所有本文之實施例中未明確註明，但是所有本文之實施例之化學強化玻璃物品可包括其1、2、3或4個邊緣經機械加工成一實用的幾何形狀。對於蓋玻璃設計，圓化可係從蓋玻璃之厚度之10%至50%。

應力分佈

根據本文之實施例化學處理一玻璃物品有效地強化玻璃之經暴露表面或經處理表面。透過此類強化，可製造更強更堅韌的玻璃物品，使得可在攜帶型電子裝置中使用更薄的玻璃。

圖7A係一玻璃物品（舉例而言，一玻璃蓋）之一部分剖面圖的圖式。該圖展示根據一實施例之一初始張力/壓縮應力分佈。該初始張力/壓縮應力分佈可得自用以對稱強化玻璃之表面區域的一初始交換程序。一負σ圖例指示張力之一分佈區域，同時一正σ圖例指示壓縮之一分佈區域。垂直線（σ係零）標定介於壓縮與張力之間之交越。

在圖7A中，展示玻璃蓋之厚度(T)。展示在蓋玻璃之表面的初始張力/壓縮應力分佈之壓縮表面應力(CS)。蓋玻璃之壓縮應力具有自玻璃蓋之表面朝向一中心區域延伸的一壓縮應力層深度(DoL)。初始張力/壓縮應力分佈之初始中心張力(CT)係在玻璃蓋之中心區域處。

如在圖7A中所展示，初始壓縮應力具有其中峰在玻璃蓋702之表面700處的一分佈。即，初始壓縮應力704之峰在玻璃蓋之表面處。該初始壓縮應力分佈展示壓縮應力隨著壓縮應力層深度自玻璃蓋之表面朝向玻璃蓋之中心區域延伸而減小。該初始壓縮應力繼續向內減小直到介於壓縮與張力之間之交越706出現。在圖7A中，使用右至左對角影線強調該初始壓縮應力之縮減分佈之區域。

在玻璃蓋之表面處的峰值指示玻璃物品在失效前可吸收之彎曲應力，而壓縮層之深度提供抗衝擊保護。

在介於壓縮與張力之間之交越後，初始中心張力708之一分佈延伸至在玻璃蓋之剖面圖中展示的中心區域中。在圖7A之圖式中，使用影線強調延伸至中心區域中的初始中心張力(CT)之縮減分佈之區域。

一般而言，在一玻璃物品上的應力之組合經預算以避免失效且維持安全性，即，若將太多應力置於一玻璃物品中，則能量最終將致使物品破裂或出現裂紋。因此，各玻璃物品具有一應力預算，提供安全且可靠玻璃物品的壓縮量之於拉張強度。

圖7B係根據一實施例之一玻蓋璃之一部分剖面圖的圖式，其展示一經縮減張力/壓縮應力分佈。該經縮減張力/壓縮應力分佈可得自一雙重交換程序。在圖7B中展示經縮減張力/壓縮應力分佈之經降低壓縮表面應力(CS’)。壓縮應力層深度(D)現在對應於該經降低壓縮應力。此外，在中心區域中展示經降低中心張力(CS’)。

鑑於圖7B，應理解，該經降低壓縮表面應力(CS’)展示分佈隨著壓縮表面層深度自玻璃蓋之表面延伸並朝向埋沒(submerged)分佈峰而增加。此類增加之壓縮應力分佈可有利於阻止破裂。在該埋沒峰之一深度(DoL)內，當一破裂試圖自表面傳播而更深入至蓋玻璃中時，該破裂會遇到增加之壓縮應力（至多DP），其可提供破裂阻止動作。此外，自埋沒分佈峰進一步內部朝向中心區域延伸，該經降低壓縮應力轉向以提供一縮減之分佈直到介於壓縮與張力之間之交越出現。

圖7A及圖7B展示一對稱應力分佈，其中蓋玻璃之兩側具有同等壓縮應力、壓縮應力層深度、及中心張力。

圖7C展示一玻璃物品714之一非對稱應力分佈，其中與底部表面718相比，頂部表面716展現一更顯著壓縮應力CS及壓縮應力層深度(DoL)。請注意，在此情況中，與底部表面相比，頂部表面716將更耐用且更抗衝擊。亦請注意應力預算，可藉由在底部表面上很淺的壓縮深度來補償在表面上所納含的額外壓縮應力。在無補償之情況中，拉張力720將延伸至左方且最終導致一高度不安全玻璃蓋（拉張強度將克服壓縮強度）。

如將於下文更詳細論述，藉由使用本文所描述之非對稱化學強化程序，達成具有類似圖7C之用於校準效用之修改應力分佈的玻璃蓋物品之設計及生產。藉由非對稱強化一玻璃物品，可生產經校準且高度實用的玻璃物品。在此類例項中，任何玻璃片之應力預算可用以提供一應力分佈，且因此提供具有針對其效用之最佳化表面的玻璃物品。

非對稱化學強化

本文之實施例導致生產非對稱強化玻璃物品。非對稱強化玻璃物品（舉例而言，蓋玻璃）可經設計成比對應對稱強化玻璃物品更可靠、更抗損壞且更安全。

圖8展示用於非對稱強化一玻璃物品的闡釋性流程圖800。針對所欲效用，基於玻璃物品之尺寸、其厚度、及其固有組成物來識別玻璃物品802。基於該所識別之玻璃的效用判定該玻璃可耐受多少應力的一預算804，及針對該玻璃之最佳可靠性及安全性所判定的一預算，即，在該玻璃中之應力經平衡以提供強度及安全性兩者806。接著，校準該玻璃物品以展現一實用的應力型樣，以透過使用非對稱化學強化來最大化應力預算及效用808。

舉例而言，在一攜帶型電子裝置上使用之一片薄蓋玻璃最佳地需要在其表面上之不同性質。在玻璃物品之前側之於後側、在玻璃物品之周緣之於中心、玻璃物品中之特徵的周圍、或在玻璃物品中難以拋光之區域，會需要不對稱化學強化。然而，如上文所論述，各玻璃物品具有一應力型樣以避免失效，其中必須大略平衡壓縮應力及拉張應力。如此，針對一特定用途使用非對稱化學強化以在特定玻璃物品的應力預算內，最佳化該玻璃物品之性質。

大致上而言，可使用非對稱化學強化以針對一特定區域提供較高（或較低）表面壓縮層或較深（或較淺）應力層，同時藉由不對玻璃物品內之拉張應力加過度應力來維持玻璃之安全性。在玻璃之表面需要額外強度的情況中，可增加層之壓縮，在玻璃需要磨損及破裂保護的情況下、可修改壓縮層之深度，諸如此類。針對玻璃物品之一區或部分最大化在玻璃物品內之應力的能力，允許設計可靠且安全的玻璃部件。大致上而言，在玻璃物品之頂部及底部表面上的壓縮應力（量及深度）與所得拉張應力之關聯的關係給定玻璃物品的應力型樣。應力型樣可係沿著玻璃物品之X、Y或Z軸。

在本文之實施例中，提供玻璃物品之非對稱化學強化以：增加玻璃物品之可靠性以供用於特定用途；增加玻璃物品之安全性以供用於特定用途；促進玻璃物品之目標形狀或形式（平坦或實質上平坦）以供用於特定用途；與其他技術組合地使用以促進玻璃物品的目標形狀或形式；及其他類似效用。

圖9展示非對稱化學強化係取決於有差異地併入離子至玻璃物品之表面中。如上所述，基於玻璃物品的密度及整體離子飽和點（即，在玻璃中僅有這麼多容積可涉及交換較大大小的離子，以增加物品壓縮（參見901之於903）），一玻璃物品900可沿任何表面區域902交換及併入離子至一特定深度及濃度。沿該表面且至特定深度的離子濃度變更修改玻璃內部應力關係，此關係延伸跨玻璃厚度904，以及整個玻璃內部部分（內部張力/壓縮應力如何跨玻璃物品之中間變更）906。如此，且如前文所論述，應力型樣可跨玻璃物品之厚度（垂直－頂部至底部表面）904以及橫跨或遍及玻璃物品（水平－側至側）906。

本文之實施例利用這些對校準效用之應力關係，以提供經修改玻璃物品以供在攜帶型電子裝置及小形狀因數裝置中使用。

經由遮蔽或塗層非對稱強化

本文之實施例包括在浸沒在含離子浴之前施加遮蔽或離子擴散障壁至一玻璃物品之部分。舉例而言，在化學強化程序中，可經由擴散不可滲透材料（諸如金屬或陶瓷）密封其中不需要擴散之區域來實體遮蔽玻璃表面之一部分以遮蔽離子。此類型實體遮蔽完全限制離子擴散至表面中且提供非對稱強化，即，如與玻璃物品之其他暴露表面相比較，經遮蔽表面將不會接收到離子交換。一旦經化學處理，一般將自玻璃物品移除實體障壁。此時將有經處理表面及未經處理表面。

