用于电隔离金属体的区域的方法

用于电隔离金属体的区域的方法
【专利摘要】本申请涉及用于电隔离金属体的区域的方法。描述了具有通过非导电部分电分离的导电部分的一体化结构。在一些实施例中，非导电部分由金属氧化物制成。在一些实施例中，该方法涉及适于将在金属基板的选定部分处的整个厚度转化为金属氧化物，从而创建彼此电隔离的金属部分的氧化过程。在一些实施例中，金属基板的厚度在氧化之前在某些区域处被减少，以便提供足够薄的金属，用于穿过整个厚度完全氧化。在一些实施例中，氧化过程涉及等离子体电解氧化过程。在一些实施例中，等离子体集中在用于优先氧化的基板的某些区域处。用于基板的应用包括用于使用射频通信的电子设备的外壳和电气组件。
【专利说明】
用于电隔离金属体的区域的方法
技术领域
[0001]所描述的实施例一般而言涉及通过使金属基板的部分呈现非导电，从而创建彼此电隔离的导电区域来形成一体化结构的方法。这些方法可以在各种应用中使用，包括形成电子设备的电隔离部分，诸如用于电子设备的外壳和壳体。
【背景技术】
[0002]许多计算设备具有外部外壳和具有给设备外壳审美上美观的外观和感觉以及高耐久性的金属表面的覆盖物。计算设备通常还包括任何许多复杂的功能组件。例如，许多移动电话、平板电脑和膝上型电脑具有允许经由射频传输通信的射频天线。
[0003]与计算设备相关联的一个设计挑战是维护用于容纳各种复杂内部组件的金属外壳的光滑和一致性外观。由于金属不是射频穿透的，因此当设备利用射频传输用于通信时，金属通常是比较差的材料选择。此外，金属通常是高电容材料，并且因此不用来覆盖电容触控板、触摸屏以及其它电容传感器。因此，覆盖天线和触摸传感器的外壳的部分通常由诸如塑料或玻璃的非金属材料制成。不幸的是，塑料表面和玻璃表面会具有与金属表面不同的视觉和触觉品质，这会导致在外壳的金属表面中可看到的和触感到的断裂。这些可看到的断裂会损害金属外壳的光滑和连续的外观。

【发明内容】

[0004]本文描述了涉及形成具有被非导电部分分离的电隔离部分的金属结构的各种实施例。在特定的实施例中，使用氧化技术在块状金属基板内形成金属氧化物部分。
[0005]描述了一种用于电子设备的外壳。所述外壳包括一体化结构。所述一体化结构包括由金属形成并且具有通过绝缘部分与第二部分电隔离的第一部分的基板，所述绝缘部分由已经使得呈现电绝缘的金属形成。
[0006]根据另一种实施例，描述了一种用于电子设备的外壳。所述外壳包括通过厚度限定的基板。所述基板具有第一金属部分、第二金属部分和置于所述第一金属部分与所述第二金属部分之间的中间部分。所述基板在所述中间部分处的整个厚度由金属氧化物材料组成，使得第一金属部分与第二金属部分电分离。
[0007]根据另一种实施例，描述了一种氧化金属基板的方法。所述方法包括利用掩模掩蔽金属基板的第一部分和第二部分，使得第一部分与第二部分之间的中间部分是未掩蔽的。所述方法还包括将金属基板浸渍在电解液中。所述方法还包括当浸渍入在电解液中时，向金属基板施加电势。电势足够高以引起放电和形成将金属基板的中间部分转化为金属氧化物材料的相关联的等离子体。金属基板在中间部分处的整个厚度被转化为金属氧化物材料，使得第一部分与第二部分电分尚。
[0008]根据还有的实施例，描述了一种基板，所述基板的特征在于具有厚度。所述基板包括第一金属部分、第二金属部分和置于所述第一金属部分与所述第二金属部分之间的中间部分。中间部分的特征在于是非导电的。所述基板在中间部分处的整个厚度由金属氧化物材料组成，使得第一金属部分与第二金属部分电分离。
[0009]这些和其它实施例将在下面详细描述。
【附图说明】
[0010]通过以下【具体实施方式】并结合附图，本公开内容将容易地被理解，附图中相同的标号指代相同的结构元件。
[0011]图1A-1C示出了可以利用本文所描述的方法形成的电子设备的外壳的后视图。
[0012]图2示出了可以利用本文所描述的方法形成的结构。
[0013]图3A-3D示出了根据一些实施例的、经历氧化过程的基板的一部分的横截面图。
[0014]图4A和4B示出了根据一些实施例的、可以用来执行PEO过程的装置。
[0015]图5示出了根据一些实施例的、在经历氧化过程之后基板的透视图。
[0016]图6A-6D示出了根据一些实施例的、经历预氧化(pre-oxidizing)和氧化过程以实现看起来类似于基板的金属部分的金属氧化物部分的基板的一部分的横截面图。
[0017]图7示出了根据一些实施例的、其中包括利用氧化过程形成的半透明金属氧化物部分的基板。
[0018]图8A-8C示出了根据一些实施例的、已经历预氧化变薄过程的基板的部分的透视横截面图。
