共同模制的陶瓷與聚合物結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本公開涉及共同模制的陶瓷與聚合物結(jié)構(gòu)。公開了制造用于電子設(shè)備的共同模制殼體部件的方法。從陶瓷材料形成的部件被放在模具中。模具包括定義被配置為接納第一部件的第一腔體的第一部分，以及定義當(dāng)模具被閉合時與第一腔體相通的第二腔體的第二部分。第二腔體是要接合到陶瓷材料的特征的形狀。聚合物材料被注入第二腔體中，由此從聚合物材料形成該特征并將該特征結(jié)合到陶瓷材料。聚合物材料被固化。所述第一部件和特征一起形成用于電子設(shè)備的殼體部件。
【專利說明】
共同模制的陶瓷與聚合物結(jié)構(gòu)[0001]對相關(guān)申請的交叉引用[0002]本申請是于2015年3月8日提交且標(biāo)題為“Co-Molded Ceramic and Polymer Structure”的美國臨時專利申請N0.62/129，868的非臨時專利申請并且要求其權(quán)益，其全 部公開內(nèi)容通過引用被結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開內(nèi)容一般而言涉及陶瓷和聚合物結(jié)構(gòu)，并且更具體而言涉及用于電子設(shè)備的共同模制的陶瓷與聚合物結(jié)構(gòu)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0004]電子設(shè)備常常包括封住電子設(shè)備的一些或全部敏感和/或精巧部件的殼體。這種殼體可以具有被剪切、膠粘、結(jié)合或以其它方式固定到彼此以形成殼體的多個配合部分并且在殼體內(nèi)封入電子部件。
[0005]按照慣例，塑料被用于電子設(shè)備的殼體，至少部分地因為它容易形成現(xiàn)代電子設(shè)備所需的復(fù)雜形狀和幾何形狀。但是，越來越多的電子設(shè)備的殼體由與塑料不同的其它材料制成。例如，包括玻璃、陶瓷等的殼體由于它們優(yōu)異的強(qiáng)度、光學(xué)性能和美學(xué)性能而被使用。但是，這些材料自身有缺點。例如，用于將殼體部件耦合到一起的小保持特征(例如，夾子、臂、棘爪、凹槽)模制成塑料片會相對簡單，但是可能難以或不可能用玻璃和陶瓷形成。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本文中所討論的實施例涉及具有與聚合物材料共同模制的陶瓷材料的產(chǎn)品，以及通過共同模制陶瓷材料與聚合物材料來制造殼體和/或殼體部件的方法。
[0007]在一些實施例中，制造用于電子設(shè)備的殼體部件的方法包括將由陶瓷材料形成的第一部件放在模具中。模具可以包括定義被配置為接納第一部件的第一腔體的第一部分和定義當(dāng)模具閉合時與第一腔體相通的第二腔體的第二部分，并且是要接合到陶瓷材料的特征的形狀。聚合物材料可被注入到第二腔體中，由此從聚合物材料形成特征并將該特征結(jié)合到陶瓷材料。聚合物材料可以被固化。第一部件和所述特征一起形成用于電子設(shè)備的殼體部件。
[0008]在一些實施例中，制造用于電子設(shè)備的殼體部件的方法包括在固定裝置中固定陶瓷部件。陶瓷部件可以具有第一側(cè)和與第一側(cè)相對的第二側(cè)，并且可以在其中定義從第一側(cè)延伸到第二側(cè)的孔。聚合物材料可被注入到孔中，使得聚合物材料基本上填充孔，并且使得聚合物材料的第一表面基本上與陶瓷部件的第一側(cè)共面。聚合物材料可以被固化。