在另一實施例中，如圖10中所展示，使用由氮化矽(SiN)或其他類似材料所構成之一塗層或膜，而非一實體遮蔽。在圖10中，施用一塗層1000至一玻璃蓋1002之中心部分，同時邊緣及隅角1004保持未塗佈。此一塗層將限制或排除在蓋玻璃之中心區或部分處的離子擴散，同時允許化學強化非塗佈區（邊緣及隅角）。

在增強處理之前先施加塗層至玻璃物品以實質上阻擋所有離子擴散通過玻璃物品之經塗佈部分。塗層可具有自約5至500 nm之一厚度，雖然在適合處可使用其他厚度。在此闡釋中，在化學強化程序完成時，玻璃物品之經塗佈表面將不包括一壓縮層，而玻璃物品之其餘部分將展現一壓縮層。在化學強化程序完成時，可經由拋光自玻璃物品移除塗層，提供具有非對稱強化之一表面，或塗層可留在玻璃表面上，作為成品玻璃物品之部分。在此態樣中，該塗層將經調整成一合適厚度及組成物，以保持為玻璃物品之部分。

在其他實施例中，在化學強化程序完成後，SiN塗層可被氧化以提供一更可滲透離子之障壁。現在可透過化學強化重新浸沒及處理相同玻璃物品，使得一些離子擴散透過二氧化矽障壁發生，且藉此在該區位形成一些壓縮層（而該玻璃物品之其餘部分已被處理兩次）。

如剛才所述，亦可使用由替代材料（舉例而言，二氧化矽）所構成之一塗層來限制（而非排除）離子擴散至玻璃物品之表面。舉例而言，由二氧化矽所構成之一塗層將僅限制離子擴散至玻璃物品表面，允許在經塗佈區域中某程度之壓縮層形成，而非離子交換浴所預期的完全強化。如上文，塗層將在化學強化程序完成後予以移除，或留在原位作為成品物品之部分。在任一情況中，玻璃物品將具有非對稱強化之表面。

圖11展示在設計非對稱強化玻璃表面時可使用的塗層類型（1100、1102、1104…）及厚度之組合。在圖11A中，一系列塗層（1100、1102、1104）被施加至一玻璃蓋1110之頂部表面及底部表面（分別地，1106及1108）兩者。塗層材料之各組合意在控制離子擴散至目標玻璃表面，且藉此修改表面1112之化學強化。

基於透過塗層1100、1102及1104之離子擴散，玻璃物品可交換及併入離子至一特定深度及濃度。如前述，沿表面且至特定深度的離子濃度變更，修改玻璃內部應力關係。在圖11B中所展示之應力型樣繪示頂部表面1106之邊緣1114（無塗層）沿表面接收最強離子濃度，且至最大深度。頂部表面1106之其餘部分展示一些減少的離子併入，但是與邊緣1116相比，延伸較低。係內部的底部表面1108舉例而言，基於積層塗層，具有界定三個離子併入區域1116、1118、1120之多個區。歸因於塗層1100、1102及1104，底部表面之中心區1120幾乎不具有或無離子併入。經組合之塗層排除幾乎所有進入中心區中的離子擴散。其他區展示得自單一塗層或組合塗層之任一者的一些離子擴散。因此，達成一應力關係，其中已施加多個塗層（離子障壁）以製備一非對稱強化玻璃物品。

進一步設想，亦可使用多層塗層以控制進入目標玻璃表面中的離子擴散程序。舉例而言，限制25%之來自化學強化程序之鈉及鉀離子擴散的一薄塗層可經積層橫跨限制50%鈉及鉀離子擴散的一第一較厚塗層。玻璃表面區域將潛在地具有限制0%（未塗佈）、25%（第一塗佈）、50%（第二塗佈）、及75%（積層塗佈）離子擴散之區域。如上文，成品玻璃物品表面可包括該等塗層之各者，或可經處理以移除該等塗層，留下僅下伏非對稱強化表面。亦設想該等離子擴散障壁塗層可與離子障壁遮蔽組合以進一步允許經校準玻璃物品表面強度，舉例而言，實體地遮蔽玻璃蓋之一底部表面及在該蓋之頂部表面上以一25%離子擴散障壁來塗佈圖案或區位。

熱輔助非對稱化學強化

本文之實施例包括在化學強化程序期間透過鎖定目標之熱施加來進行非對稱玻璃強化。優先加熱一玻璃表面區位可用以促進在該區位之應力鬆弛，且藉此在化學強化程序期間允許在該區位之離子擴散增加。請注意，該熱低於如上文所論述用以緻密化玻璃所需的量。離子擴散增加允許交換額外離子至玻璃中，藉此變更經加熱表面之應力分佈（相較於非加熱表面）。舉例而言，可透過使用加熱線圈、雷射、微波輻射、及類似者來加熱一玻璃物品之一局部化區域，同時該玻璃物品浸沒於一化學強化離子浴中。

如上所述，在目標區位處的熱之增加允許在玻璃表面中在加熱區位處的離子擴散增加。增強加熱在玻璃表面上的目標區位提供在加熱區位處之非對稱化學強化（相較於非加熱表面）。使用經修改熱分佈之非對稱化學強化特別有價值，其中可導引一雷射或微波束來修改針對具有已知失效點之部分的化學強化。舉例而言，蓋玻璃需要在隅角處的額外化學強化以限制因衝擊而造成的破壞。

其中熱足以鬆弛玻璃晶格、但是不會致使玻璃之緻密化或致使在離子浴中之離子沸騰的加熱溫度係合適的。

在一實施例中，一玻璃物品藉由浸沒於一第一離子浴及一第二離子浴中而經化學增強。在浸沒於該第一離子浴及/或該第二離子浴中時，透過使用經引導加熱（線圈、雷射、微波等）來增加該玻璃物品之某預定部分之熱分佈。在該玻璃之晶格鬆弛及擴展的情況下，在該玻璃物品上之鎖定目標區位經受額外離子交換。一旦熱輸入被認為足夠，現在具有額外離子堆集至表面中的經非對稱強化區位可經驟冷，以抑制離子從該區位交換返回。在化學強化期間增加熱分佈可用以增加玻璃表面之壓縮應力及玻璃表面之壓縮應力層深度兩者。

經由糊體及熱局部非對稱強化

如下文更詳細論述，重要的是形成玻璃物品，其中在該玻璃物品中之應力係匹配用以提供一特定形狀（例如提供一平坦表面）。

在一實施例中，可使用經局部化之化學強化技術來促進離子擴散至玻璃物品之特定區域或區中。這些高濃度化學強化區可搭配在玻璃物品上的目標圖案或點來逐步加入(instill)較高的表面離子濃度及/或更深的壓縮層。納入增強化學強化可用以提供些微曲率至玻璃表面（若需要），或可使用增強化學強化以在玻璃表面之相對側上（舉例而言，前表面及後表面）抵抗彼此。

舉例而言，可與熱組合地使用包括高濃度鉀的糊體，以增強或促進直接自糊體離子擴散至玻璃物品之局部化表面中。此高濃度及直接離子擴散優於藉由浸沒於離子浴所達成之離子擴散。在一實施例中，需要依一預定圖案增加離子擴散量的玻璃物品係依該預定圖案塗佈有一高離子濃度糊體。該糊體可舉例而言係30至100莫耳%鈉或氮化鉀，及更一般而言係75至100莫耳%。依據需要多少離子擴散進入玻璃物品表面中來判定糊體層厚度。接著，經塗佈之玻璃物品置於一烘箱中且予以加熱達預定量時間，以依該預定圖案增加進入該玻璃表面中的離子擴散。烘箱可係電烘箱或瓦斯式烘箱（或其他類似者）並且可達到自約250至500℃之溫度。在一些實施例中，該烘箱可在壓力下，允許在加熱步驟期間使用較高溫度（且藉此避免糊體蒸發或沸騰）。

圖12繪示在一蓋玻璃1206之前表面（圖12A）及後表面（圖12B）（分別地，1202及1204）上使用高濃度離子糊體1200。可使用糊體施加圖案以促進非對稱強化之分配，並以加至後蓋的應力來抗衡加在前蓋上的應力。在圖12A及圖12B中，呈現闡釋性前表面圖案及後表面圖案。

在其他實施例中，已增強之經塗佈玻璃物品塗佈有該高離子濃度糊體（舉例而言，鉀），且接著置於鉀離子浴中。接著，經塗佈玻璃物品及離子浴置於烘箱中以進行加熱，使得該糊體直接沉積鉀至玻璃表面，同時該鉀離子浴允許離子擴散至玻璃物品之非塗佈或暴露表面。

改變在糊體中之離子濃度、糊體圖案在玻璃表面上之施加、糊體之加熱參數、糊體之塗層厚度，提供用於建立一種非對稱強化玻璃物品的各種設計選項。

可想像的是，含有高離子濃度之糊體亦可與遮蔽、離子障壁塗層及玻璃密度組合，以進一步最佳化目標玻璃物品的必要化學強化。亦可想像的是可使用含有多個離子之糊體，以及用一或多種、兩種或更多種、三種或更多種等不同糊體來塗佈一玻璃物品表面，各糊體具有不同之一或多種離子之濃度。