[0019]图9示出了根据一些实施例的、指示用于在部件内形成电隔离区域的氧化过程的流程图。
[0020]图10示出了根据一些实施例的、指示用于在部件内形成电隔离区域的高层过程的流程图。
【具体实施方式】
[0021]现在将详细参考在附图中示出的代表性实施例。应当理解，以下说明不是要把实施例限定到一种优选的实施例。相反，它是要涵盖可以包括在如由所附权利要求定义的所述实施例的主旨与范围内的备选方案、修改和等价物。
[0022]以下公开内容涉及在金属基板内形成非导电部分，使得在一体化结构内形成电隔离的导电部分。在一些实施例中，一体化结构通过将非导电材料与导电材料一起共挤和/或模制来形成。在一些实施例中，非导电部分是通过氧化金属基板的选择部分形成的金属氧化物部分。在一些情况下，非导电部分是射频(RF)穿透或透明的，这意味着它们允许RF波基本上不中断地穿过。在一些应用中，使用一体化结构来形成用于包括RF天线的电子设备的夕卜壳。外壳的非导电部分可以允许到和/或来自容纳在外壳内的RF天线的RF通信。
[0023]在其中非导电部分由金属氧化物制成的实施例中，金属氧化物材料可以利用任何合适的技术形成。在一些实施例中，金属氧化物利用一个或多个阳极氧化过程形成。一般地，阳极氧化是涉及将金属基板的一部分，通常金属基板的顶层，转化为相应的金属氧化物层的电解过程。本文所描述的阳极氧化方法可以适于阳极氧化金属基板的选择部分穿过金属基板的整个厚度，而不是只向金属基板提供顶部涂层。以这种方式，相邻的金属部分会变得彼此电隔离。在一些实施例中，氧化过程涉及等离子体电解氧化(PEO)技术。像阳极氧化一样，PEO是电化学过程。但是，与常规的阳极氧化过程相比，PEO通常涉及将较高的电势施加到金属基板。高电势使得发生放电，这导致形成将金属基板氧化为相应的金属氧化物的等离子体。与利用阳极氧化的金属氧化物相比，这通常允许形成具有较大厚度的金属氧化物。在一些实施例中，阳极氧化和PEO过程被组合使用。
[0024]在一些实施例中，金属基板的部分在暴露于氧化过程(例如，阳极氧化或ΡΕ0)之前被掩蔽。未掩蔽的金属基板的部分被氧化并且转化成相应的金属氧化物材料，而掩蔽的部分保持在金属形式。金属基板的未掩蔽部分可以被氧化穿过基板的整个厚度，从而电分离金属部分。在一些PEO实施例中，等离子体集中在基板的某些区域处，使得金属基板的指定部分被氧化。这可以作为掩蔽基板的附加或替代来完成。
[0025]本文所描述的方法非常适合用于提供消费产品的装饰上吸引人和/或功能部分。例如，可以使用本文所描述的方法来形成用于诸如计算机、便携式电子设备、可穿戴电子设备的电子设备的金属外壳或金属外壳的部分以及电子设备配件，诸如由基于CaliforniaCupertino的Apple公司所制造的那些。
[0026]这些和其它实施例在下面参考图1A-10讨论。但是，本领域的技术人员将容易理解，本文相对于这些图给出的详细描述仅仅为了说明的目的，并且不应该被解释为限制。
[0027]可以使用本文所描述的方法来形成具有通过中间的非金属部分彼此分离的电隔离金属部分的金属结构。在一些实施例中，非金属部分由基本上非导电的金属氧化物制成。注意，如本文所使用的，术语“氧化物”和“金属氧化物”、“金属氧化物材料”以及“氧化物材料”可以被互换使用。金属结构可以充当用于许多合适应用中任何应用的装饰性和/或功能构件。
[0028]在一些应用中，金属结构充当电子设备的壳体或外壳。例如，图1A示出了根据本文所描述的一些方法的、在处理之前诸如移动电话的电子设备100的外壳101的后视图。夕卜壳101可以由诸如金属的任何合适的导电材料制成。在一些实施例中，外壳101由可被氧化以形成耐久的金属氧化物的金属材料制成，诸如铝或铝合金。电子设备100可以包括置于壳体101内并且被配置为发送和/或接收RF信号的一个或多个RF天线(未示出)。例如，RF天线可以被放置在靠近电子设备100的端部103和105。在一些实施例中，外壳101被阳极氧化，使得在外壳101的暴露表面上形成保护性和装饰上吸引人的金属氧化物层。
