含可光机械加工层的熔合拉制的玻璃层叠结构的机械加工的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请要求2013年3月13日提交的美国申请系列第13/798479号以及2013年 2月28日提交的美国临时申请系列第61/770454号的优先权，本文以其为基础并将其全文 通过引用结合于此。
技术领域
[0002] 本发明一般地涉及熔合拉制的玻璃层叠结构，更具体地，涉及对包含至少一层可 光机械加工（photomachinable)层的恪合拉制的玻璃层叠结构进行机械加工的方法。
【背景技术】
[0003] 熔合拉制的芯-包覆玻璃层叠体在电子领域和光学工业领域具有许多用途。形成 通过层叠体的结构（例如孔和通孔）会是困难且不精确的，特别是采用诸如激光钻孔之类 的技术。因此，对于具有适于产生简单和复杂结构（包括但不限于孔和通孔）的性质的熔 合拉制的芯-包覆玻璃层叠体存在持续需求，还对于将结构机械加工成熔合拉制的芯-包 覆玻璃层叠体的方法存在持续需求。
【发明内容】
[0004] 根据各个实施方式，揭示了对玻璃结构进行机械加工的方法。根据各个实施方式 的方法可用于如下玻璃结构，包括但不限于，熔合拉制的层叠体，其具有插入第一包覆层和 第二包覆层之间的芯层。在熔合拉制的层叠体中，芯层可由具有芯光敏性的芯玻璃组合物 形成，第一包覆层可由具有第一包覆光敏性的第一包覆玻璃组合物形成，所述第一包覆光 敏性不同于所述芯光敏性，以及第二包覆层可由具有第二包覆光敏性的第二包覆玻璃组合 物形成，所述第二包覆光敏性不同于所述芯光敏性。芯层、第一包覆层和第二包覆层中的至 少一个是可光机械加工层。方法可包括将熔合拉制的层叠体中的至少一层可光机械加工层 的至少一个选定区域暴露于紫外辐射，持续一段预定的暴露时间；对玻璃结构进行加热，直 至所述至少一个选定区域在可光机械加工层中形成结晶材料的结晶区域；以及选择性地从 可光机械加工层去除结晶区域。
[0005] 在以下的详细描述中提出了本文中描述的实施方式的其他特征和优点，其中的部 分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以 下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的本发明而被认识。
[0006] 应理解的是，前面的一般性描述和以下的详细描述介绍了各种实施方式，用来提 供理解要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各种实施方 式的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图以图示形式说 明了本文所述的各种实施方式，并与说明书一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。
【附图说明】
[0007] 图1示意性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的玻璃结构的截面 图；
[0008] 图2示意性显示用于制造图1的玻璃结构的熔合拉制法；
[0009] 图3A-3D示意性显示用于对图1的玻璃结构进行机械加工的方法的实施方式；
[0010] 图4A-4B示意性显示在图3D的玻璃结构上执行的额外的机械加工步骤的实施方 式；
[0011] 图5A-?示意性显示在图3D的玻璃结构上执行的额外的机械加工步骤的实施方 式，其中，图5A和5B联合显示一个实施方式，图5A、5C和联合显示另一个实施方式；
[0012] 图6A-6E示意性显示在图4A的玻璃结构上执行的离子交换过程的实施方式；
[0013] 图7A-7E示意性显示用于对图1的玻璃结构进行机械加工的方法的实施方式，其 中，芯层的光敏性高于包覆层；
[0014] 图8A-8F示意性显示用于对图1的玻璃结构进行机械加工，以形成包括通孔的复 杂结构的方法的实施方式；
[0015] 图9A-9B示意性显示用于对图1的玻璃结构进行机械加工的方法的实施方式中执 行的表面粗糙化步骤；以及
[0016] 图10A-10E示意性显示用于对图1的玻璃结构进行机械加工的方法的实施方式， 其中，玻璃结构被加工成可用于触摸界面的组件。