電場輔助非對稱化學強化

如上文所展示，本文之實施例包括在化學強化程序期間的非對稱玻璃強化。在此實施例中，在離子浴中之離子傳輸優先朝向玻璃物品之一目標表面增加，藉此增加在該目標表面處的離子擴散。相較於未與所增加離子濃度對應(in-line)的物品表面之其餘部分，在一表面處之離子濃度增加允許增加併入於玻璃表面中之離子量，最高達玻璃物品的離子飽和點。

藉由利用在離子浴中提供化學強化但是低於玻璃物品之離子飽和點的離子濃度來最大化此實施例之態樣。在此態樣中，電場將顯著增加在與跨電場之優先離子傳輸對應(in-line)的表面處的離子濃度。

在一闡釋性實施例中，在一合適的離子浴建置一電場以使離子優先橫跨經浸沒玻璃物品之目標表面擴散。如在圖13中所展示，需要非對稱化學強化之一玻璃物品1304定位在離子浴1300中介於一正電極1306與負電極1308之間。通過外部電路1310的電子流允許浴之離子（舉例而言，鉀）流動朝向該負電極且藉此進入經定位之玻璃物品之前表面1302中（如箭頭1312展示）。在玻璃物品之前表面處增加離子濃度提供前表面之非對稱強化，此係因為前表面1302將具有增加之離子擴散（相較於玻璃之後表面1314）。

針對電場梯度之替代實施例包括與線圈、雷射、輻射或其他熱加熱（如箭頭1316展示）組合地執行優先離子擴散。在此實施例中，一玻璃物品1304暴露於局部化微波輻射1316（例如其中需要增加化學強化處）。微波輻射促進在目標表面1302處的應力鬆弛。在離子浴中歸因於所建置之電場而接收優先離子擴散的一玻璃物品表面可有額外離子擴散進入該表面中，其中微波輻射促進應力關係（提供離子進入玻璃表面的更多空間）。可想而知，經如此處理之一玻璃物品1304可具有多個不同的非對稱強化區：被加熱且與電場中離子對應(in-line)之區1318；未加熱但是與電場中離子對應之區1320；經加熱但是未與電場中離子對應之區（未圖示）；及未加熱亦未與電場中離子對應之區(1322)。

經由引入預彎曲之非對稱強化

可藉由在增強及強化程序之前及期間對一玻璃物品加預應力而將非對稱強化引入至該玻璃之表面中。在一實施例中，該玻璃物品經形成（模製、牽引等）以具有一預所欲曲率。在正確力下置放該經形成玻璃物品以維持形式，且接著使用如上文所描述之實施例化學強化該經形成玻璃物品。舉例而言，該經形成玻璃物品依該預應力或經形成形狀置於離子交換浴中。由於在該玻璃被化學強化時該玻璃彎曲，所以其依一增強方式經強化。因此，對於一曲形或彎曲玻璃物品，主要將對外彎曲表面進行化學強化（離子更易於擴散進入經拉伸玻璃晶格中），同時經壓縮內表面經受有限化學強化。玻璃物品之外表面之不同部分可被選擇性化學強化，或不同地化學強化，且/或玻璃物品可被選擇性或不同地彎曲以抵銷該等不同部分之非對稱化學強化。在經預應力玻璃物品自其預彎曲釋放後，外表面將具有較大量的強化（相較於內部），藉此展現一非對稱強化分佈。

圖14繪示根據一實施例化學強化一玻璃物品。在圖14A中，展示玻璃物品1400具有一厚度T。厚度T可係大致上如本揭露通篇所描述（0.3至5 mm）。玻璃物品1400具有一外表面1402及一內表面1404。

在圖14B中，一離子交換塗層（如上文所論述）1406塗佈於玻璃物品1400之內表面1404上。依此方式，離子障壁限制離子擴散進入該玻璃物品之該內表面中。

在圖14C中，該玻璃物品已彎曲，使得經彎曲玻璃物品1400’向內彎曲朝向內表面1404。該玻璃物品之彎曲產出具有曲率C之玻璃物品。在玻璃物品1400’中之曲率可係變化度數，且可藉由力（夾具）或藉由包括加熱環境（坍陷(slumped over)）而賦予曲率。

在圖14D中，來自圖14C之彎曲玻璃物品經受化學強化以產出具有一強化區域1406的一玻璃物品1400’’。經化學強化區域1406經提供成相鄰於外表面1402且不相鄰於內表面1404。相較於該內表面處之層深度(DoL)（其最小或不存在），該經化學強化區域自該外表面向內延伸至較深入該玻璃中之一層深度(DoL)。由於該外表面比該內表面實質上被化學強化更多，所以經化學強化玻璃物品1400’’可稱為非對稱化學強化。

圖14E繪示在化學強化程序完成之後的經化學強化玻璃物品1400’’’。繼程序完成後，玻璃物品1400’’’描繪為平面、或至少實質上平面。完成之玻璃物品1400’’’具有增加壓縮的一外表面1402及一內表面1404，內表面1404同時被向內彎曲並藉由離子交換塗料予以塗佈，以限制或排除化學強化。在此分佈設計中，經化學強化玻璃物品1400’’’傾向於自該外表面向內包繞：意指該外表面壓縮及擴展。在此類情況中，歸因於該外表面（而非該內表面）之化學強化的翹曲致使曲率C被抵掉。結果，經化學強化玻璃物品1400’’’不再具有曲率，如其在化學強化開始之前所具有者。

非對稱強化不同包覆層

圖15繪示本文之另一實施例，其包括透過將玻璃物品包覆層1502浸沒在化學強化浴1504中來形成非對稱強化玻璃物品1500，其中在該包覆層中之各玻璃物品具有一不同起始離子濃度及組成物。接著，使用本文所描述之化學強化程序來強化具有一第一玻璃物品及第二玻璃物品之一包覆層，以提供兩個非對稱強化之玻璃物品。

在一態樣中，由於該兩個玻璃物品之起始組成物不同，所以各玻璃物品之暴露表面及邊緣將不同地併入可用的離子。化學處理步驟之最終結果將係兩個玻璃物品含有一受保護表面（至包覆層內部）及一經化學修改暴露表面及邊緣。可藉由遮蔽或塗佈來進行暴露表面之修改，或藉由其他本文之實施例，如前文所述。可依此方式強化任何數目個物品，舉例而言，在圖15中，在相同時間強化三個玻璃物品。

化學強化玻璃物品堆

在其他態樣中，具有實質上相同應力分佈的非對稱強化玻璃物品可堆在一起供共同處理以減輕或修改在成堆之玻璃中之應力。此處，玻璃物品可彼此堆成多個板並一起處理以最大化效率。玻璃物品可堆成非平面部件、經處理且接著經接合以顯示一接合應力或可預彎曲，且接著經接合以顯示該接合應力。

非對稱強化具有濃度梯度之玻璃物品

在另一實施例中，在化學強化程序之前，可將不同組成物之兩個玻璃物品熔融(fuse)在一起。此處，經熔融玻璃物品將具有基於其起始玻璃離子濃度及組成物而經化學強化的一頂部表面（頂部玻璃），及基於其起始玻璃離子濃度及組成物而經化學強化的一底部表面（底部玻璃）。

此外，使用相同前提，亦可化學強化具有一濃度梯度（組成物或離子）之一個玻璃片以提供經非對稱強化玻璃。如上文，玻璃物品在該玻璃物品之不同位置處具有待於離子浴中交換之不同離子，使得所得表面將被非對稱強化。

因此，可使用起始玻璃之設計（包括其起始離子濃度及位置），以校準經離子擴散及非對稱強化之玻璃。

機械及/或化學修改以調節(tune)一應力分佈

本文之實施例包括使用後化學強化、機械及/或化學程序，以微調一玻璃物品的應力。在已根據本文所描述之任何實施例製備一玻璃物品的情況中，會需要例如微調在該玻璃中的壓縮應力層或調節介於拉張與壓縮力之間之關係。機械（研磨、拋光、切割等）或化學（HF或其他類似酸之施加）移除材料可用以局部修改該玻璃物品之應力分佈。

舉例而言，在判定壓縮表面應力層之範圍太大或太深的情況中，移除一些量之層將緩解應力並重新校準玻璃物品之應力分佈。這些後化學強化實施例尤其實用於僅需要少量應力修改（舉例而言，自蓋玻璃之一有限區域移除10 µm）的情況中。