[0009]在一些實施例中，用于電子設(shè)備的殼體部件包括陶瓷外殼，陶瓷外殼具有中央表面，該中央表面被從該中央表面延伸離開的凸緣包圍，其中中央表面和凸緣定義腔體。殼體部件可以包括涂覆中央表面和凸緣的聚合物材料。聚合物材料可被結(jié)合到中央表面和凸緣，而無需聚合物材料與陶瓷外殼之間的任何粘合劑。
[0010]在一些實施例中，用于電子設(shè)備的殼體包括第一殼體部件。第一殼體部件可以包括由陶瓷材料形成的第一殼體部分，以及親合到第一殼體部分的表面的保持部件。該保持部件可以包括從第一殼體部分延伸離開并且可被配置為與第二殼體部件的保持特征嚙合的臂，以關(guān)于第二殼體部件保持第一殼體部件。該保持部件可以由聚合物材料形成。
[0011]在一些實施例中，用于電子設(shè)備的殼體包括第一殼體部件。該第一殼體部件可以包括由陶瓷材料形成的第一殼體部分，以及耦合到第一殼體部分的表面的保持部件。該保持部件可以包括從第一殼體部分延伸離開的臂。該保持部件可以由聚合物材料形成。殼體還包括第二殼體部件，其包括保持特征。保持部件的臂可以與該保持特征嚙合，由此關(guān)于第二殼體部件保持第一殼體部件。第一殼體部件和第二殼體部件定義被配置為接納電子設(shè)備部件的內(nèi)部容積。
[0012]其它實施例在本文公開。本公開內(nèi)容的各種實施例的特征、使用和優(yōu)點將從以下對如附圖中所示的實施例的描述變得顯然?！靖綀D說明】
[0013]結(jié)合附圖通過以下詳細(xì)描述，本公開內(nèi)容將容易理解，其中相同的標(biāo)號指示相同的結(jié)構(gòu)元件，并且其中:
[0014]圖1繪出了根據(jù)一些實施例的電子設(shè)備的例子的說明性透視圖；
[0015]圖2A繪出了根據(jù)一些實施例、用于電子設(shè)備的殼體的分解透視圖；[〇〇16]圖2B-2C繪出了根據(jù)一些實施例、圖2A的殼體的橫截面視圖；
[0017]圖3繪出了根據(jù)一些實施例的電子設(shè)備的例子的說明性透視圖；
[0018]圖4A繪出了根據(jù)一些實施例、圖3的殼體的底部平面圖；[〇〇19]圖4B-4C繪出了根據(jù)一些實施例、圖4A的殼體的第一部分的橫截面視圖；[〇〇2〇]圖5A-5B繪出了根據(jù)一些實施例、圖4A的殼體的第一部分的橫截面視圖；
[0021]圖6A-6B分別繪出了根據(jù)一些實施例、用于電子設(shè)備的殼體的一部分的透視和橫截面視圖；
[0022]圖7A-7B分別繪出了根據(jù)一些實施例、用于電子設(shè)備的殼體的一部分的透視和橫截面視圖；[〇〇23]圖8A-8B分別繪出了根據(jù)一些實施例、用于電子設(shè)備的殼體的一部分的透視和橫截面視圖；[〇〇24]圖9A-9B分別繪出了根據(jù)一些實施例、用于電子設(shè)備的殼體的一部分的透視和橫截面視圖；
[0025]圖10繪出了根據(jù)一些實施例的電子設(shè)備的例子的說明性透視圖；
[0026]圖11A繪出了根據(jù)一些實施例、用于電子設(shè)備的殼體的分解透視圖；
[0027]圖11B-11C繪出了根據(jù)一些實施例、圖11A的殼體的橫截面視圖；
[0028]圖12繪出了根據(jù)一些實施例、制造用于電子設(shè)備的殼體部件的方法;及
[0029]圖13繪出了根據(jù)一些實施例、制造用于電子設(shè)備的殼體部件的方法?！揪唧w實施方式】