[0029]图1B和IC不出了外壳101的部分被电分尚之后的外壳101。图1B不出了后视图并且图1C示出了外壳101的横截面A-A视图。如所示出的，导电或金属部分102、104和106通过非导电或非金属部分108和110彼此分离。非金属部分108和110也可以被称为电绝缘部分。非金属部分108和110可以是RF透明的，以便允许RF信号到和/或从容纳在外壳101内的(一个或多个)天线的传输。以这种方式，非金属部分108和110有时可以被称为RF窗口、段或线。RF透明材料可以是非导电材料，诸如玻璃、塑料或陶瓷(例如金属氧化物)。可以使用本文所描述的方法来形成与金属部分102、104和106—体化形成的非金属部分108和110。例如，非金属部分108和110可以利用挤压工艺与金属部分102、104和106共挤。在一些实施例中，非金属部分108和110以及金属部分102、104和106利用模制工艺被模制在一起。在一些实施例中，共挤和模制操作被组合使用。共挤和/或模制工艺可以被定制，使得非金属部分108和110以及金属部分102、104和106之间的任何缝隙在视觉上和触觉上对电子设备100的用户不可感知。例如，外壳101可以在共挤和/或模制工艺之后进行光洁处理，以使非金属部分108和110以及金属部分102、104和106的厚度变化平滑。
[0030]在一些实施例中，非金属部分108和110通过利用诸如阳极氧化或PEO的氧化过程将外壳101的选定部分转化为相应的金属氧化物来形成。金属氧化物通常是非导电的并且足够RF透明，以允许RF信号从其穿过，并且因此可以被用作用于设备100的合适的RF窗口或分段材料。由于氧化过程是转化过程，因此非金属部分108和110可以与金属部分102、104和106整体形成，使得非金属部分108和110以及金属部分102、104和106之间的过渡几乎是无缝的。这可以改善外壳101的外观和感觉。此外，用于形成外壳101的制造过程可以被简化，这是因为外壳101可以由单个金属片而不是三个单独的片形成。即，用于形成外壳101的常规方法可以包括形成金属部分102、104和106，然后将金属部分102、104和106与非金属部分108和110耦合在一起。作为对照，氧化过程会涉及以单个金属基板开始，并且在不将金属部分102、104和106切割成单独的片的情况下氧化外壳101的部分。这也可以消除与不匹配的外观金属部分102、104和106有关的问题。
[0031]注意，RF透明非金属部分108和110以及金属部分102、104和106的形状并不限于在图1A-1C中所示出的那些。即，非金属部分108和110以及金属部分102、104和106的形状可以取决于设计要求而变化。例如，非金属部分108和110可以包括部分102和106，使得部分102和106是非导电的和/或RF透明的。
[0032]也可以使用本文所描述的方法来形成其它类型的金属结构。例如，可以使用本文所描述的方法来形成通过金属氧化物被彼此隔离的金属部分的布置。图2示出了可以利用本文所描述的方法形成的部件或结构200。结构200可以是较大电子设备的电子组件的一部分。结构200包括金属基板201，其可以对应于可以形成耐久氧化物的金属材料，诸如铝或铝合金。在一些实施例中，金属基板201被处理，使得部分202被氧化成相应的非导电金属氧化物材料。非导电部分202可以穿过金属基板201的整个厚度形成，并且可以围绕金属部分204，使得金属部分204彼此电隔离。金属部分204可以以预定的图案进行布置，诸如阵列或网格。例如，金属部分204可以根据传感器阵列进行布置，其中每个金属部分204对应于传感器的位置。非导电部分202电隔离每个金属部分204，使得传感器阵列可以独立地工作。在一些实施例中，金属部分204可以用作按钮传感器。金属部分204之间的形状、尺寸和间隔可以取决于设计选择而变化。
[0033]注意，图1A-1C和2被提供作为本文所描述的技术的示例性实现，并且不意味着限制可以利用本文所描述的技术形成的一体化结构的可能应用和类型的范围。例如，可以使用具有较大区域的基板的金属氧化物部分来覆盖电子设备的电容触控板、触摸屏或其它电容传感器。
[0034]图3A-3D示出了根据一些实施例的、经历氧化过程的基板300的一部分的特写横截面图。图3A示出了基板300，其可以由诸如金属的导电材料制成。在一些实施例中，基板300由铝或铝合金制成。基板300包括第一侧302和相对的第二侧304。在图3B中，基板300的选择部分用掩模306覆盖。在图3B的实施例中，基板300的第一侧302和第二侧304的选择部分用掩模306覆盖，这使得部分308和310被暴露。在其它实施例中，一侧(例如，第一侧302或第二侧304)被完全掩蔽。掩模306可以由可保护基板300被掩模306覆盖的选定部分不在随后的氧化过程中被氧化的任何合适类型的材料制成。在一些实施例中，掩模306由聚合物材料制成。掩模306可以利用任何合适的技术应用到基板300，包括绘制上、喷涂上、旋压上、利用粘合剂贴/粘接上、或者利用热收缩方法。
