高断裂韧性玻璃手机背板及其制备方法与流程

本发明涉及结构件制备领域，具体涉及消费电子背板结构件制备领域，特别涉及一种高断裂韧性手机玻璃背板及其制备方法。

背景技术：

随着手机等消费电子的迅猛发展，消费电子的外壳(背板)等结构件取得了长足的进步，但也遇到新的问题。特别是未来5g时代对消费电子外壳(背板)的材质提出了更苛刻的要求。传统金属由于其屏蔽效果，对天线设计带来巨大的挑战，其将不能用于5g外壳(背板)的制造，而塑料其的低强度、不耐磨限制了其在大尺寸屏幕、超薄领域的应用，另外随着消费审美的提高，传统单一的金属外壳和塑料材质的外壳(背板)也将难以打动消费者。

申请号为201610904152.3的专利中报道智能手机或手环等电子产品的曲面玻璃的制备方法。其是将平面玻璃雕铣成预设的尺寸，后装入模具在高温下将玻璃软化后将其热弯成所需要形状，得到曲面玻璃背板。该方案能有效完成曲面玻璃的加工制备，但其玻璃的韧性不佳，且热弯工艺导致曲面玻璃应力集中，而该方案无其它吸收冲击能量的部件，导致跌落过程中能量全部被曲面玻璃吸收，其更容易破裂。

申请号为201510651305.3的专利中报道了2.5d玻璃处理工艺、手机玻璃屏结构及手机，该方案为了解决2.5d玻璃手机背板摔落性能不佳的问题，在玻璃背板边缘注塑了塑胶框提高2.5d玻璃背板抗摔落性能。但该方案仅边缘少量塑胶框吸收跌落能量，抗摔落性能提高有限，且并未提高玻璃本身的抗跌落性，同时在边缘的塑胶框易与玻璃脱落且影响美观。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种高断裂韧性玻璃手机背板及其制备方法。该高断裂韧性玻璃手机背板内表面有多个正多边形盲孔，此盲孔可以局部减薄手机玻璃背板，不降低手机玻璃背板的强度和硬度而提高背板的抗跌落性能，同时盲孔中填充的有机高分子材料吸收了跌落的冲击能量，进一步提高抗跌落性能。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：第一方面提供了一种高断裂韧性玻璃手机背板。其玻璃手机背板的第一平面上有多于一个的正多边形盲孔。

优选的，玻璃手机背板的正多边形盲孔内有固化后的有机高分子材料。

优选的，正多边形盲孔为等边三角形盲孔、正方形盲孔、正五边形盲孔、正六边形盲孔和圆型盲孔中一种。

优选的，有机高分子材料为环氧树脂或者液态硅胶中一种。

优选的，玻璃手机背板厚度为0.3mm～1mm，正多变形盲孔的孔深度为0.1mm～0.4mm，正多边形盲孔的正多边形的边长为0.5mm～10mm，相邻两个正多边形盲孔的壁厚为0.5mm～3mm。

优选的，玻璃手机背板厚度为0.4mm～0.6mm，正多变形盲孔的孔深度为0.1mm～0.2mm，正多边形盲孔的正多边形的边长为1mm～5mm，相邻两个正多边形盲孔的壁厚为1mm～2mm。

另一方面本发明提供了一种高断裂韧性玻璃手机背板的制造方法，包括以下步骤：

a)将整块玻璃裁切成小块玻璃；

b)将步骤a)得到小块玻璃放入热弯模具中在高温下热弯成玻璃手机背板毛坯；

c)在经步骤b)得到的玻璃手机背板毛坯的第一平面使用玻璃腐蚀剂腐蚀出多于

一个的正多边形盲孔；

d)将玻璃手机背板的正多边形盲孔内表面使用硅烷偶联剂处理；

e)在经过步骤d)处理过的玻璃手机背板的正多边形盲孔内注入有机高分子材料后加热固化。

f)将经步骤e)处理过的玻璃手机背板毛坯的第一平面和第二平面机加工处理。

优选的，步骤a)中玻璃的厚度为0.4mm～0.6mm；

优选的，步骤b)中玻璃热弯温度500℃～800℃，热弯时间为3s～15min；

优选的，步骤c)中正多边形盲孔孔深度为0.1mm～0.2mm，正多边形盲孔的正多边形的边长为1mm～5mm，相邻两个正多边形盲孔的壁厚为1mm～2mm；

优选的，步骤e)中有机高分子为环氧树脂或者液态硅胶，注入工艺为涂覆或者浸渍。

优选的，步骤d)中硅烷偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和β-(3，4-环氧环己基乙基)三甲氧基硅烷一种或者两种混合。