在玻璃物品生產期間的非對稱化學強化

本文之實施例包括基於使用本文所描述之化學強化實施例之一或多者來逐步修改一玻璃物品應力分佈。舉例而言，在一玻璃物品之生產導致一不符合或不滿意之結果的情況中，本文所描述之非對稱化學強化實施例可用以改造(form)應力以使玻璃物品合規。此可需要局部化非對稱化學強化，或反之，移除材料，目的是在必要之處增加或移除應力以校正在玻璃物品中之任何缺陷。

圖16繪示流程圖1600，其包括用於在玻璃物品生產期間之非對稱化學強化的程序。使用本文所描述之任何實施例來適當地處理1604具有已被指派一特定校準應力型樣1602的一玻璃物品。藉由判定玻璃蓋是否展現正確強化參數來測試玻璃之可靠性及安全性1606。在玻璃物品符合非對稱化學強化的情況中，提交玻璃物品以供使用1608。在玻璃物品無法展現其合適的化學強化的情況中，該玻璃物品通過本文所描述之程序及實施例來重新施加合適的化學強化及測試1610。可按需要多次重複此程序以獲得符合其用途之標準的玻璃物品。

如此，本文之實施例包括監控及校正一玻璃物品預定應力分佈。校正可包括應力修改的若干次重複直到獲得所欲的玻璃物品應力分佈。

非對稱化學強化以管理一裂紋型樣

本文之實施例包括非對稱強化一玻璃物品以展現或管理一預定裂紋型樣。圖17A及圖17B展示施加至一蓋片材1704以最小化裂紋傳播（圖17A）或最小化隅角損壞1710（圖17B）的闡釋性化學強化1706/1708。

圖18展示表面應力(CS)對距離圖表，其繪示張力點1800可沿玻璃物品之表面而發展，與在高表面應力點1802處相比，在張力點處更可能發生裂紋。

使用本文所描述之任何實施例，可開發用於特定玻璃物品用途的最佳裂紋型樣。實施例包括依一最佳化型樣，定位表面壓縮應力之量、壓縮應力深度、頂部表面至底部表面拉張對壓縮應力，及平面拉張對壓縮應力。可藉由識別並接著併入必要的壓縮表面應力、應力及拉張應力之深度來校準玻璃物品，以控制損壞或過度磨耗及破裂後的裂紋型樣，以相較於其他區域在一些區域促進一裂紋（萬一發生）。依此方式，可例如相較於蓋玻璃之中心助長沿一周緣之一破裂。在一實例中，相較於較不偏好之位置，將更顯著的拉張應力定位在一所欲裂紋位置1706或1710。可例如藉由不規則使用及定位應力1706來管理破裂發展及傳播。

設計蓋玻璃以降低由衝擊所致使之損壞或損壞傳播

本文之實施例導致生產用於攜帶型電子裝置的非對稱強化蓋玻璃。如前文所論述，一玻璃物品上的應力之組合經預算以避免失效並維持安全性，即，在玻璃有限的容積下，在玻璃將單純因拉張應力變成過度龐大並施加足以使玻璃破裂的壓力而裂開或失效之前，可添加至該容積的離子材料只有這麼多。

在本文之實施例中，非對稱強化蓋玻璃具有一應力預算，其經最佳化以抵抗因裝置掉落、從手上落下、撞擊、及類似者（例如，一行動電話自使用者手掉落且掉到地板）之衝擊而致使之損壞。鑑於此，大多數攜帶型裝置在受衝擊時傾向於裝置之一隅角處先受衝擊，或在較少程度上，在裝置之一周緣筆直邊緣處受衝擊。因此，衝擊對準蓋玻璃之隅角，且在較小程度上，衝擊對準蓋玻璃之周長或邊緣。較不可能且較不常見地，掉落之裝置之前側或後側將先受衝擊，即，其正面或背面平平地著地。如此，本文之實施例經最佳化以藉由預期衝擊將發生在蓋玻璃之隅角，或至少發生在蓋玻璃之周緣筆直邊緣來設計蓋玻璃，以限制或降低在蓋玻璃中之損壞（或損壞之傳播）。

如前文所論述，可使用非對稱化學強化以提供在蓋玻璃內的經修改表面壓縮。非對稱強化必須符合針對玻璃之特定參數的應力預算。本文之實施例包括其中利用應力預算來在蓋玻璃隅角處提供最大抗衝擊性、接著沿筆直周緣邊緣之抗衝擊性、及玻璃之實質上平坦前表面及後表面之更小程度之抗衝擊性的蓋玻璃設計。因此，實質上在蓋玻璃之隅角及在某種程度上沿周緣利用經預算應力。幾乎沒有或無應力預算被分配至蓋玻璃之中心或其餘區。所賦予之強化係充分以增強抗衝擊性防止損壞。此外，由於在蓋玻璃之中心或其餘區中幾乎不使用應力預算，所以該區處於幾乎沒有至無不平衡的情況且可維持實質上平坦。

圖19展示用於非對稱強化具有多個區之玻璃物品的闡釋性流程圖1900，各區具有不同應力分佈。在操作1902，針對所欲效用，基於玻璃物品之尺寸、其厚度、及其固有組成來獲得玻璃物品。在操作1904，基於該所識別之玻璃的效用及例如針對掉落所致使的衝擊損壞之增強抗性所判定的一預算，來判定該玻璃可耐受多少應力的一預算。如通篇所描述，該預算必須符合該玻璃之有限的容積，此係因為在該玻璃中納入太多應力會致使拉張應力在正常使用限制下導致破裂或損壞。

在操作1906，該玻璃物品接著分割成多個區。舉例而言，在該玻璃中之一第一區可具有最高化學強化之量，後續接著一第二區，後續接著具有最少化學強化之量之一第三區。在操作1908，該玻璃物品具有基於該三個不同區的一應力型樣，舉例而言，一第一應力型樣具有關於衝擊的最大強度、一第二應力型樣具有小於該第一區的強度之量、及一第三應力型樣具有最低強度等級。在一些實施例中，該第三區具有幾乎沒有或無化學強化。

圖20展示用於非對稱強化用於攜帶型電子裝置之具有三個或更多個區之玻璃物品的闡釋性流程圖2000，各區具有不同應力分佈。在操作2002，獲得一蓋玻璃，其具有供在所關注之攜帶型電子裝置中使用所一般要求之尺寸、厚度及組成物。在操作2004，判定該蓋玻璃可耐受多少應力的一預算，其中該經預算應力維持一實質上平坦蓋玻璃，該實質上平坦蓋玻璃在衝擊事件（例如掉落）下具有增強的抗損壞性。該蓋玻璃可分割成三個區，一第一區，對應於該蓋玻璃之隅角部分或區域；一第二區，對應於該蓋玻璃之筆直周緣部分（亦稱為周緣邊緣區域）；及一第三區，對應於該蓋玻璃之其餘或中心區域。在一些實施例中，該三個區係指該蓋玻璃之頂部表面，或係指自頂部表面延伸至底部表面之應力分佈。該第一區及該第二區可包括至多50%之該蓋玻璃面積（留下50%之該蓋玻璃面積用於該第三區）、至多40%之該蓋玻璃面積（留下60%之該蓋玻璃面積用於該第三區）、至多30%之該蓋玻璃面積（留下70%之該蓋玻璃面積用於該第三區）、至多20%之該蓋玻璃面積（留下80%之該蓋玻璃面積用於該第三區）、至多15%之該蓋玻璃面積（留下85%之該蓋玻璃面積用於該第三區）、至多10%之該蓋玻璃面積（留下90%之該蓋玻璃面積用於該第三區）、至多5%之該蓋玻璃面積（留下95%之該蓋玻璃面積用於該第三區）、至多2.5%之該蓋玻璃面積（留下97.5%之該蓋玻璃面積用於該第三區）、及至多1%之該蓋玻璃面積（留下99%之該蓋玻璃面積用於該第三區）。

在本文之一般實施例中，在操作2006，該玻璃物品可被分割為：一第一區，其包括實用於蓋玻璃之隅角部分的一第一應力型樣；一第二區，其包括實用於蓋玻璃之筆直周長部分或邊緣部分的一第二應力型樣；及一第三區，其具有實用於蓋玻璃之其餘部分的一應力型樣。在操作2008，該預算應力被分配至該三個區，其中該第一區比該第二區強化更多，該第二區比該第三區強化更多。在一些實施例中，該第三區幾乎沒有或無經受化學強化，且整個應力預算使用在該第一區及該第二區上。在該第一區及該第二區上使用整個應力預算導致正常使用之玻璃物品處於拉張應力，但具有改善能力以防止或降低由對該物品之衝擊所致使的損壞。亦請注意，該第一區及該第二區可形成圍繞該第三區的一連續周緣。