[0035]在图3C中，暴露部分308和310被氧化并且转化为相应的金属氧化物312。掩模306防止金属部分314和316被氧化，并且因此保持在金属形式。氧化过程可以将基板300的整个厚度318转化为金属氧化物312，从而电分离金属部分314和316。在一些实施例中，氧化过程是阳极氧化过程。这涉及在电解液中浸渍基板300并且施加电压，使得基板300充当对电极的阳极。这导致基板300在第一侧308和第二侧310上的金属材料的转化。注意，在其中一侧(例如，第一侧308或第二侧310)被完全掩蔽的实施例中，氧化将只从一侧发生。在一些实施例中，该过程可以被修改，以提供足够厚的金属氧化物312来包含整个厚度318。例如，基板300的厚度318可以被制成足够薄，以允许利用阳极氧化完全转化。此外，阳极氧化过程参数(例如，电解质类型、电压和/或电流密度)可以被调整，以创建厚的氧化物。
[0036]在一些实施例中，作为阳极氧化过程的替代或附加，使用了PEO过程。如上所述，与常规的阳极氧化过程相比，PEO技术可以形成具有较大厚度的金属氧化物。像阳极氧化一样，PEO是电解过程。但是，与阳极氧化相比，PEO—般使用较高的电压，从而允许更多的基板被转化为其相应的金属氧化物。一些PEO技术的细节在下面进一步详细描述。
[0037]在图3D中，掩模302被去除。金属氧化物部分312不仅可以是非导电的，而且可以是RF透明的。因此金属氧化物部分312可以充当诸如如上所述用于电子设备的外壳的更大结构或部件的RF窗口或段。
[0038]在一些实施例中，金属结构的金属氧化物部分利用等离子体电解氧化(PEO)形成。PEO是涉及创建将金属基板的金属材料氧化为相应的金属氧化物的等离子体的电化学过程。PEO类似于阳极氧化，因为金属基板被电化学氧化。但是，与阳极氧化相比，PEO—般使用较高的电势，使得发生放电，从而导致氧化金属基板的等离子体的形成。与阳极氧化过程相比，PEO过程的较高电势通常允许金属氧化物生长更大的厚度。例如，与通常生长具有几十微米或更小厚度的金属氧化物的阳极氧化相比，可以使用PEO过程来生长具有几十或几百微米或更大厚度的金属氧化物。
[0039]图4A示出了用来根据一些实施例执行PEO过程的装置400。装置400包括构造为保持电解池或诸如碱性溶液的溶液404的储槽402。夹具406被构造为当基板408浸渍在电解液404中时保持基板408。电源410向基板408，即，经由夹具406并且向电解液404提供电流。基板408可以由任何合适的可阳极氧化的材料制成，诸如铝、钛和/或其合金。基板408充当电极并且可由诸如不锈钢的惰性材料制成的储槽402的壁可以充当对电极。在PEO过程期间，基板408的外表面被转化为相应的金属氧化物层。例如，铝和铝合金被转化为氧化铝。
[0040]电源410—般提供相对高的电势，诸如200伏或更高，使得发生放电。这些放电导致氧化和引起金属中的一些转化为相应的金属氧化物的局部等离子体反应。金属氧化物层具有与基板408的基础金属不同的属性。例如，金属氧化物通常比其相应的金属更硬。此外，金属氧化物通常具有良好的耐腐蚀性和耐磨性，并且是非导电的。在一些情况下，结果产生的金属氧化物是结晶形式，并且因此会比利用阳极氧化方法形成的金属氧化物更硬。结果产生的金属氧化物层通常可以生长到比那些利用阳极氧化方法所生长的更厚的厚度。例如，可以生长具有数十或数百微米厚度的金属氧化物层。在一些情况下，可以实现具有大约I毫米厚度的金属氧化物层。
[0041]典型的PEO过程涉及在金属基板上形成金属氧化物层。作为对照，本文所描述的方法可以涉及氧化完全穿过或几乎完全穿过金属基板的厚度。此外，金属基板的选定部分可以被氧化，而不是金属基板的整个表面。图4B示出了根据一些实施例的适于形成金属氧化物的装置400。为简单起见，电源410未示出。夹具406在电解液404内保持基板408并且可以被电接地。基板408的选择部分用掩模412覆盖，掩模412通常是在PEO过程期间抗显著降解的非导电材料。在一些实施例中，掩模412由聚合物材料制成。掩模412可以利用任何合适的技术应用到基板408上，诸如绘制上、喷涂上、旋压上、利用粘合剂贴/粘接上、或者利用热收缩方法来应用。
[0042]掩模412被应用到除了暴露于电解液404的基板408的第一表面414a和相对的第二表面414b以及附连到夹具406的基板408的部分之外的基板408的所有表面。在PEO过程期间，当电源被接通时，在电解液404和基板408之间建立电势。基板408的暴露的第一和第二表面414a和414b经历氧化并且被转化为相应的金属氧化物部分416。例如，由铝或铝合金制成的基板408将被转化为氧化铝材料。被掩膜412覆盖的基板408的部分418不经历氧化过程，并且因此保持在金属形式。氧化过程是向内生长过程，因为金属氧化物材料从基板408的相对表面414a和414b向内生长。