优选的，步骤c)中玻璃腐蚀剂为氢氟酸或者氢氟酸钠，腐蚀的方法为光刻腐蚀。

优选的，步骤e)中有机高分子固化温度为60℃～180℃，固化时间为5min～120min。

本发明的有益效果：本发明公开了一种高断裂韧性手机玻璃背板及其制备方法。该高断裂韧性玻璃手机背板内表面有多个正多边形盲孔，此盲孔可以周期性局部减薄手机玻璃背板，提高了该背板的断裂韧性，从而提高抗跌落性能，背板上连通的未减薄玻璃提供了该背板的强度，而使得不因玻璃变而薄强度降低，另一方面在正多边形盲孔内固化填充有机高分子材料，使其吸收大部分跌落的冲击能量，更一步提高玻璃手机背板的断裂韧性，同时有机高分子材料隐藏填充于手机背板内表面，不影响外表面美观要求。

附图说明

图1为高断裂韧性玻璃手机背板的制造方法示意图。

图2为蜂窝状正六边形盲孔内固化硅胶的高断裂韧性玻璃手机背板示意图。

图3为蜂窝状圆形盲孔内固化硅胶的高断裂韧性玻璃手机背板示意图。

具体实施方式

下面对本发明作进一步详细描述，其中所用到原料和设备均为市售，没有特别要求。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。

本发明公开的高断裂韧性玻璃手机背板，其玻璃手机背板的一个平面设置有多边形盲孔，在本实施例中设置于内表面，且盲孔为多个正多边形盲孔，在本实施例中优选的正多边形盲孔为等边三角形盲孔、正方形盲孔、正五边形盲孔、正六边形盲孔和圆型盲孔中一种，也可以是多种混合。该盲孔可以周期性局部减薄手机玻璃背板，提高了该背板的断裂韧性，从而提高抗跌落性能，背板上连通的未减薄玻璃提供了该背板的强度，而使得不因玻璃较薄而降低背板的强度。

在本实施中，玻璃手机背板的玻璃厚度为0.3mm～1mm，根据玻璃手机背板的玻璃厚度，在本实施中正多变形盲孔的孔深度可以在0.1mm～0.4mm，根据玻璃手机背板的尺寸设置正多边形盲孔的正多边形的边长为0.5mm～10mm，相邻两个正多边形盲孔的壁厚为0.5mm～3mm。

在本实施例中优选的玻璃手机背板厚度为0.4mm～0.6mm，正多变形盲孔的孔深度为0.1mm～0.2mm，正多边形盲孔的正多边形的边长为1mm～5mm，相邻两个正多边形盲孔的壁厚为1mm～2mm。

为更好的实现本发明，在本实施中玻璃手机背板的正多边形盲孔内有固化后的有机高分子材料吸收跌落过程中冲击能量，提高抗跌落性能。在本实施例中为更好吸收冲击能量，优选的有机高分子材料为环氧树脂或者液态硅胶中一种，并将其固化。

另一方面本发明提供了一种高断裂韧性玻璃手机背板的制造方法，按以下步骤制造：

a)将整块玻璃按尺寸要求裁切成小块玻璃，在本实施例中优选的玻璃的厚度为

0.4mm～0.6mm。

b)将得到小块玻璃放入热弯模具中在高温下热弯成所需要弧面的曲面玻璃手机

背板毛坯，在本实施例中热弯温度为500℃～800℃，热弯时间为3s～15min。

c)在经步骤b)得到的玻璃手机背板毛坯的内表面使用玻璃腐蚀剂腐蚀出多于一个的正多边形盲孔，在本实施例中选用玻璃腐蚀剂为氢氟酸或者氢氟酸钠，优选的腐蚀的方法为光刻腐蚀，具体工艺如下：首先使用光刻负胶涂布手机背板毛坯内表面，然后使用掩膜版在紫外光照下曝光后洗去未固化的胶水，然后采用玻璃腐蚀剂腐蚀出所需要的正多边形盲孔。在本实施例中光刻的正多边形盲孔孔深度为0.1mm～0.2mm，正多边形盲孔的正多边形的边长为1mm～5mm，相邻两个正多边形盲孔的壁厚为1mm～2mm。

d)将玻璃手机背板的正多边形盲孔内表面使用硅烷偶联剂处理，使其与有机物能更好的结合，在本实施例中选用的硅烷偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和β-(3，4-环氧环己基乙基)三甲氧基硅烷一种或者两种混合。

e)在经过步骤d)处理过的玻璃手机背板的正多边形盲孔内注入有机高分子材料后加热固化。在本实施例中选用液态环氧树脂或者液态硅胶作为高分子的前体物，使用涂覆或者浸渍的工艺将其灌入注入正多边形盲孔内，并在60℃～180℃的固化温度下固化5min～120min使其固化，形成玻璃有机物的复合体。

f)将经灌胶固化的玻璃手机背板毛坯使用激光切削设备将边角毛刺、余量切削后用cnc雕刻设备打孔修边后再使用平面磨抛光两个平面，将其抛光，边角处柔性抛光，即得到该高断裂韧性玻璃手机背板。