圖21繪示具有三個區之一蓋玻璃2100，各區具有實用於降低蓋玻璃中之損壞或損壞傳播的應力型樣。如上所述，存在用於蓋玻璃2100之一有限應力預算。應力預算被分配至三個區之各者，其中第一區2102（其對應於蓋玻璃之隅角部分或區域）接收最高量之化學強化，一第二區2104（其對應於筆直周緣側或周緣邊緣區域）接收第二最高量之化學強化，及一第三區2106（其對應於蓋玻璃2100之中心或其餘區域）接收最少量之化學強化。在一些實施例中，第三區1906可幾乎沒有或無經受化學強化。第三區2106可包括一外部表面，其中其一部分（而非整個該第三區）一般實質上平坦。第三區2106亦被較高強化之第一區2102及第二區2104圍繞，第一區2102及第二區2104形成圍繞該第三區之相連周緣。相連之第一區及第二區形成在蓋玻璃之周界處的較高強度玻璃，其形成保護障壁以抵抗對於在該第三區中發現之較低強化玻璃之衝擊。在一些實施例中，該第一區及該第二區各形成一邊緣且該等邊緣可彼此接觸以形成一斜角。使用應力預算以減少可能的衝擊事件對第一區2102（且在較小程度上，第二區2104）造成之損壞或損壞傳播，同時使該第三區保持實質上平坦或未受翹曲影響。至少，衝擊很可能分散至蓋玻璃2100之第一區及該第二區，該第一區及該第二區形成圍繞且環繞置中定位之第三區2106的周緣。此外，該第一區可被熱加熱至允許增加化學強化之溫度（相較於無熱加熱的相同區）。在非對稱強化期間該第二區亦可被熱加熱以亦增強或增加在該區中誘發的應力之量。本說明書通篇中描述加熱，但可藉由微波或雷射加熱來執行。在一些實施例中，熱加熱之溫度低於玻璃之緻密化溫度，及在其他實施例中，熱加熱之溫度高於玻璃之緻密化溫度。

圖22展示沿在圖21中之線21 – 21’的剖面圖。如與第三區2106相比較，第一區2102展現離子2200之量增加至特定深度及濃度。沿該第一區表面且至特定深度的離子濃度變更，修改玻璃內部應力關係。增加化學強化至該第一區提供沿最可能有衝擊的該蓋玻璃之該區或部分的額外壓縮應力。在圖22中，該第一區界定一彎曲邊緣，在此實施例中，其自該蓋玻璃之頂部表面延伸至底部表面。請注意，此亦係該蓋玻璃之衝擊風險最大之區，此係因為其所具有之用以分散由衝擊致使之力或能量的區域係有限的。增加在隅角處之離子容積可藉此抵抗由衝擊所賦予之力或能量，並且降低或防止該蓋玻璃之損壞。替代地，第三區2106具有用以分散與衝擊相關聯之力的更大區域，以及較不可能涉及衝擊本身。如此，在該第三區中不需要的一些化學強化可預算給該第一區並使蓋玻璃仍維持在其預算量之應力內。如在圖22中描述，該第三區界定實質上平坦之一外部表面。

平坦化非對稱應力分佈

本文之實施例包括與其他補償力組合地使用非對稱化學強化以提供實用的玻璃物品（舉例而言，具有平坦表面之物品）之程序。

在一實施例中，已非對稱化學強化之一玻璃物品展現一應力不平衡，此係歸因於例如在頂部表面上的整體過量壓縮應力（相較於底部表面）。可藉由附接至一非常勁性材料、或具有抵抗由非對稱強化玻璃物品所賦予之應力之幾何形狀的一勁性材料，來抵抗在該玻璃物品中的該應力不平衡。最佳材料將抵抗玻璃物品的所賦予非對稱應力以維持平坦（或維持在玻璃材料所需要之幾何形狀）。在一般實施例中，將沿玻璃物品之表面（一般而言，底部表面）附接該勁性材料。在一些情況中，該勁性材料將係透明的。將僅需要足以達成抵抗應力之量及覆蓋範圍的勁性材料。

在另一實施例中，藉由調整材料之機械或化學移除，來抗衡已經過非對稱化學強化的玻璃物品的應力不平衡。在此實施例中，可使用拋光或其他機械技術以自玻璃物品最佳地移除應力。替代地，玻璃物品的應力不平衡之態樣可藉由將部分浸沒於化學移除浴（例如，HF浴）中予以移除。在該化學移除浴中非有問題的玻璃表面可被密封而免於HF或僅玻璃表面之選擇性區域暴露於HF。將達成材料之移除以提供具有正確幾何形狀或平坦度的玻璃物品（再次，基於抗衡強化玻璃物品中的整體應力）。

在又另一實施例中，藉由引入額外、局部化、化學強化來抵抗所需之非對稱壓縮應力（用於損壞控制及可靠性）。舉例而言，（先前所描述之）塗層或糊體之使用可併入於非對稱強化玻璃物品中，以抵抗由所需之非對稱化學強化引入之翹曲。在一些態樣中，該塗層或糊體可經圖案化。

本文之實施例亦不僅包括抵抗化學強化之佈置，還包括在玻璃上的化學強化之壓縮表面應力之量及壓縮深度。此處，納入特定壓縮表面應力可作用為加勁障壁，以防止或抵抗由其他非對稱化學強化所引入之翹曲。舉例而言，使用短而峰值之鉀離子進入玻璃物品之表面中可作用以提供一非常淺但是硬的點。這些硬（高壓縮表面應力層）可具有高達60至80之楊氏模數且可用以防止翹曲，在某種意義上，用作為上文論述之勁性材料。

補償含成型之非對稱化學強化

本文之實施例包括組合在玻璃物品上之表面之非對稱強化之優點與玻璃成型的玻璃物品之設計及生產。

如本揭露通篇所描述，非對稱化學強化允許鎖定目標增加玻璃物品之壓縮表面應力及/或玻璃表面之壓縮深度之任一者。在大多數情況中，玻璃物品經校準以具有所意圖效用且最大化玻璃物品之損壞或刮傷保護。此一般需要本文所描述之程序及實施例之一些組合，舉例而言，沿蓋玻璃之周緣增加壓縮深度，其中正常對稱化學強化蓋玻璃之中心。

然而，納入非對稱化學強化會引入應力不平衡至玻璃物品中（注意上文論述之應力分佈）。在足夠的應力不平衡被引入至玻璃物品中的情況中，玻璃物品將翹曲。在玻璃物品中之翹曲一般不利於物品的效用且存在多少非對稱應力可被引入至玻璃物品中的限制。

如前文所論述，可藉由引入相互競爭之應力不平衡來補償所引入之翹曲，舉例而言，在玻璃物品中引入非對稱化學強化以提供效用及提供抵抗應力兩者。然而，本實施例利用玻璃成型程序以最小化由非對稱化學強化所引入之應力不平衡。進一步，玻璃成型提供較勁性玻璃物品，其可經形成以與透過非對稱化學強化所引起的力組合，以產出具有所欲形狀的玻璃物品。

在一實施例中，一玻璃物品經設計以使用玻璃成型來抵抗由非對稱化學強化所引入之應力不平衡。在一態樣中，藉由形成具有合適幾何形狀的玻璃物品來抵抗非對稱化學強化。用於特定應力分佈的合適玻璃物品幾何形狀提供勁度以抵抗由非對稱化學強化程序所引入之應力。在一替代實施例中，非對稱化學強化與玻璃成型組合以提供所欲幾何形狀，舉例而言，強化之翹曲與玻璃成型曲率組合，以產出所欲形狀。

在所欲的玻璃物品形狀需要非均勻剖面形狀或厚度的情況中，對稱化學強化將實際上促成一更廣泛擴延的可能翹曲。非對稱化學強化允許納入所欲壓縮應力層及深度兩者並避免顯著翹曲。玻璃成型與該強化組合以提供一經最佳化玻璃物品。

圖23係繪示可識別並形成具有合適局部勁度之玻璃物品以抵抗所提出之非對稱化學強化的流程圖2300。所形成之玻璃2302可經受CNS及拋光2304。接著，該玻璃物品經受引入非對稱化學強化所需要之各種步驟，包括例如使用障壁層、糊體、熱等（2306、2308、2310、2312、2314及2316）。具有增強勁度之經形成玻璃物品可被處理多次以獲得經高度校準之表面或表面。

基於應力分散之最佳化玻璃物品設計

本文之實施例包括用於針對特定用途使用任何下列之一或多者來校準玻璃物品之強度之程序：預加熱玻璃物品至較高玻璃密度；修改玻璃物品之邊緣幾何形狀以最大化幾何強化；使用遮蔽、離子障壁或限制塗層的經修改化學強化；使用離子增強糊體及熱進行化學強化；熱輔助該化學強化；使用電場及熱之經引導或偏好的離子擴散；引入預應力至目標物品；及調節在非對稱製備玻璃物品中所發現之應力。