[0043]金属氧化物材料在金属氧化物部分416处的生长可以通过调整施加的电压和/或电流密度以及执行PEO过程的时间段来控制。金属氧化物部分416的厚度也可以部分地取决于基板的几何形状。在一些实施例中，PEO过程被执行，使得对应于金属氧化物部分416的基板408的基本上整个厚度420被转化为金属氧化物材料。这可以被实现，因为PEO过程使得金属的相对大的区域能够被转化为金属氧化物，在一些情况下高达约I毫米或更多。可以通过在PEO过程期间测量从夹具406流动的电流密度确定何时金属氧化物部分416被完全转化。尤其，当在夹具406处测得的电流密度达到零或接近零时，金属氧化物部分416通常被完全转化。
[0044]在一些实施例中，基板408的厚度420被制为足够薄，以允许完全转化为金属氧化物材料。例如，在一些实施例中，基板408具有约0.3毫米或更少的厚度420。在其它实施例中，厚度420可以大于0.3毫米。在其中金属氧化物部分416被完全转化的这些实施例中，基板408包括被非导电和RF透明的金属氧化物部分416分离的导电和RF不透明的金属部分418。除了具有不同的导电性和RF透明度属性之外，金属氧化物部分416具有与金属部分418不同的机械属性，诸如更大的硬度和耐腐蚀/磨损性。此外，由于金属氧化物材料可以具有半透明的品质，因此金属氧化物部分416可以具有与金属部分418不同的外观。但是，在一些实施例中，金属氧化物部分416被改变，以看起来更不透亮并且更像金属部分418，这将在下面更详细描述。在PEO过程完成之后，基板408可以经历一个或多个后PEO过程，诸如机械加工和表面光洁处理操作，以创建最终的部件。
[0045]注意，在图4A和4B中示出的装置400是示例性的并且可以使用其它合适的PEO布置，以便选择性地氧化基板的区域。例如，作为掩蔽基板的部分的附加或替代，PEO装置400可以被布置为在基板408的某些区域中集中等离子体，诸如通过将导电物品靠近基板408的指定表面。
[0046]图5示出了根据一些实施例的、在经历氧化过程之后的基板500的透视图。基板500可以是用于诸如移动电话的电子设备的外壳的一部分。基板500包括通过中间金属氧化物部分510、512、514分离的金属部分502、504、506、508。如果金属氧化物部分510、512、514形成穿过基板500的整个厚度515，则金属部分502、504、506、508将彼此电隔离。此外，金属氧化物部分510、512、514可以是非导电的和RF透明的。因此，在一些实施例中，金属氧化物部分510、512、514可以充当RF窗口或RF透明段/线。由于金属部分502、504、506、508可以彼此电隔离，因此不同的电气组件可以与金属部分502、504、506、508中的每一个电连接，而无需它们自己电连接。例如，电气组件可以利用金属部分502电接地，而无需电连接金属部分504、506和508。
[0047]一直穿过基板500的厚度515形成的金属氧化物部分510、512、514可以以多种方式实现。在一种实施例中，对应于金属部分502、504、506、508的基板500的表面被掩蔽，包括在图5的视图中不可见的第一侧516和相对的第二侧518上的表面。然后，基板500被暴露于氧化过程，使得基板500的部分被转化为金属氧化物部分510、512、514。对于阳极氧化和PEO过程，基板500被浸渍在电解液中。当施加电压时，金属氧化物材料从第一侧516和第二侧518两者向内生长，直到金属氧化物部分510、512、514被完全转化。这类似于以上参考图4B所描述的。在其它实施例中，对应于金属部分502、504、506、508的基板500的表面在第一侧516处被掩蔽，同时第二侧518的全部被掩蔽。以这种方式，当基板500被浸渍在电解液中时，只在第一侧516处的基板的部分被暴露于氧化过程。这使得金属氧化物材料只从第一侧516而不从第二侧518向内生长。在氧化过程完成之后，在第二侧518上的任何未转化的金属材料可以从基板500被机械加工或擦掉，使得金属氧化物部分510、512、514—直穿过厚度515形成。
[0048]如上所述，金属氧化物材料可以具有与金属不同的外观。特别地，与金属相比，金属氧化物材料可以具有更透亮的品质。但是，在一些应用中，期望中间金属氧化物部分510、512、514看起来类似于金属部分502、504、506、508。因此，在一些实施例中，金属氧化物部分510、512、514可以被染色或着色，以在颜色上看起来类似于金属部分502、504、506、508。可替换地或附加地，基板500可以经历一个或多个预氧化过程，以便实现具有与金属部分502、504、506、508类似的着色的金属氧化物部分510、512、514。