以下是本发明的实施例：

实施例1

将1mm厚的平板玻璃采用光纤激光切割机切割成6.5寸的小尺寸的小块玻璃，然后将其放入石墨热弯模具中在热弯机中以10℃/min速率加热至800℃，然后保温15min后降温得到曲面玻璃手机背板毛坯。

将此曲面玻璃手机背板毛坯内表面印刷一层市售的光刻负胶，然后使用刻满边长为10mm的等边三角形且等边三角形与等边三角形之间距离为3mm的掩膜版覆盖曲面玻璃手机背板毛坯内表面，然后在紫外灯下照射1min使其固化并使用显影液使其显影，而后使用负胶漂洗液将未固化的胶水漂洗掉，然后使用氢氟酸腐蚀8h，得到盲孔深为0.4mm的盲孔。

称取γ―氨丙基三乙氧基硅烷50g加入2kg去离子水和2kg乙醇混合溶液中，然后将光刻后的曲面玻璃手机背板毛坯放入其中浸渍2h，然后采用同样尺寸大小的金属模板将液态环氧树脂涂覆至盲孔内在60℃固化120min，使用玻璃平面磨抛设备将两个平面使用平面磨的方式将其抛光，边角处柔性抛光后即得到该曲面玻璃手机背板。

为了测试该曲面玻璃手机背板力学性能。选用上述同样1mm厚度的平板玻璃，按三点弯曲测量抗弯强度的样品要求和单边切口悬梁法测试断裂韧性样品的尺寸要求，光刻腐蚀灌胶固化并测试。测试结果表明该复合体的抗弯强度为563mpa，断裂韧性为6.2mpa.m^1/2，而该单纯1mm厚的平板玻璃的抗弯强度为568mpa，断裂韧性为3.7mpa.m^1/2。

实施例2

将0.3mm厚的平板玻璃采用光纤激光切割机切割成5.15寸的小尺寸的小块玻璃，然后将其将其放入石墨热弯模具中在热弯机中以10℃/min速率加热至800℃，然后保温3s后降温得到曲面玻璃手机背板毛坯。

将此曲面玻璃手机背板毛坯内表面印刷一层市售的光刻负胶，然后使用刻满边长为0.5mm的正方形且正方形与正方形之间距离为0.5mm的掩膜版覆盖曲面玻璃手机背板毛坯内表面，然后在紫外灯下照射30s使其固化并使用显影液使其显影，而后使用负胶漂洗液将未固化的胶水漂洗掉，然后使用氢氟酸钠腐蚀3h，得到盲孔深为0.1mm的盲孔。

然后称取γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷25g，称取γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷25g，然后将两者加入2kg去离子水和2kg乙醇混合溶液并搅拌均匀，然后将光刻后的曲面玻璃手机背板毛坯放入其中浸渍2h，然后将液态硅胶浸渍灌满正方形盲孔并将表面液态硅胶刮掉后在180℃固化5min，使用玻璃平面磨抛设备将两个平面使用平面磨的方式将其抛光，边角处柔性抛光后即得到该曲面玻璃手机背板。

为了测试该曲面玻璃手机背板力学性能。选用上述同样0.3mm厚度的平板玻璃，按三点弯曲测量抗弯强度的样品要求和单边切口悬梁法测试断裂韧性样品的尺寸要求，光刻腐蚀灌胶固化并测试。测试结果表明该复合体的抗弯强度为514mpa，断裂韧性为5.8mpa.m^1/2，而该同样0.3mm厚度的平板玻璃的抗弯强度为520mpa，断裂韧性为3.3mpa.m^1/2。

实施例3

将0.6mm厚的平板玻璃采用光纤激光切割机切割成6寸的小尺寸的小块玻璃，然后将其放入石墨热弯模具中，在热弯机中以10℃/min速率加热至800℃，然后保温2min后降温得到曲面玻璃手机背板毛坯。

将此曲面玻璃手机背板毛坯内表面印刷一层市售的光刻负胶，然后使用刻满边长为1mm的正五边形且正五边形与正五边形之间距离为2mm的掩膜版覆盖曲面玻璃手机背板毛坯内表面，然后在紫外灯下照射1min使其固化并使用显影液使其显影，而后使用负胶漂洗液将未固化的胶水漂洗掉，然后使用氢氢氟酸腐蚀6h，得到盲孔深为0.3mm的盲孔。