校準亦可發生在玻璃製造程序期間，舉例而言，透過在包覆層中之玻璃之差異強化、透過識別在起始玻璃中之實用的離子梯度及濃度、及透過將玻璃物品熔融在一起，及類似者。

本文中之態樣利用上述實施例之各者來校準在垂直軸及水平軸上具有預算量應力之玻璃物品。預算及不規則應力允許佈置玻璃物品之前、後、頂側及邊緣上之預定硬度及深度之壓縮應力層，以最佳化玻璃物品之可靠性及使玻璃物品安全地用於其意圖用途兩者。亦可藉由其他材料或藉由玻璃本身之幾何形狀來抵抗應力輸入，來抵銷在玻璃物品中之預算不規則應力。此尤其實用於當成品玻璃物品經設計成平坦或其他鎖定目標之幾何形狀時。依此方式，舉例而言可針對其意圖用途來評估玻璃蓋，即：在物品的頂部表面、底部表面、邊緣等上需要多少表面壓縮應力；在這些區之各者處，壓縮應力需要延伸多深；這些壓縮應力需求將導致多少拉張強度；將導致多少拉張強度；單單使用化學強化是否可平衡所需之應力；是否可使用玻璃成型；及類似者。接著，利用本文之實施例以執行校準，以提供具有最大化或最佳化值的高效用玻璃蓋。

下列實例僅係供闡釋性用途且非意圖限制本揭露之範疇。

實例

用以補償非對稱化學強化的玻璃成型

在離子交換化學強化中之壓縮深度與玻璃物品抵抗由損壞誘發之失效之能力互相關。鑑於此，壓縮深度最大化係生產在攜帶型電子裝置中使用之更耐用且可靠的玻璃之重要驅動力。

一旦離子已擴散通過玻璃物品之厚度，在玻璃中之壓縮深度飽和。此展示非對稱強化可用以達成更深的壓縮深度，且藉此促進玻璃物品抵抗失效的能力。進一步，雖然非對稱強化經由在玻璃物品中之應力不平衡而引入翹曲，然而可藉由使用玻璃成型來補償該翹曲。

使用玻璃成型包括使用較勁性的蓋玻璃設計，以及形成一蓋玻璃幾何形狀以補償該引入之非對稱翹曲。舉例而言，玻璃成型可用以補償或加劇非對稱化學強化應力，以確保組合之程序導致所欲的最終部件形狀。

可藉由使用本文所描述之非對稱化學強化程序之一或多者來實施壓縮深度至蓋玻璃中。

由於非對稱化學強化有利於蓋玻璃設計，所以使用玻璃成型以校正及維持起因於設計具有非對稱強化之材料的應力不平衡。

圖24至圖29繪示一種此類非對稱化學強化及玻璃成型程序。

在圖24中，獲得一玻璃蓋且玻璃蓋經受CNC以適配其基本設計需要。一剖面圖展示初始蓋玻璃幾何形狀。圖24展示可使用玻璃成型以在蓋玻璃2400之末端處引入一彎曲2402(經由彎曲應力)。請注意，此成型之玻璃之對稱化學強化將導致一高度翹曲之玻璃物品，而且幾乎沒有價值。

在圖25中，蓋玻璃2500可經受進一步CNC及拋光以進一步製備該蓋玻璃。接下來，在圖26中，蓋玻璃2600之底部平坦表面2602(至多至所形成之彎曲)塗佈有一層離子交換擴散障壁(SiN 2604)。SiN將顯著地制離子擴散通過蓋玻璃之平坦底部表面。此將進一步確保其所覆蓋表面維持實質上平坦。

在圖27A及圖27B中，依據本文所描述之化學強化程序處理經形成且部分遮蔽之蓋玻璃。如自圖27A可見，玻璃2700之一剖面指示該蓋玻璃之頂部表面2702具有藉由鉀2703之擴散所形成的壓縮層深度DoL。用SiN塗佈的底部表面2704如預期地不具有或具有非常小的化學強化。圖27B展示所形成之蓋玻璃2700之狀態的剖面圖。

圖27C係相對應之應力分佈，其中玻璃蓋2700之頂部表面2702展現高壓縮應力及顯著DoL，且其中無強化之底部蓋2704展現無壓縮及僅拉張應力(其起因於平衡在頂部表面之應力)。

圖28A及圖28B繪示在玻璃蓋2800之底部表面2802上的SiN層可被氧化成SiO₂ 2803，其不再是對化學強化的完全障壁。對所形成之玻璃執行第二輪化學強化，以提供在圖28A中所展示之剖面圖。請注意，底部表面2802現在包括一淺壓縮層2804，同時頂部表面2806已進一步增強而具有較高表面壓縮(圖28B)。

最後，圖29A及圖29B繪示最終蓋玻璃2900，其包括一蓋玻璃幾何形狀以互補來自一系列化學強化程序的非對稱應力分佈。該蓋玻璃具有優異的頂部蓋表面壓縮2902及DoL，由幾何形狀及高壓縮應力與底部表面2904之有限DoL所匹配(請參見圖29B)。

圖29C係相對應之應力分佈，其中玻璃蓋2900之頂部表面2906展現高表面壓縮2908。底部表面2910展現某量之表面壓縮2912，其對應於化學強化之較低容差。蓋玻璃2900具有一對應但是經預算之量之拉張應力2914，以抵銷頂部及底部非對稱表面壓縮。

為了解說用途，前文說明使用特定命名法以提供對所描述實施例之徹底理解。然而，所屬技術領域中具有通常知識者將明白，特定細節非實踐所描述之實施例所必要的。因此，提出本文描述之特定實施例之前文說明係為了闡釋及說明用途，而非意圖窮舉或使實施例限於所揭示之精確形式。所屬技術領域中具有通常知識者將明白，鑑於前文教導進行許多修改及變化係可行的。