[0030]現(xiàn)在將詳細(xì)地參照在附圖中示出的代表性實施例。應(yīng)當(dāng)理解，下面的描述并不意在將實施例限定到一種優(yōu)選實施例。相反，它意在覆蓋可以包括在如由所附權(quán)利要求定義的所述實施例的精神和范圍之內(nèi)的備選方案、修改和等同物。
[0031]用于電子設(shè)備的殼體正越來越多地用除塑料之外的其它材料制成。例如，殼體可以包括由陶瓷、晶體、玻璃、金屬材料等制成的部分。作為具體的例子，手表的殼體可以包括充當(dāng)用于手表的顯示屏或手表面的蓋子的晶體元件，以及覆蓋手表的背面的陶瓷部分(例如，當(dāng)戴在用戶的手腕上時靠著用戶皮膚的手表的部分)。類似地，智能電話或平板計算機(jī) (或其它電子設(shè)備)的殼體可以包括充當(dāng)用于顯示屏的蓋子的玻璃或晶體元件，以及充當(dāng)設(shè)備的后部的金屬、陶瓷或其它材料。
[0032]這種材料會難以形成電子設(shè)備殼體所必需的復(fù)雜幾何形狀。例如，殼體可以由多個離散的零件組成，這些離散的零件耦合到一起，形成殼體。為了提供零件之間的安全連接，以及為了為電子設(shè)備的部件提供足夠的密封，殼體部件可以包括便于殼體部件的適當(dāng)配合、耦合和/或密封的配合特征、表面、夾子、肩部、或其它復(fù)雜的幾何形狀或特征。對于一些材料，這些復(fù)雜的幾何形狀難以或不可能從所述材料形成。另外，即使期望的幾何形狀可以利用特定的材料實現(xiàn)，這么做也會是昂貴的，或者會導(dǎo)致在消費(fèi)者電子設(shè)備中使用起來太弱的部件。
[0033]作為一個具體的例子，陶瓷材料具有許多使它們在電子設(shè)備殼體中使用起來特別有用的性質(zhì)。例如，它們可以高度抗劃擦，從而使得它們特別適合用于經(jīng)常遭受撞擊、刮擦和劃痕的電子設(shè)備，諸如可穿戴電子設(shè)備(例如，智能手表、眼鏡等)、機(jī)械表、及其它消費(fèi)者產(chǎn)品(包括，但不限于，媒體播放器、移動計算機(jī)、平板計算設(shè)備，等等)。作為具體的例子，藍(lán)寶石晶體的高硬度和光學(xué)清晰度(結(jié)晶陶瓷材料)可以非常適合用作可穿戴電子設(shè)備的觸摸屏的蓋玻璃。陶瓷材料還可以相對輕，從而使手持式或可穿戴電子設(shè)備更易于攜帶、穿戴和使用。而且，陶瓷材料可以能夠?qū)崿F(xiàn)高度表面拋光，從而使它們特別美觀悅目。
[0034]但是，陶瓷材料通常比塑料更難以形成復(fù)雜的幾何形狀，并且因此，從陶瓷材料制造殼體部件會比對其它材料更困難。因此，本文所述的是殼體部件，其中聚合物材料與陶瓷部件共同模制，以形成包括陶瓷和聚合物材料部分的殼體部件。(如本文所使用的，術(shù)語“聚合物”和/或“聚合物材料”包括天然的和合成的聚合物、塑料、橡膠等等。)例如，陶瓷殼體部分可以與聚合物材料共同模制，以形成直接耦合到陶瓷材料并可被用來關(guān)于另一殼體部件保持該陶瓷部件的聚合物夾子。作為另一個例子，聚合物材料可以與陶瓷部件共同模制，以便在陶瓷部件的一部分上形成塑料涂層。