【具体实施方式】
[0017] 下面详细参考对玻璃结构进行机械加工的方法的实施方式。首先，将参考图1和 2对玻璃结构自身进行描述。参考图3A-10E，描述了对玻璃结构进行机械加工的各个方法。
[0018] 本文所用术语"液相线粘度"指的是玻璃组合物在其液相线温度下的剪切粘度。
[0019] 本文所用术语"液相线温度"指的是玻璃组合物发生失透的最高温度。
[0020] 本文所用术语"CTE"指的是玻璃组合物在约为20-300°C温度范围的平均的热膨 胀系数。
[0021] 当使用术语"基本不含"来描述玻璃组合物中不存在一种特定氧化物组分时，指的 是该组分以小于约1摩尔％的痕量作为污染物存在于玻璃组合物中。
[0022] 对于本文所述的玻璃组合物作为玻璃结构的组分时，玻璃组合物的组成组分（例 如Si0 2、Al203以及Na2O等）的浓度是基于氧化物的摩尔百分数（摩尔％ )给出的，除非另 有说明。本文所述的玻璃组合物的液相线粘度使得它们适合用于熔合拉制法，特别是用作 熔合层叠法中的玻璃包覆组合物或玻璃芯组合物。除非另有说明，否则本文所用术语"玻 璃"和"玻璃组合物"同时包括了玻璃材料和玻璃陶瓷材料，作为这两类材料的通常理解。 类似地，术语"玻璃结构"应理解为包括含有玻璃和/或玻璃陶瓷的结构。
[0023] 下面将描述用于对玻璃结构进行机械加工的方法中的玻璃结构的例子。下面将描 述用于对玻璃结构进行机械加工的方法的实施方式。参见图1，适合用于熔合拉制法的玻璃 组合物（包括但不限于本文所述的那些）可用于形成制品，例如如图1的截面图示意性所 示的玻璃结构100。玻璃结构100通常包括由芯玻璃组合物形成的芯层102。可将芯层102 插入到一对包覆层之间，例如第一包覆层104a和第二包覆层104b之间。第一包覆层104a 和第二包覆层l〇4b可分别由第一包覆玻璃组合物和第二包覆玻璃组合物形成。在一些实 施方式中，第一包覆玻璃组合物和第二包覆玻璃组合物可以是相同材料。在其他实施方式 中，第一包覆玻璃组合物和第二包覆玻璃组合物可以是不同材料。
[0024] 图1显示芯层102,其具有第一表面103a和与第一表面103a相对的第二表面 103b。第一包覆层104a与芯层102的第一表面103a直接熔合，第二包覆层104b与芯层 102的第二表面103b直接熔合。玻璃包覆层104a、104b与芯层102融合，且在芯层102和 包覆层104a、104b之间不设置任意额外材料，例如粘合剂、聚合物层或涂层等。因此，芯层 102的第一表面103a与第一包覆层104a直接相邻，芯层102的第二表面103b与第二包覆 层104a直接相邻。在一些实施方式中，通过熔合层叠法来形成芯层102和玻璃包覆层104a、 104b。可在芯层102和包覆层104a之间，或者在芯层102和包覆层104b之间，或者上述两 种情况下，形成扩散层（未显示）。
[0025] 在一些实施方式中，本文所述的玻璃结构100的包覆层104a、104b可由第一玻璃 组合物形成，所述第一玻璃组合物具有平均包覆热膨胀系数CTE ta，芯层102可由第二、不 同的玻璃组合物形成，所述第二、不同的玻璃组合物具有平均热膨胀系数CTEs。在一些实 施方式中，包覆层l〇4a、104b的玻璃组合物的液相线粘度至少为20千泊。在一些实施方式 中，芯层102和包覆层104a、104b的玻璃组合物的液相线粘度小于250千泊。
[0026] 具体地，根据本发明的一些实施方式的玻璃结构100可由熔合层叠法形成，例如 美国专利第4, 214, 886号所述的方法，其通过引用结合入本文。参见图2,作为举例和进一 步描述，用于形成层叠玻璃制品的层叠熔合拉制设备200可包括上等压槽202,其位于下等 压槽204的上方。上等压槽202可包括凹槽210,可将熔融的包覆组合物206从熔融器（未 显示）进料到所述凹槽210中。类似低，下等压槽204可包括凹槽212,可将熔融的玻璃芯 组合物208从熔融器（未显示）进料到所述凹槽212中。在本文所述的实施方式中，熔融 的玻璃芯组合物208可以具有合适的高液相线粘度，以溢出下等压槽204。
[0027] 随着熔融的玻璃芯组合物208填充槽212,其溢流过槽212并流过下等压槽204的 成形外表面216、218。下等压槽204的成形外表面21