21–21’‧‧‧線

100‧‧‧玻璃物品

102‧‧‧前表面

103‧‧‧電子裝置

104‧‧‧頂部表面

106‧‧‧底部表面

108‧‧‧側表面

110‧‧‧邊緣

200‧‧‧玻璃強化程序

202‧‧‧步驟

204‧‧‧步驟

206‧‧‧步驟

300‧‧‧用於強化根據本文之實施例之一玻璃物品之實施例

302‧‧‧玻璃物品

304‧‧‧第一浴

306‧‧‧鈉溶液

308‧‧‧第二浴

310‧‧‧鉀溶液

400‧‧‧玻璃物品

402‧‧‧化學強化層；強化壓縮層

404‧‧‧非化學強化內部部分

405‧‧‧鈉

406‧‧‧鉀(K)離子

500‧‧‧玻璃

502‧‧‧玻璃；起始玻璃晶格結構

506‧‧‧容積

508‧‧‧容積

600‧‧‧玻璃物品

602‧‧‧目標或預定區

604‧‧‧局部加熱（箭頭）

608‧‧‧經緻密化玻璃表面；經緻密化玻璃

610‧‧‧非經緻密化玻璃表面；非經緻密化玻璃

612‧‧‧化學強化

700‧‧‧表面

702‧‧‧玻璃蓋

704‧‧‧初始壓縮應力

706‧‧‧交越

708‧‧‧初始中心張力

714‧‧‧玻璃物品

716‧‧‧頂部表面

718‧‧‧底部表面

720‧‧‧拉張力

800‧‧‧流程圖

802‧‧‧步驟

804‧‧‧步驟

806‧‧‧步驟

808‧‧‧步驟

900‧‧‧玻璃物品

901‧‧‧壓縮

902‧‧‧表面區域

903‧‧‧壓縮

904‧‧‧玻璃厚度

906‧‧‧整個玻璃內部部分；橫跨或遍及玻璃物品

1000‧‧‧塗層

1002‧‧‧玻璃蓋

1004‧‧‧邊緣及隅角

1100‧‧‧塗層類型；一系列塗層；塗層

1102‧‧‧塗層類型；一系列塗層；塗層

1104‧‧‧塗層類型；一系列塗層；塗層

1106‧‧‧頂部表面

1108‧‧‧底部表面

1110‧‧‧玻璃蓋

1112‧‧‧表面

1114‧‧‧邊緣

1116‧‧‧邊緣；離子併入區域

1118‧‧‧離子併入區域

1120‧‧‧離子併入區域；中心區

1200‧‧‧離子糊體

1202‧‧‧前表面

1204‧‧‧後表面

1206‧‧‧蓋玻璃

1300‧‧‧離子浴

1302‧‧‧前表面

1304‧‧‧玻璃物品

1306‧‧‧正電極

1308‧‧‧負電極

1310‧‧‧外部電路

1312‧‧‧箭頭（離子流動）

1314‧‧‧後表面

1316‧‧‧局部化微波輻射

1318‧‧‧被加熱且與電場中離子對應之區

1320‧‧‧未加熱但是與電場中離子對應之區

1322‧‧‧未加熱亦未與電場中離子對應之區

1400‧‧‧玻璃物品

1400'‧‧‧玻璃物品；經彎曲玻璃物品

1400''‧‧‧玻璃物品；經化學強化玻璃物品

1400'''‧‧‧玻璃物品；完成之玻璃物品；經化學強化玻璃物品

1402‧‧‧外表面

1404‧‧‧內表面

1406‧‧‧離子交換塗層；強化區域

1500‧‧‧非對稱強化玻璃物品

1502‧‧‧玻璃物品包覆層

1504‧‧‧化學強化浴

1600‧‧‧流程圖

1602‧‧‧步驟

1604‧‧‧步驟

1606‧‧‧步驟

1608‧‧‧步驟

1610‧‧‧步驟

1704‧‧‧蓋片材

1706‧‧‧闡釋性化學強化；裂紋位置；應力

1708‧‧‧闡釋性化學強化

1710‧‧‧隅角損壞

1800‧‧‧張力點

1802‧‧‧高表面應力點

1900‧‧‧流程圖

1902‧‧‧操作

1904‧‧‧操作

1906‧‧‧操作

1908‧‧‧操作

2000‧‧‧流程圖

2002‧‧‧操作

2004‧‧‧操作

2006‧‧‧操作

2008‧‧‧操作

2100‧‧‧蓋玻璃

2102‧‧‧第一區

2104‧‧‧第二區

2106‧‧‧第三區

2200‧‧‧離子

2300‧‧‧流程圖

2302‧‧‧步驟

2304‧‧‧步驟

2306‧‧‧步驟

2308‧‧‧步驟

2310‧‧‧步驟

2312‧‧‧步驟

2314‧‧‧步驟

2316‧‧‧步驟

2400‧‧‧蓋玻璃

2402‧‧‧彎曲；底部表面

2500‧‧‧蓋玻璃

2600‧‧‧蓋玻璃

2602‧‧‧底部平坦表面

2604‧‧‧SiN(離子交換擴散障壁)

2700‧‧‧玻璃；蓋玻璃

2702‧‧‧頂部表面

2703‧‧‧鉀

2704‧‧‧底部表面；底部蓋

2800‧‧‧玻璃蓋

2802‧‧‧底部表面

2803‧‧‧SiO₂

2804‧‧‧淺壓縮層

2806‧‧‧頂部表面

2900‧‧‧最終蓋玻璃

2902‧‧‧頂部蓋表面壓縮

2904‧‧‧底部表面

2906‧‧‧頂部表面

2908‧‧‧高表面壓縮

2910‧‧‧底部表面

2912‧‧‧表面壓縮

2914‧‧‧拉張應力

C‧‧‧曲率

CS‧‧‧壓縮表面應力

CS'‧‧‧經降低壓縮表面應力

CT‧‧‧初始中心張力

CT'‧‧‧經降低中心張力

DoL‧‧‧壓縮應力層深度；深度；層深度

T‧‧‧玻璃蓋之厚度

Y‧‧‧厚度

經由以下結合附圖的實施方式可更易於理解本揭露，其中相似元件符號指稱相似結構組件，而其中： ［圖1］展示根據本文之實施例之一玻璃物品的圖式。 ［圖2］係根據本文之實施例之一玻璃強化程序的流程圖。 ［圖3］展示根據本文之實施例之一玻璃強化系統。 ［圖4A］係根據本文之實施例之已經過對稱化學處理之一玻璃蓋的剖面圖。 ［圖4B］係已經過對稱化學處理一玻璃蓋的剖面圖，如所展示以包括已根據本文之實施例植入鉀離子於其中的一化學處理部分。 ［圖5A］係用於玻璃之一晶格結構的圖式。 ［圖5B］係用於相對應之經緻密化玻璃之一晶格結構的圖式。 ［圖6］係一玻蓋璃之一部分剖面圖的圖式，其展示經緻密化玻璃之兩個區。 ［圖7A］係根據本文之實施例之一玻蓋璃之一部分剖面圖的圖式，其展示一張力/壓縮應力分佈。 ［圖7B］係根據本文之實施例之一玻蓋璃之一部分剖面圖的圖式，其展示一經縮減張力/壓縮應力分佈。 ［圖7C］係根據本文之實施例之一玻蓋璃之一部分剖面圖的圖式，其展示一非對稱張力/壓縮應力分佈。 ［圖8］係根據本文之實施例之非對稱玻璃強化的流程圖。 ［圖9］係已經過非對稱化學處理之一玻璃蓋的剖面圖。 ［圖10］係具有施用至中心部分之一SiN塗層、同時邊緣及隅角部分維持未塗佈的一蓋玻璃。 ［圖11A］係具有施用至頂部表面及底部表面之塗層之一組合之一玻璃蓋的剖面圖。 ［圖11B］係一玻璃蓋的剖面圖，其繪示在圖11A中所描述之塗層實施例。 ［圖12A及圖12B］繪示在一蓋玻璃之前表面及後表面上使用高離子濃度之糊體。 ［圖13］展示根據本文之實施例之一替代玻璃強化系統。 ［圖14A至圖14E］繪示根據本文之實施例之用以化學強化一預彎曲玻璃之處理。 ［圖15］展示根據本文之實施例之用於包覆積層玻璃物品之一玻璃強化系統。 ［圖16］係使用非對稱玻璃處理之玻璃物品生產的流程圖。 ［圖17A及圖17B］繪示在潛在裂紋點(fracture spot)處進行化學強化以最小化裂紋傳播。 ［圖18］係根據本文之實施例之一裂紋型樣應力標繪圖。 ［圖19］係玻璃物品生產的流程圖，其中玻璃物品具有不同化學強化之至少三個區。

〔圖20〕係蓋玻璃生產的流程圖，其中玻璃物品在其隅角處具有最大量之化學強化、沿其周緣側邊緣具有較少量之化學強化、及在玻璃之其餘部分中具有最少量之化學強化。

〔圖21〕展示根據本文之實施例之一蓋玻璃的圖式。

〔圖22〕展示在圖19中之隅角的剖面圖以繪示非對稱化學強化。

〔圖23〕係根據本文之實施例之運用玻璃成型技術來補償非對稱化學強化的流程圖。

〔圖24〕繪示根據本文之實施例之經形成為一預定幾何形狀之一玻璃物品。

〔圖25〕繪示根據本文之實施例之一玻璃物品在形成之後經受CNC及拋光。

〔圖26〕繪示根據本文之實施例之玻璃物品在形成及CNC之後局部塗佈有一擴散障壁(SiN)。

〔圖27A及圖27B〕繪示根據本文之實施例之圖12之玻璃物品之非對稱化學強化。

〔圖27C〕係根據在圖23A中所展示之玻璃物品的應力分佈。

〔圖28A及圖28B〕繪示根據本文之實施例之在一玻璃物品上之SiN層氧化成SiO₂。

〔圖29A及圖29B〕繪示根據本文之實施例之對一經形成玻璃物品進行的非對稱化學強化。

〔圖29C〕係根據在圖29A中所展示之玻璃物品的應力分佈。

［圖30A及圖30B］繪示根據本文之實施例之對一經形成玻璃物品進行的非對稱化學強化。 ［圖30C］係根據在圖25A中所展示之玻璃物品的應力分佈。

在附圖中使用的交叉影線(cross-hatching)或陰影係大致上提供用來闡明相鄰元件之間之邊界並且亦有助於圖式之辨識。據此，交叉影線或陰影之存在或不存在皆非表達或指示對於附圖中繪示的任何元件的特定材料、材料性質、元件比例、元件尺寸、相似繪示之元件的通用性，或任何其他特性、屬性或性質的偏好或需求。

此外，應理解，在附圖中提供的各種特徵及元件（及其集合與群組）的比例及尺寸（相對或絕對）以及彼等之間呈現之邊界、離距及定位關係僅僅為了有助於理解本文描述之各種實施例，並且據此，非必然按比例呈現或繪示，並且非意圖指示對於所繪示實施例的偏好或需求而排除參考其描述之實施例。

Claims (40)