[0035]如本文所描述的，形成聚合物特征的聚合物材料可以通過共同模制過程耦合到陶瓷部件，由此聚合物材料靠著陶瓷部件被模制。通過將聚合物材料直接共同模制到陶瓷部件上，聚合物特征可以結(jié)合到陶瓷材料，而無需在陶瓷與聚合物特征之間使用中間粘合劑或其它結(jié)合劑。例如，代替分別形成陶瓷部件和聚合物特征，然后利用膠水、壓敏粘合劑、熱活化膜、環(huán)氧樹脂等將聚合物特征粘到陶瓷，聚合物可以直接靠著陶瓷材料模制。因此，既包括陶瓷又包括聚合物部件的零件可以比如果部件必須分開制造然后利用粘合劑耦合到一起所實現(xiàn)的那樣更快地制造并且具有更高的精度。在一些實施例中，聚合物材料被注射模制到陶瓷部件上。在一些實施例中，聚合物材料利用除注射模制之外的其它技術(shù)模制到陶瓷部件，諸如重力鑄造，或任何其它適當(dāng)?shù)墓餐Ｖ七^程。當(dāng)本討論提到注射模制時，應(yīng)當(dāng)理解，其它模制技術(shù)可以在這種情況下代替注射模制或附加地使用。
[0036]作為以任何適當(dāng)方式和/或利用任何適當(dāng)機(jī)制進(jìn)行共同模制過程的結(jié)果，聚合物可以結(jié)合到陶瓷材料。在一些情況下，聚合物材料要模制到其的陶瓷材料具有適于方便聚合物和陶瓷之間的結(jié)合的表面修飾。例如，陶瓷材料可以被拋光，從而提供光滑的表面，用于讓聚合物材料結(jié)合到其。
[0037]作為另一個例子，陶瓷材料可以具有粗糙的表面。在一些實施例中，更粗糙的(例如，研磨或未拋光的)表面增加了聚合物材料和陶瓷材料之間的結(jié)合強(qiáng)度，因為聚合物材料可以流入瑕疵、裂縫、凹槽或其它表面不規(guī)則或不連續(xù)之處。在一些實施例中，陶瓷材料在共同模制過程之前被處理，以產(chǎn)生期望的表面修飾或表面粗糙度。例如，要與聚合物材料共同模制的陶瓷材料的表面可以進(jìn)行砂磨、噴砂、研磨或蝕刻(化學(xué)地、機(jī)械地或以其它方式)。但是，在一些實施例中，用來形成陶瓷材料的制造過程自然產(chǎn)生適當(dāng)粗糙的表面，從而避免了對準(zhǔn)備用于期望粘合的表面的額外處理步驟的需求，并進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。
[0038]而且，聚合物材料流入陶瓷部件中的瑕疵和/或不規(guī)則(例如，微裂紋、不連續(xù)等等)可以增加陶瓷和聚合物零件的整體強(qiáng)度。特別地，聚合物材料可以減少發(fā)生在這種特征或其附近的應(yīng)力集中，從而減少陶瓷材料將在應(yīng)力之下開裂、碎裂或以其它方式斷裂的可能性。
[0039]在一些實施例中，除了或代替上述微觀尺度的特征，陶瓷材料包括與聚合物材料交互的一個或多個宏觀尺度特征，以便將聚合物材料固定到陶瓷材料。例如，陶瓷部件可以包括一個或多個溝道、孔、凹槽、缺口、或任何其它適當(dāng)?shù)目昭?，聚合物材料在模制過程中可以流入其中，以便將聚合物和陶瓷材料固定到一起。作為具體的例子，陶瓷部件可以包括要耦合到聚合物部件的表面上的一個或多個盲孔。當(dāng)陶瓷部件在模具腔體內(nèi)并且聚合物材料被注入到模具中時，聚合物材料可以流入這一個或多個盲孔，因此將聚合物材料(和結(jié)果產(chǎn)生的聚合物特征)機(jī)械耦合到陶瓷部件。在一些實施例中，陶瓷部件中的溝道、孔、凹槽(或其它表面特征)具有復(fù)雜的內(nèi)部幾何形狀(諸如底切)，這進(jìn)一步增加了聚合物與陶瓷材料之間的機(jī)械嚙合，并且因此增加其間的耦合的強(qiáng)度和/或耐久性。