[0049]图6A-6D示出了根据一些实施例的、经历预氧化和氧化过程以实现看起来类似于金属部分502、504、506、508的金属氧化物部分510、512、514的基板500的特写横截面图。图6A示出了在执行预氧化过程之后的基板500。特别地，基板500被阳极氧化，使得金属600的暴露表面被转化为阳极氧化层602。可以使用任何合适的阳极氧化过程。在一些实施例中，使用了在本领域中已知作为II型阳极氧化过程的阳极氧化过程，其通常产生具有对许多消费产品应用可接受的耐腐蚀/耐磨损性和装饰性质量的阳极氧化层602。阳极氧化层602的厚度可以取决于应用要求而变化。在一些实施例中，阳极氧化层602每个都是数十微米的厚度或更少。阳极氧化层602可以被染色，以给予阳极氧化层602预先确定的彩色。在一些实施例中，阳极氧化层602的阳极孔隙利用染料或其它类型的着色剂填充，以便向阳极氧化层602赋予预先确定的颜色。在其它实施例中，染色过程在后来执行，诸如在执行后续PEO过程之后。
[0050]在图6B中，掩模604被应用到基板500的部分，以防止暴露于PEO过程。如所示出的，掩模604可以覆盖阳极氧化层602的表面部分。在6C中，基板500暴露于PEO过程，使得金属氧化物部分512在金属部分504和506之间形成。金属氧化物部分512可以被称为PEO氧化层，以将其与阳极氧化层602区分开来。阳极氧化层602的厚度可以足够薄，使得PEO氧化穿过阳极氧化层602发生。由于PEO过程涉及向内转化金属材料，因此阳极氧化层602保持作为金属氧化物部分512以及金属部分504和506的外部层。此外，如果阳极氧化层602被染色，则通过染色赋予阳极氧化层602的颜色也可以被保留。
[0051 ]在图6D中，掩模604从基板500中去除。由于金属氧化物部分512被完全转化为金属氧化物材料，因此金属氧化物部分512是非导电的。金属氧化物部分512的两侧都具有阳极氧化层602，其也是非导电的。因此，对应于金属氧化物部分512的基板500的整个厚度515是非导电的，从而电分离金属部分504和506。如果阳极氧化层602被染色，则赋予阳极氧化层602的颜色可以被保留。但是，在其中可能难以在PEO过程期间在阳极氧化层602内保留染料的一些情况下，可以在阳极氧化层602上执行后PEO染色过程。如果阳极氧化层602被染色，则基板500然后可以具有均匀着色的外观，这在一些应用中可能是所期望的。
[0052]在一些实施例中，利用了金属氧化物材料的半透明品质。例如，图7示出了根据一些实施例的、包括利用氧化过程形成的半透明金属氧化物部分702的基板700。金属氧化物部分702可以利用上述任何合适的氧化过程，诸如阳极氧化、PEO或其组合，穿过基板的整个厚度706形成。例如，金属部分704可以在氧化过程之前被掩蔽，使得金属部分704保持未转化为金属氧化物材料。在一些实施例中，基板700的外表面包括薄的阳极氧化层，如以上参考图5A-5D所描述的。一些金属氧化物材料可以具有半透明品质，这是因为可见光可以至少部分地照射穿过。因此，金属氧化物部分702可以保持未染色，以便保持这种自然半透明品质。在一些应用中，诸如发光二极管的光发射器被置于靠近在半透明金属氧化物部分702附近的基板700的第二侧708。从光发射器发射的一些光可以穿过金属氧化物部分702并且从基板700的第一侧710中可见。以这种方式，金属氧化物部分702可以充当光窗。例如，基板700可以是用于电子设备的外壳的一部分，并且光发射器可以置于外壳内。金属氧化物部分702然后可以是在外壳上装饰上吸引人的发光设计。在一些实施例中，金属氧化物部分702是以标志、文字或其它设计的形状。在一些实施例中，在基板700内形成多个金属氧化物部分 702。
[0053]在一些情况下，在氧化过程之前减少基板的部分的厚度可能是有利的。这可以确保基板的厚度足够薄，以穿过基板的整个厚度完成氧化，同时使基板的其它部分保留较厚，用于结构和/或其它功能目的。为了说明起见，图8A-8C示出了基板800的部分的透视横截面图。基板800包括通过金属氧化物部分810、812、814彼此电隔离的金属部分802、804、806、808。如所示出的，在金属氧化物部分810、812、814处的基板800比在金属部分802、804、806、808处薄。特别地，基板800在金属氧化物部分810、812、814处具有第一厚度822并且在金属部分802、804、806、808处具有第二厚度824。在其它实施例中，金属氧化物部分810、812、814的厚度彼此不同，和/或金属部分802、804、806、808的厚度彼此不同。
