在基底中形成凹槽的技术及具有凹槽的制品的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关专利申请的夺叉引用
[0002] 本申请要求于2013年6月7日提交的美国临时专利申请61/832, 330的优先权， 该申请以引用的方式全文并入本文中。
技术领域
[0003] 本公开涉及用于在基底中形成凹槽的方法和材料，以及由所述方法制备的制品。
【背景技术】
[0004] 已使用研磨剂浆料并通过蚀刻工艺、模制工艺以及抛光方法在平坦基底形成凹 槽。
[0005] 美国专利申请公布2012/0270016Al(Hashimoto等人）描述了一种用于移动设 备诸如触摸屏移动电话的盖玻璃，其中在盖玻璃的至少一个相对的主表面上形成有从移动 设备的正面观察时可识别为字符或数字的凹槽、或从移动设备的正面触摸时能够识别的凹 槽。该凹槽的表面已经过化学蚀刻工艺处理。此类方法可涉及难以控制的危险化学品，和 /或可能改变盖玻璃的表面粗糙度或化学组成。
[0006] 美国专利申请公布2012/0287057A1 (Wei)描述了一种一体化的玻璃，所述玻璃包 括具有多个凹面形状或凸面形状的固体造型区域，可用于形成字母、数字或图案以供用户 进行装饰或识别。通过将加热的玻璃预成型件压入模具的工艺形成所述形状。这种能量密 集型工艺涉及专门的设备（例如，用于加热玻璃预成型件的烘箱），并且该工艺可能不适用 于小批量或定制的应用，因为这种情况下的模具制造成本并不经济。
[0007] 可商购获得各种压痕磨床（例如，E.A.Fischione仪器公司（E.A.Fischione Instruments,Inc.)出售的200型压痕磨床）。该设备通常用于制备透射电子显微镜（TEM) 的高质量试样以及用作评估涂层磨损的测试。该设备包括垂直取向的旋转轮，它使水平旋 转台与安装在其上的基底接触。旋转轮本身（其可以是，例如，不锈钢、米卡塔或木材）不 包含研磨剂颗粒，但是可以结合液体载体中含有研磨剂颗粒的浆料一起使用。这个工艺相 对较慢、繁琐、浪费研磨剂颗粒，并可能造成凹槽形状发生变形，导致较差的光洁度，而且缺 乏重现性。
【发明内容】
[0008] 本公开描述了用于在基底中形成凹槽的技术，以及包括具有其中形成有凹槽的基 底的制品和组件。在一些例子中，可在附接到部件（诸如电子部件）的基底中形成凹槽。在 其他例子中，可在如下基底中形成凹槽，该基底包括至少一个改性的表面层，例如，基底内 已被化学改性的涂层或区域。在一些例子中，该凹槽对于至少约98%的凹槽深度可具有基 本恒定的曲率半径（其中凹槽的深度由凹槽的最低点测量到形成有凹槽的基底表面的平 面，测量方向基本上垂直于基底表面的平面）。
[0009] 在一个例子中，本公开描述了一种方法，该方法包括：形成组件，该组件包括基底 和附接到基底第一表面的部件，其中该基底还包括与第一表面基本上相对的第二表面。该 方法还可包括将研磨剂制品的结构化研磨剂层与基底的第二表面摩擦接触。该研磨剂制品 可包括沿着支撑构件的周向表面设置的结构化研磨剂构件，并且该结构化研磨剂构件包括 结构化研磨剂层，该结构化研磨剂层包括固定至背衬的成型的研磨剂复合物。背衬可邻近 支撑构件，并且成型的研磨剂复合物包括保留在粘结剂材料中的研磨剂颗粒。该方法还可 包括相对于基底的第二表面纵向推进结构化研磨剂层，并且围绕垂直于基底第二表面的旋 转轴旋转基底，使得结构化研磨剂层与基底的第二表面保持接触并磨削基底的第二表面， 从而在第二表面上形成凹槽。
[0010] 在另一个例子中，本公开描述了一种方法，该方法包括：形成经处理的包括改性 表面的基底，并且将研磨剂制品的结构化研磨剂层与基底的改性表面摩擦接触。该研磨剂 制品可包括沿着支撑构件的周向表面设置的结构化研磨剂构件，并且该结构化研磨剂构件 包括结构化研磨剂层，该结构化研磨剂层包括固定至背衬的成型的研磨剂复合物。背衬可 邻近支撑构件，并且成型的研磨剂复合物包括保留在粘结剂材料中的研磨剂颗粒。该方法 还可包括相对于基底的改性表面纵向推进结构化研磨剂层，并且围绕垂直于基底改性表面 的旋转轴旋转基底，使得结构化研磨剂层与基底的改性表面保持接触并磨削基底的改性表 面，从而在改性表面中形成凹槽。
[0011] 在另一个例子中，本公开描述了一种包括基底的制品，该基底包括限定凹槽的表 面。在一些例子中，所述凹槽在至少一个基本上垂直于表面的平面上对于至少约98%的凹 槽深度具有基本上一致的曲率半径，并且凹槽的深度由表面的平面测量到凹槽中沿着基本 上垂直于表面的平面方向离表面最远的点。