[0040]作為另一個例子，陶瓷部件可以包括一個或多個突起(例如，支柱、臂、栓釘、凸塊、 等等)，聚合物材料在其周圍被模制，以便增加聚合物與陶瓷材料之間的耦合的強(qiáng)度和/或耐久性。例如，陶瓷部件可以包括從表面向外延伸的栓釘(例如，圓柱形突起)，并且聚合物材料在靠著陶瓷部件被模制時將環(huán)繞該栓釘，從而互鎖聚合物和陶瓷部件。[〇〇41]除了通過共同模制聚合物和陶瓷部件而成為可能的增加的制造速度和精度，還有可能會產(chǎn)生具有單獨(dú)利用陶瓷不可能(或者制造起來昂貴或復(fù)雜)的幾何形狀和/或特征。 例如，可能期望使用陶瓷材料用作電子設(shè)備的殼體部件，如本文所述，但殼體部件可能需要復(fù)雜的幾何形狀用于配合、對準(zhǔn)和/或保持特征。更具體而言，智能電話的后部可以是基本上平坦的部件，但是圍繞周界會具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，以便于與智能手機(jī)的前部的合適耦合和密封。這種結(jié)構(gòu)可以包括銷、孔、保持臂、肩部、凸緣等。如果期望后部由陶瓷材料制成，則可能難以、昂貴或者甚至不可能形成這樣的幾何形狀(或者它們會給出對預(yù)期使用而言太弱的部件)。另一方面，聚合物材料特別適于形成復(fù)雜的幾何形狀，因為它們可以容易地利用注射模制或其它眾所周知的成型技術(shù)來模制。因此，通過經(jīng)由將聚合物材料直接共同模制到陶瓷部件上來形成復(fù)雜的特征，有可能利用每種材料的有益特性(例如，陶瓷的硬度和美學(xué)吸引力，以及聚合物材料的柔性和易于制造)。
[0042]而且，因為陶瓷材料可以是相對簡單的形狀，所以它可以比其它情況下更便宜更快地制造。作為具體的例子，陶瓷和聚合物殼體部件的陶瓷部分可以具有平坦的平面表面， 復(fù)雜聚合物材料可以被模制到該表面。因此，陶瓷部分的制造復(fù)雜性可以被最小化，從而導(dǎo)致顯著的效率和成本收益。事實上，在一些情況下，陶瓷部分可以基本上是矩形棱柱。
[0043]雖然本討論一般而言描述聚合物特征可被用于安裝和/或保持殼體部件，但這些僅僅是可從聚合物材料形成并與陶瓷材料共同模制的特征的一些例子。事實上，本文描述的方法適于形成用于許多不同目的許多不同特征，諸如支架、隔室(例如，電子部件可以被安裝和/或固定在其中)、裝飾性特征/嵌體、涂層/覆蓋物、等。
[0044]而且，如本文所述共同模制聚合物和陶瓷材料可以產(chǎn)生比完全從陶瓷制造的類似部件更結(jié)實和/或更堅韌的部件。特別地，陶瓷材料常常非常結(jié)實，但在被施加負(fù)荷時它們往往易碎并且它們趨于在破裂之前很少變形或偏轉(zhuǎn)。即，當(dāng)施加足夠大的力時，陶瓷材料趨于破裂而不是伸長。但是，某些聚合物材料會比陶瓷材料更硬，諸如高模量碳纖維加強(qiáng)的聚合物。當(dāng)部件通過將高模量聚合物材料共同模制到陶瓷材料上來產(chǎn)生時，當(dāng)部件遭受負(fù)荷時，高模量聚合物材料會限制部件的整體變形。通過利用聚合物材料限制陶瓷材料的變形， 部件將能夠經(jīng)受比單獨(dú)利用陶瓷可能經(jīng)受的更大的力。
[0045]本文所描述的共同模制陶瓷和聚合物部件的各種附加好處、結(jié)構(gòu)、差異和/或特征將從附圖和對應(yīng)的描述顯而易見。應(yīng)當(dāng)理解，下面的描述并不意在將實施例限定到一種優(yōu)選實施例。相反，它們意在覆蓋可以包括在如由所附權(quán)利要求定義的所述實施例的精神和范圍之內(nèi)的備選方案、修改和等同物。
[0046]現(xiàn)在參照圖1，示出了電子設(shè)備100(也被稱為“設(shè)備100”)的一個例子的說明性透視圖。特別地，設(shè)備1〇〇表示智能電話。但是，這僅僅是電子設(shè)備的一個例子，并且設(shè)備1〇〇可以是任何適當(dāng)?shù)碾娮釉O(shè)備，包括手表、膝上型計算機(jī)、可穿戴電子設(shè)備、健康監(jiān)測設(shè)備、生物測定傳感器、計算器、音頻/視頻播放器或記錄器，等等。