[0054]任何合适的技术，诸如在氧化过程之前机械加工和/或蚀刻基板800的部分，可以实现这种不同的厚度。具体而言，在基板800内形成的通道816、818、820，其分别是以金属氧化物部分810、812、814的形状。可以形成通道816、818、820，使得基板800在通道816、818、820内的厚度822具有足够薄以在氧化过程期间在通道816、818、820内提供完全氧化的预先确定的厚度。在一些实施例中，厚度822是大约0.3毫米或更小。在其它实施例中，厚度822大于0.3毫米。在一些实施例中，通道816、818、820是弯曲的或锥形的，如在图88和8(:中所示。金属部分802、804、806、808的厚度824可以取决于设计选择而变化，诸如基板800的足够的结构完整性所需要的。
[0055]在形成通道816、818、820之后，金属部分802、804、806、808被掩蔽。在一些实施例中，通道816、818、820内的基板800的表面的部分也被掩蔽。然后，基板800暴露于产生可以穿过基板800的整个厚度822形成的金属氧化物部分810、812、814的氧化过程。诸如以上所述，氧化过程可以包括阳极氧化、PEO或阳极氧化和PEO过程的组合。
[0056]图9示出了根据一些实施例的、指示用于利用一个或多个氧化过程在部件内形成电隔离区域的过程的流程图900。在902中，可选地在金属基板上执行一个或多个预氧化处理。金属基板可以包括能够形成耐久金属氧化物的任何合适的材料，诸如铝和/或钛。在一些实施例中，执行机械加工操作和/或光洁处理操作，以向金属基板提供形状。在一些实施例中，使金属基板的部分变薄，使得变薄的部分可以在随后的氧化过程期间被完全氧化。例如，按照随后形成的金属氧化物部分的形状成形的通道可以在金属基板内形成。在一些实施例中，使要被氧化的金属基板的部分变薄至大约0.3毫米或更少。在一些实施例中，在氧化过程之前在金属基板上执行一个或多个阳极氧化过程，以在金属基板上形成外部阳极氧化层。阳极氧化层可以被染成预定的颜色。在表面处理过程完成之后，金属基板的一些表面部分可以利用配置为承受后续氧化过程的掩模来掩蔽。基板的掩蔽部分将对应于将保留在金属形式的金属基板的部分，而金属基板的未掩蔽部分将在氧化过程期间被转化为相应的金属氧化物。
[0057]在904中，使用氧化过程来将金属基板的暴露部分转化为金属氧化物部分。如果金属基板的部分被掩蔽，则未掩蔽的部分被转化成金属氧化物，而掩蔽的部分保留金属形式。在一些实施例中，使用了PEO过程，因为与阳极氧化方法相比，PEO通常允许更大厚度的金属基板被转化为金属氧化物。如果金属基板的暴露部分足够薄，则氧化过程可以将整个厚度的暴露部分转化成金属氧化物材料。以这种方式，金属氧化物部分可以用作导电金属部分之间的非导电和/或RF透明部分。在一些PEO实施例中，可以在PEO过程期间使用工具来在金属基板的选定区域处集中等离子体的生成，使得那些选定区域比不具有集中的等离子体的区域被氧化更大的程度。这种等离子体集中技术可以作为利用掩模技术的附加或替代来执行。
[0058]在其中金属基板在氧化过程之前被阳极氧化的一些实施例中，金属氧化物部分在阳极氧化层之下形成。因此，如果阳极氧化层被染色，则染色的阳极氧化层可以覆盖金属氧化物和金属部分两者，从而给予部件均匀的颜色和外观。在其它实施例中，阳极氧化层和金属氧化物是未染色的，并且具有固有的半透明品质。这种半透明品质可以在其中金属氧化物充当光窗的一些应用中加以利用。
[0059]在氧化过程完成之后，在906中，可以可选地在金属基板上执行后氧化处理(post-oxidizing treatment)。例如，在一些情况下，可以执行后氧化染色过程。染色过程可以染色金属氧化物部分和/或置于金属氧化物部分之上的阳极氧化层。这可以给予部件均匀的颜色和外观。其它后氧化处理可以包括机械加工(例如，切割和/或成形)和/或表面光洁处理过程，以形成最终部件。
[0060]图10示出了根据一些实施例的、指示用于在部件内形成电隔离区域的高层过程的流程图1000。在1002中，在基板上执行可选的预处理。预处理可以包括机械加工操作，以使基板成形，以采用预先确定的形状。在一些情况下，执行表面光洁处理过程，诸如执行阳极氧化、抛光和/或染色过程。
[0061]在1004中，通过在基板的导电部分之间形成非导电部分创建一体化结构。在一些实施例中，这涉及其中诸如玻璃、塑料或陶瓷(例如，金属氧化物)的非导电材料与诸如金属材料的导电材料一起被共挤的共挤过程。在一些实施例中，使用氧化过程(例如，阳极氧化和/或PEO)将金属基板的一部分转化为相应的金属氧化物。在1006中，在一体化结构上执行可选的后处理。例如，可以执行一个或多个机械加工或表面光洁处理过程。在一些实施例中，一体化结构的部分被染色。