[0012] 在另外的例子中，本公开描述了一种组件，所述组件包括具有凹槽的基底和邻近 凹槽定位并附接至基底的部件。通过如下方法形成凹槽：将研磨剂制品的结构化研磨剂 层与基底的表面摩擦接触，相对于基底的表面纵向推进结构化研磨剂层，并且围绕垂直于 基底表面的旋转轴旋转基底，使得结构化研磨剂层与基底的表面保持接触并磨削基底的表 面，从而在表面上形成凹槽。该研磨剂制品可包括沿着支撑构件的周向表面设置的结构化 研磨剂构件，并且该结构化研磨剂构件包括结构化研磨剂层，该结构化研磨剂层包括固定 至背衬的成型的研磨剂复合物。背衬可邻近支撑构件，并且成型的研磨剂复合物包括保留 在粘结剂材料中的研磨剂颗粒。
[0013] 如本文中所用，
[0014] "研磨剂复合物"是指保留在有机粘结剂材料（通常为交联的聚合物材料）中的研 磨剂颗粒的混合物；
[0015] "显示器盖"是指适合用作电子显示器盖的任何透明材料（例如，玻璃或蓝宝石）；
[0016] "凹坑"是指形成于表面中的凹槽，其中凹槽具有与球体的部分表面相对应的表 面；
[0017] "摩擦接触"是指用足够的力量推压接触以产生摩擦力（例如，通过静摩擦系数和 /或动摩擦系数表现）；
[0018] "纵向推进"是指因为砂轮或磨带在常规使用过程中会磨损基底，所以沿砂轮或磨 带的最外侧研磨剂表面的行进方向移动；
[0019] "成型的研磨剂复合物"是指具有预定形状的研磨剂复合物，该预定形状由用于形 成成型的研磨剂复合物的模具腔复制而成；
[0020] "球形凹面"是指形式为球体一部分的凹曲面；以及
[0021] "边缘滚降（edgerolloff)"是指形成有凹槽的基底表面和凹槽表面之间的曲 率。
[0022] 在考虑【具体实施方式】以及所附权利要求书时，将进一步理解本公开的特征和优 点。
【附图说明】
[0023] 图1为用于实施根据本公开的一种方法的示例性构造的示意性侧视图。
[0024] 图1A为图1中所示区域1A的放大示意性俯视图。
[0025] 图2为适用于实施本公开的结构化砂轮的示意性透视图。
[0026] 图2A为图2中砂轮130的一部分的放大示意性俯视图。
[0027] 图3为根据本公开的示例性盖的示意性侧视图。
[0028] 图4是根据本公开的另一示例性盖的示意性侧视图。
[0029] 图5为示例性显示器组件的概念性示意图。
[0030] 图6为包括玻璃盖的另一示例性组件的概念性示意图。
[0031] 图7为包括玻璃盖的另一示例性组件的概念性示意图。
[0032] 图8为示出了示例性基底和部件的概念性示意图，所述基底包括形成于基底的第 一表面中的凹坑，所述部件至少部分地设置在由该凹坑限定的体积内。
[0033] 图9为示出了示例性组件的概念性示意图，所述示例性组件包括基底、凹坑以及 邻近与凹坑相对的表面定位的部件。
[0034] 图10为示出了示例性组件的概念性示意图，所述示例性组件包括形成于基底的 第一表面中的凹坑，以及邻近基底第二表面定位的部件。
[0035] 图11为示出了示例性组件的概念性示意图，所述示例性组件包括形成于基底的 第一表面中的第一凹坑，以及形成于基底第二表面中的第二凹坑，第二表面还具有液体、气 体或聚合物的贮存器。
[0036] 图12A和图12B为示出了示例性基底的概念性示意图，所述基底包括表面成形为 圆环的一部分的凹陷环。
[0037] 图13至图15为示出了形成于基底中的示例性凹坑阵列的概念性示意图。
[0038] 图16为示出了其中形成有四个凹槽的示例性盖板的概念性示意图。
[0039] 图17为示出了外壳的示例性部分的概念性示意图，所述示例性部分包括多个凹 槽，所述凹槽可以在用户与电子设备交互时充当抓握辅助或定位辅助。
[0040] 图18是根据实例2产生的凹坑的表面轮廓图。
[0041] 图19是根据比较例A产生的凹坑的表面轮廓图。
[0042] 在说明书和附图中重复使用的标记旨在表示本公开相同或类似的特征或元件。应 当理解，本领域的技术人员可以设计出大量其他修改形式和实施例，这些修改形式和实施 例落入本公开原理的范围和实质内。附图可以不按比例绘制。
【具体实施方式】