[0047]在一些實施例中，設(shè)備100可以是被配置為提供與健康相關(guān)的信息或數(shù)據(jù)的電子設(shè)備，所述信息或數(shù)據(jù)包括但不限于心率數(shù)據(jù)、血壓數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、氧含量數(shù)據(jù)、飲食/營養(yǎng)信息、醫(yī)療提醒、健康相關(guān)的提示或信息，或者其它與健康相關(guān)的數(shù)據(jù)。
[0048]設(shè)備100可以包括殼體102。殼體102可以形成用于設(shè)備100的內(nèi)部部件的外表面或部分外表面和保護(hù)殼。殼體102可以包括第一殼體部分104和第二殼體部分106。在一些實施例中，第一殼體部分104形成殼體的底部，并且第二殼體部分106形成殼體的頂部。第一和第二殼體部分104、106可以耦合到一起，以形成殼體102,如本文所描述的。雖然圖1繪出了由兩個部件(例如，頂部外殼和底部外殼)形成的殼體，但這僅僅是可能的殼體構(gòu)造的一個例子。殼體可以包括更多或更少的殼體部件，并且可以包括組成殼體的殼體部件的不同構(gòu)造和/或形狀。
[0049]在一些實施例中，至少第一殼體部分104由陶瓷材料形成。在一些實施例中，第一殼體部分104是整塊陶瓷材料。陶瓷材料包括，但不限于，瓷料、氧化鋁、氧化鈹、氧化鈰、氧化鋯、碳化物、硼化物、氮化物、硅化物、顆粒加強(qiáng)的陶瓷、纖維加強(qiáng)的陶瓷、氧化物和非氧化物的組合、以及陶瓷-金屬復(fù)合材料(金屬陶瓷)。在一些實施例中，第二殼體部分106由任何材料形成，包括聚合物、金屬、玻璃、陶瓷等。在本描述中，由陶瓷材料形成的殼體部分也被稱為陶瓷殼體部分或陶瓷部件。
[0050]圖2A示出了用于電子設(shè)備的殼體的分解透視圖，示出第二部分106與第一殼體部分104分離。在一些實施例中，第一殼體部分104是形成腔體的外殼。腔體可以由陶瓷外殼的第一表面(例如，在保持部件200的安裝底座202之下)和在第一表面外周界的一個或多個凸緣或壁(例如，壁216)定義。這一個或多個凸緣在第一方向從第一表面延伸離開，以便定義腔體。在一些實施例中，腔體定義電子設(shè)備部件位于其中的殼體102的內(nèi)部容積的一部分。 形成腔體的外殼僅僅是用于電子設(shè)備的殼體的一部分的一個例子，并且殼體部分的其它形狀和構(gòu)造也是預(yù)期的。例如，圖6A-9A示出了可以對應(yīng)于用于電子設(shè)備的殼體的各部分的附加構(gòu)造。
[0051]在一些實施例中，第一殼體部分104包括耦合到其的聚合物材料。如圖2A中所示， 所示出的聚合物材料是保持部件200。但是，這僅僅是可以耦合到第一殼體部分104的聚合物特征的一個例子。例如，聚合物材料可以是聚合物涂層或施加到第一殼體部分104的表面的層(例如，如關(guān)于圖6A-7B所示出和描述的)、模制到第一殼體部分104中的開口中的聚合物窗口(例如，如關(guān)于圖3-4C所示出和描述的)、從第一殼體部分104延伸離開的聚合物突起 (例如，如關(guān)于圖8A-8B所示出和描述的)、等等。[〇〇52]如本文所描述的，作為聚合物材料被直接共同模制到第一殼體部分104上的結(jié)果， 聚合物材料(例如，保持部件200)耦合到第一殼體部分104。更特別地，代替分別形成第一殼體部分104和保持部件200,然后再將保持部件200用膠水、壓敏粘合劑、熱活化膜、環(huán)氧樹脂等粘到第一殼體部分104,聚合物可以靠著陶瓷材料直接模制。