[0062]在前面的描述中，出于解释的目的，使用了特定的术语来提供对所述实施例的透彻理解。但是，对本领域技术人员将是显而易见的，为了实践所述实施例不需要具体细节。因此，本文描述的具体实施例的前述描述是为了说明和描述的目的。它们并不意味着是穷举或限制所公开的精确形式的实施例。很明显对本领域普通技术人员，鉴于上述教导许多修改和变化是可能的。
【主权项】
1.一种用于电子设备的外壳，所述外壳包括: 一体化结构，所述一体化结构包括: 由金属形成并且具有通过电绝缘部分与第二部分电隔离的第一部分的基板，所述电绝缘部分由所述金属形成。2.如权利要求1所述的外壳，其中所述电绝缘部分是基本上射频透明的，使得容纳在外壳内的射频天线可以通过所述电绝缘部分通信。3.如权利要求1所述的外壳，其中所述电绝缘部分由金属氧化物组成。4.如权利要求3所述的外壳，其中所述基板在电绝缘部分处的整个厚度由金属氧化物组成。5.如权利要求1所述的外壳，其中所述电绝缘部分置于所述基板的通道内，所述通道具有对应于所述电绝缘部分的形状的形状。6.—种用于电子设备的外壳，所述外壳包括: 通过厚度限定的基板，所述基板具有第一金属部分、第二金属部分和置于所述第一金属部分与所述第二金属部分之间的中间部分，其中所述基板在所述中间部分处的整个厚度由金属氧化物材料组成，使得第一金属部分与第二金属部分电分离。7.如权利要求6所述的外壳，其中所述基板通过第一厚度和比第一厚度更厚的第二厚度限定，其中所述中间部分通过第一厚度限定并且所述第一金属部分和所述第二金属部分中的每一个都通过第二厚度限定。8.如权利要求7所述的外壳，其中所述中间部分置于所述基板的通道内，所述通道具有对应于所述中间部分的形状的形状。9.如权利要求6所述的外壳，其中所述厚度是0.3毫米或者更小。10.如权利要求6所述的外壳，其中所述第一金属部分和所述第二金属部分由招组成。11.如权利要求6所述的外壳，其中所述中间部分的特征在于是射频(RF)透明的，其中所述外壳被构造为在其中容纳靠近所述中间部分的RF天线，使得RF天线通过所述中间部分接收和/或发送RF通信。12.如权利要求6所述的外壳，其中阳极氧化层覆盖第一金属部分、第二金属部分和中间部分。13.如权利要求12所述的外壳，其中阳极氧化层的外表面的特征在于具有跨覆盖第一金属部分、第二金属部分和中间部分的阳极氧化层的部分基本上相同的颜色。14.一种氧化金属基板的方法，所述方法包括: 利用掩模掩蔽金属基板的第一部分和第二部分，使得第一部分与第二部分之间的中间部分是未掩蔽的； 将金属基板浸渍在电解液中；以及 当浸渍在电解液中时，向金属基板施加电势，电势足够高以引起放电和形成将金属基板的中间部分转化为金属氧化物材料的相关联的等离子体，其中金属基板在中间部分处的整个厚度被转化为金属氧化物材料，使得第一部分与第二部分电分离。15.如权利要求14所述的方法，其中施加电势包括将等离子体集中到靠近金属基板的中间部分。16.如权利要求14所述的方法，其中金属基板是用于电子设备的外壳并且金属氧化物材料是射频(RF)透明的，所述方法还包括: 将RF天线放置在外壳内靠近中间部分，使得RF天线通过中间部分接收和/或发送RF通?目O17.如权利要求14所述的方法，还包括: 在掩蔽第一部分和第二部分之前，将金属基板的外部分转化为阳极氧化层，其中在中间部分被转化为金属氧化物材料之后，阳极氧化层对应于金属基板的外层。18.如权利要求14所述的方法，还包括: 在向金属基板施加电势之前，在对应于中间部分的位置处使金属基板变薄。19.一种基板，所述基板的特征在于具有厚度，所述基板包括: 第一金属部分、第二金属部分和置于所述第一金属部分与所述第二金属部分之间的中间部分，所述中间部分的特征在于是非导电的，其中所述基板在中间部分处的整个厚度由金属氧化物材料组成，使得第一金属部分与第二金属部分电分离。20.如权利要求19所述的基板，其中所述基板包括通过多个中间部分彼此分离的多个第一和第二金属部分。
【文档编号】C25D11/04GK106061153SQ201610216812
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月8日 公开号201610216812.9, CN 106061153 A, CN 106061153A, CN 201610216812, CN-A-106061153, CN106061153 A, CN106061153A, CN201610216812, CN201610216812.9
【发明人】F·福瑞迪, J·B·玛尔辛考维斯基, C·D·钱, T·H·恩格博尔森
【申请人】苹果公司