[0043] 图1示出根据本公开的一个示例性方法100。现在参见图1，在由第一电机190驱 动的砂轮130(还参见图2和下面的描述）摩擦接触安装在保持组件127中并由第二电机 192驱动旋转的基底120的表面122时，在基底120中形成凹坑110 (示例性凹槽）。在所 示实施例中，砂轮130围绕第一旋转轴162旋转。在砂轮旋转时，砂轮130的结构化研磨剂 层136沿着第一方向160在基底120的表面122上纵向推进（参见图1A)。同时，基底120 围绕第二旋转轴164旋转，第二旋转轴164基本上垂直于第一旋转轴162。在这一过程继续 时，凹坑110逐渐形成，凹坑的尺寸由研磨剂制品穿透基底的深度决定。
[0044] 磨削的速率将取决于以下一些因素，诸如摩擦接触压力、研磨剂颗粒粒度、砂轮 (或磨带）的旋转速度、研磨剂颗粒粒度和硬度，以及成型的研磨剂复合物的形状和密度。 通常，较大和/或较硬的研磨剂颗粒能最快地磨削基底120,但是与较小和/或较软研磨 剂颗粒相比，其得到更为粗糙的最终表面。因此，可能希望该过程能按下列方式进行，首先 使用相对较大和/或较硬的研磨剂颗粒（例如，使用3MTRIZACT677XA钻石抛光盘（3M TRIZACTDIAMONDTILE677XA)，20微米钻石标称等级的结构化研磨剂，得自明尼苏达州圣 保罗的3M公司（3MCompany，St.Paul，MN))粗磨出凹槽，然后使用较小和/或较软的研 磨剂颗粒（例如，使用3MTRIZACTM-568XA二氧化铈研磨片（3MTRIZACTLAPPINGFILM CERIUMOXIDEM-568XA)，0. 5微米结构化研磨剂，得自明尼苏达州圣保罗的3M公司（3M Company,St.Paul,MN))重复这一过程，以提供光学抛光处理。
[0045] 对于较大的凹槽（例如，凹坑110,其直径大于约0.125英寸），诸如上述的两步过 程通常是优选的。对于较小的凹槽，可能单独应用该方法的单一步骤（例如，使用二氧化铈 研磨剂）就足以快速获得较好的表面光洁度。
[0046] 现在参见图2和图2A，示例性砂轮130包括沿着支承轮131的周向表面134设置 的结构化研磨剂构件132。结构化研磨剂构件132包括固定到背衬139的结构化研磨剂层 136。结构化研磨剂层136包括成型的研磨剂复合物138,该成型的研磨剂复合物138包括 保留在有机粘结剂材料152中的研磨剂颗粒150。结构化研磨剂层136具有基本上一致的 宽度142。为了用于形成高质量的凹坑，支承轮131具有直径144。宽度142与直径144的 比率小于或等于〇. 125。
[0047] 有利的是，根据本公开的方法可在未添加松散的研磨剂颗粒和/或未添加在液体 载体中含有研磨剂颗粒的研磨剂浆料的情况下使用，但这不是必需的。这通常会使繁琐和 浪费程度减轻，并且在凹坑110接触基底120的围绕表面122的情况下提供更为清晰的边 缘线。
[0048] 研磨剂制品可包括，例如砂轮130(例如，如图1和图2所示），磨辊、磨筒或磨带。 优选地，支撑构件（例如，支承轮131)的宽度（例如，宽度142)应该大约与安装于它的外周 向表面（例如，周向表面134)上的结构化研磨剂层（例如，结构化研磨剂层136)的宽度一 样，但这不是必需的。在一些例子中，研磨剂制品的表面还可具有横跨磨轮面宽度（例如， 宽度142)的凸面形状，其中凸面形状的曲率基本上等同于研磨剂制品（例如，砂轮130)的 半径。具有这种曲率的凸面形状可由支撑在研磨剂制品表面的适形研磨剂形成，也可以通 过在磨削基底前将研磨剂制品的表面修成这种形状而实现。研磨剂制品通常通过电机（例 如，第一电机190)驱动，但是也可使用人力驱动。
[0049] 优选地，围绕旋转轴纵向推进结构化研磨剂层136,使之摩擦接触基底的表面（例 如，图1所示的基底120的表面122)。这是在该研磨剂制品为砂轮130、磨辊或磨筒，并且 还与磨带围绕轮（例如，驱动轮或导向轮）的转动相对应的情况下自然实现的。在此类实 施例中，研磨剂制品（例如，砂轮130)的旋转轴和基底的表面（例如，图1所示的基底120 的表面122)应该是不平行的。在一些实施例中，所述旋转轴基本垂直，然而这不是必需的。
[0050] 为了在基底120中形成凹坑110,研磨剂制品（砂轮130)和基底120之间摩擦接 触的区域通常包括基底120旋转轴上的一个点，该点对应于凹坑110的最深点。
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