1. 一種玻璃物品，其包含：對應於該玻璃物品之周緣部分之第一區，該第一區包含形成於該玻璃物品中之彎曲，且具有沿著該玻璃物品之第一厚度延伸之第一應力型樣；及對應於該玻璃物品之中心部分之第二區，其具有沿著該玻璃物品之第二厚度延伸之第二應力型樣；其中第二應力型樣係非對稱的；該第一應力型樣及該第二應力型樣不同，且共同導致壓縮應力不平衡；及形成於該玻璃物品中的該彎曲抵抗該壓縮應力不平衡。
2. 如請求項1之玻璃物品，其中：該第二區包含前表面及後表面；及該第二應力型樣界定：前壓縮應力層，其具有以該前表面為始之第一深度；及後壓縮應力層，其具有以該後表面為始之第二深度，該第二深度較第一深度淺。
3. 如請求項2之玻璃物品，其進一步包含一材料，該材料操作地附接至該玻璃物品之該第二區中之該背表面，藉此抵抗(counteract)該非對稱第二應力型樣，使得該材料及該第二區每一者皆實質上平坦。
4. 如請求項1之玻璃物品，其進一步包含形成在該玻璃中之第三區，該第三區具有第三應力型樣，該第三應力型樣與形成於該玻璃物品中之該彎曲共同抵抗(counteract)由該第一應力型樣及該第二應力型樣導致之該壓縮應力不平衡。
5. 如請求項1之玻璃物品，其中：該玻璃物品係經化學強化，以在該第一區中製造第一壓縮應力層，及在該第二區中製造第二壓縮應力層；在化學強化前，該第一區具有相較於該第二區更緻密之晶格結構；及相對於該第二壓縮應力層，該第一壓縮應力層具有較大的表面壓縮應力及較淺的深度。
6. 如請求項2之玻璃物品，其中該第二應力型樣進一步界定拉張強度區域，其具有之最大拉張強度位於該玻璃之中點及該玻璃物品之該背表面之間。
7. 如請求項2之玻璃物品，其中：該彎曲係局部化至該第一區；且該彎曲之背表面定義出凹型。
8. 一種玻璃物品，其包含多個區，其包括：對應於該玻璃物品之前表面之第一區，其包含沿該前表面之局部化壓縮應力之第一型樣；及對應於該玻璃物品之背表面之第二區，其包含沿該背表面之局部化壓縮應力之第二型樣，該第二型樣與該第一型樣不同，從而非對稱地強化該玻璃物品，並同時維持至少一個預定幾何形狀。
9. 如請求項8之玻璃物品，其中該第一型樣或該第二型樣界定出網格。
10. 如請求項9之玻璃物品，其進一步包含一或多個離子擴散障壁塗層。
11. 如請求項8之玻璃物品，其中該預定幾何形狀具有至少一個實質上平坦側。
12. 如請求項11之玻璃物品，其中該實質上平坦側係該玻璃物品之該前表面。
13. 一種方法，其包含：在玻璃物品之周緣部分形成彎曲；非對稱強化該玻璃物品，以使該玻璃物品包括非對稱之壓縮應力分布，其包含：化學強化對應於該玻璃物品之該周緣部分之第一區，從而造出沿著該玻璃物品之第一厚度延伸之第一應力型樣；及化學強化對應於該玻璃物品之中心部分之第二區，從而造出沿著該玻璃物品之第二厚度延伸之第二應力型樣；其中：該第二應力型樣係非對稱的；該第一應力型樣及該第二應力型樣不同；該彎曲抵抗該非對稱之壓縮應力分布；及該玻璃物品係用於在攜帶型電子裝置中使用。
14. 如請求項13之方法，其中：該第二區之該化學強化之操作形成第二應力型樣，其界定：前壓縮應力層，其具有自該玻璃物品之前表面起算之第一深度，及後壓縮應力層，其具有自該玻璃物品之後表面起算之第二深度，其較該第一深度淺，及該彎曲係局部化至該第一區，且該彎曲之背表面界定出凹型。
15. 如請求項13之方法，其進一步包含：在該第一區之化學強化及該第二區之化學強化之操作前，預加熱該玻璃物品之一部分，從而將該預加熱部分之密度由第一密度增加至較該第一密度大之第二密度。
16. 如請求項13之方法，其進一步包含：在該第一區之化學強化及該第二區之化學強化之操作期間，局部加熱該玻璃物品之一或多個區，藉此促進該玻璃物品之該非對稱強化之操作；及驟冷該玻璃物品。
17. 如請求項13之方法，其進一步包含：操作地附接一材料至該玻璃物品，其中該玻璃物品具有不規則應力；且該材料抵抗因該非對稱之壓縮應力分布所致的變形。
18. 如請求項17之方法，其中：該材料係透明的。
19. 如請求項17之方法，其中：該玻璃物品係一蓋玻璃；且該攜帶型電子裝置係行動電話。
20. 如請求項19之方法，其中：該第一區之化學強化與該第二區之化學強化之操作均包含在該玻璃物品中與鉀離子進行離子交換。
21. 一種用於電子裝置之蓋玻璃，其包含：中心部分；圍繞該中心部分之周緣部分；第一區，其包含一或多個該周緣部分之隅角，且具有第一非對稱應力型樣，其自該蓋玻璃之前表面延伸至後表面；第二區，其包含該周緣部分之其餘部分，其與該第一區相連且具有第二非對稱應力型樣，其自該蓋玻璃之該前表面延伸至該後表面；及第三區，其包含該中心部份，且具有第三非對稱應力型樣，其自該蓋玻璃之該前表面延伸至該後表面；其中：該第一應力型樣、該第二應力型樣及該第三應力型樣彼此不同；該第一區係經較該第二區更大程度之化學強化；且該第二區係經較該第三區更大程度之化學強化。
22. 如請求項21之蓋玻璃，其中該第一應力型樣、該第二應力型樣及該第三應力型樣中每一者，在該前表面具有比在該後表面更大之壓縮應力層厚度。
23. 如請求項22之蓋玻璃，其中在該第一區中的該蓋玻璃之至少一部分界定一彎曲邊緣。
24. 如請求項23之蓋玻璃，其中該第一應力型樣具有在該前表面之第一表面壓縮應力；該第二應力型樣具有在該前表面之第二表面壓縮應力；且該第一表面壓縮應力超過該第二表面壓縮應力。
25. 如請求項24之蓋玻璃，其中：該第三應力型樣具有在該前表面之第三表面壓縮應力；且該第二表面壓縮應力超過該第三表面壓縮應力。
26. 如請求項25之蓋玻璃，其中在該第三區中的外部表面之一部分實質上平坦。
27. 如請求項21之蓋玻璃，其中：該第一區界定第一邊緣；該第二區界定第二邊緣；且該第一邊緣及該第二邊緣形成斜角。
28. 一種電子裝置，其包含：外殼；顯示器，其經定位成至少部分在該外殼內；及蓋玻璃，其定位在該顯示器上方且界定至少三個區，包含第一區、第二區及第三區，其中：該第一區包含第一非對稱應力型樣，其沿該蓋玻璃之第一厚度延伸；該第二區包含第二非對稱應力型樣，其沿該蓋玻璃之第二厚度延伸；該第三區包含第三非對稱應力型樣，其沿該蓋玻璃之第三厚度延伸；且該第一非對稱應力型樣、該第二非對稱應力型樣，及該第三非對稱應力型樣各不相同，並協力抑制跨該蓋玻璃之破裂傳播。
29. 如請求項28之電子裝置，其中：該第一區對應於該蓋玻璃之周緣部分；該第二區對應於該蓋玻璃之中心部分；及該第三區位於該第一區及該第二區之間。
30. 如請求項29之電子裝置，其中：該蓋玻璃包含沿著該蓋玻璃之周緣的周緣部分；該至少三個區之第一區對應於該蓋玻璃之該周緣部分之一或多個隅角；該至少三個區之第二區對應於該蓋玻璃之該周緣部分之其餘部分；且該第一區及該第二區形成相連區域。
31. 如請求項28之電子裝置，其中：該至少三個區之第三區被由該第一區及該第二區所形成之該相連區域所圍繞且與該相連區域共用一共同平面；且該第三區具有實質上平坦之一外部表面。
32. 一種方法，其包含：在第一區中化學強化一玻璃物品；在第二區中化學強化該玻璃物品；及在第三區中化學強化該玻璃物品，其中：該第一區具有第一非對稱應力型樣，其自該玻璃物品之前表面延伸至後表面，並在該前表面具有第一壓縮應力；該第二區具有第二非對稱應力型樣，其自該玻璃物品之前表面延伸至後表面，並在該前表面具有第二壓縮應力；該第三區具有第三非對稱應力型樣，其自該玻璃物品之前表面延伸至後表面，並在該前表面具有第三壓縮應力；該第一壓縮應力超過該第二壓縮應力；且該第二壓縮應力超過該第三壓縮應力。
33. 如請求項32之方法，其中在該第一區中非對稱強化該玻璃物品包含：與施加鉀鹽至該第二區之速率相比，依較大速率施加該鉀鹽至該第一區。
34. 如請求項32之方法，其中在該第二區中非對稱強化該玻璃物品包含：與施加鉀鹽至該第三區之一速率相比，依一較大速率施加該鉀鹽至該第二區。
35. 如請求項34之方法，其中在該第三區中非對稱強化該玻璃物品包含：施加鉀鹽使得該第三區之一外部表面維持實質上平坦。
36. 如請求項35之方法，其中該第三區之該外部表面係該玻璃物品之一頂部表面。
37. 如請求項32之方法，其進一步包含：熱加熱(thermally heating)該玻璃物品之該第一區至一溫度，使得：與在無該熱加熱的情況下藉由在該第一區中非對稱強化該玻璃物品所誘發的一應力相比較，該第一應力因該熱加熱而增加。
38. 如請求項37之方法，其中該溫度低於該玻璃物品之一緻密化溫度(densification temperature)。
39. 如請求項37之方法，其中該溫度高於該玻璃物品之一緻密化溫度。
40. 如請求項39之方法，其中藉由微波加熱或雷射加熱來執行該熱加熱。