然后称取β-(3，4-环氧环己基乙基)三甲氧基硅烷50g加入2kg去离子水和2kg乙醇混合溶液中，然后将光刻后的曲面玻璃手机背板毛坯放入其中浸渍2h，然后采用同样尺寸大小的网版将液态硅胶涂覆至盲孔内在175℃固化10min，使用玻璃平面磨抛设备将两个平面使用平面磨的方式将其抛光，边角处柔性抛光后即得到该曲面玻璃手机背板。

为了测试该曲面玻璃手机背板力学性能。选用上述同样0.6mm厚度的平板玻璃，按三点弯曲测量抗弯强度的样品要求和单边切口悬梁法测试断裂韧性样品的尺寸要求，光刻腐蚀灌胶固化并测试。测试结果表明该复合体的抗弯强度为587mpa，断裂韧性为6.6mpa.m^1/2，而该同样0.6mm厚度的平板玻璃的抗弯强度为582mpa，断裂韧性为3.9mpa.m^1/2。

实施例4

将0.4mm厚的平板玻璃采用光纤激光切割机切割成5寸的小尺寸的小块玻璃，将其放入石墨热弯模具内，在热弯机中以10℃/min速率加热至500℃，然后保温5min降温得到曲面玻璃手机背板毛坯。

将此曲面玻璃手机背板毛坯内表面印刷一层市售的光刻负胶，然后使用刻满边长为5mm的正六形且正六形与正六形之间距离为1mm的掩膜版覆盖曲面玻璃手机背板毛坯内表面，然后在紫外灯下照射1min使其固化并使用显影液使其显影，而后使用负胶漂洗液将未固化的胶水漂洗掉，然后使用氢氟酸钠腐蚀4h，得到盲孔深为0.15mm的盲孔。

称取γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷50g加入2kg去离子水和2kg乙醇混合溶液中，然后将光刻后的曲面玻璃手机背板毛坯放入其中浸渍2h，后将液态环氧树脂浸渍灌满正六边形盲孔并将表面液态环氧树脂液刮掉内在70℃固化100min，使用玻璃平面磨抛设备将两个平面使用平面磨的方式将其抛光，边角处柔性抛光后即得到该曲面玻璃手机背板，如图2所示。

为了测试该曲面玻璃手机背板力学性能。选用上述同样0.4mm厚度的平板玻璃，按三点弯曲测量抗弯强度的样品要求和单边切口悬梁法测试断裂韧性样品的尺寸要求，光刻腐蚀灌胶固化并测试。测试结果表明该复合体的抗弯强度为536mpa，断裂韧性为5.9mpa.m^1/2，而该0.4mm厚度的平板玻璃的抗弯强度为548mpa，断裂韧性为3.1mpa.m^1/2。

实施例5

将0.5mm厚的平板玻璃采用光纤激光切割机切割成4.7寸的小块玻璃，然后将其放入热弯石墨模具内，在热弯机中以10℃/min速率加热至800℃，然后保温1min后降温得到曲面玻璃手机背板毛坯。

将此曲面玻璃手机背板毛坯内表面印刷一层市售的光刻负胶，然后使用刻满直径为5mm的圆形且圆形与圆形之间距离为2mm的掩膜版覆盖曲面玻璃手机背板毛坯内表面，然后在紫外灯下照射1min使其固化并使用显影液使其显影，而后使用负胶漂洗液将未固化的胶水漂洗掉，然后使用氢氟酸腐蚀4h，得到盲孔深为0.2mm的盲孔。

然后称取γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷50g加入2kg去离子水和2kg乙醇混合溶液中搅拌均匀，然后将光刻后的曲面玻璃手机背板毛坯放入其中浸渍2h，然后采用同样尺寸大小形状的网版将液态硅胶涂覆至盲孔内在180℃固化15min，使用玻璃平面磨抛设备将两个平面使用平面磨的方式将其抛光，边角处柔性抛光后即得到该曲面玻璃手机背板，如图3所示。

为了测试该曲面玻璃手机背板力学性能。选用上述同样0.5mm厚度的平板玻璃，按三点弯曲测量抗弯强度的样品要求和单边切口悬梁法测试断裂韧性样品的尺寸要求，光刻腐蚀灌胶固化并测试。测试结果表明该复合体的抗弯强度为584mpa，断裂韧性为6.6mpa.m^1/2，而该0.5mm厚度的平板玻璃的抗弯强度为579mpa，断裂韧性为3.8mpa.m^1/2。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。