[0053]如以上所指出的，聚合物材料可以通過聚合物材料與陶瓷材料之間的機(jī)械結(jié)合耦合到第一殼體部分104。機(jī)械結(jié)合可以由材料之間的微觀或宏觀機(jī)械嚙合產(chǎn)生。例如，通過流入和/或圍繞第一殼體部分104中的微結(jié)構(gòu)(例如，微觀溝槽、表面不規(guī)則，等等)，機(jī)械結(jié)合可以由與第一殼體部分104交互的液體聚合物而產(chǎn)生。(液體聚合物包括被加熱以便使聚合物流動的聚合物，諸如熱塑性聚合物，或者在不添加任何熱量的情況下處于液態(tài)的聚合物，諸如熱固性聚合物。)[〇〇54]通過流入和/或圍繞第一殼體部分的宏觀結(jié)構(gòu)(例如，底切、溝道、孔、支柱、棘爪等等)，機(jī)械結(jié)合也可以或代替地由與第一殼體部分交互的液體聚合物產(chǎn)生。微觀結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)可以被手動創(chuàng)建(例如，利用機(jī)械或化學(xué)蝕刻、噴砂、激光蝕刻或燒蝕等等)，或者可以自然地發(fā)生(例如，由于材料的正常制造或成型所導(dǎo)致的微裂紋、錯位和/或表面不規(guī)則)。 無論是基于微觀還是宏觀機(jī)械結(jié)構(gòu)，聚合物材料和陶瓷材料都可以形成一個或多個彼此嚙合的互鎖結(jié)構(gòu)(例如，底切或包括底切的幾何形狀)，以便將聚合物材料耦合到陶瓷材料。
[0055]在一些實施例中，聚合物材料可以包括在聚合物材料與陶瓷材料之間產(chǎn)生或增加結(jié)合的粘合劑。粘合劑可以包括在液體聚合物材料中，使得靠著陶瓷材料模制聚合物材料的過程便于粘合劑結(jié)合。因此，不必為了將聚合物材料結(jié)合到陶瓷材料而在陶瓷材料和聚合物材料之間引入粘合劑。相反，聚合物材料借助粘合劑直接結(jié)合到陶瓷材料，無需任何填隙部件(例如，膠水、壓敏粘合劑等等)。在一些實施例中，粘合劑利用液體聚合物材料均質(zhì)化。[〇〇56]在一些實施例中，聚合物材料是熱塑性聚合物材料，諸如聚酰胺，聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯，等等。在一些實施例中，聚合物材料是熱固性聚合物材料， 諸如環(huán)氧樹脂、聚酯、乙烯基酯、酚醛樹脂等等。在一些實施例中，聚合物材料包括加強(qiáng)纖維，諸如碳纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維、碳納米管、芳綸纖維，等等。
[0057] 返回到圖2A，保持部件200包括安裝底座202，以及每個都從安裝底座202延伸離開的第一臂204和第二臂206。第一和第二臂204、206經(jīng)由安裝底座202連接到第一殼體部分 104的外周。[〇〇58]第一和第二臂204、206被配置為與第二殼體部分106的保持特征嚙合，以便將第一殼體部分104保持到第二殼體部分106。在一些實施例中，如圖2A中所示，第一和第二臂204、 206可以是沿第一殼體部分104的基本上全部長度延伸的細(xì)長部件。在一些實施例中，第一和第二臂204、206沿第一殼體部分104的長度的多于一半延伸。[〇〇59]圖2B和2C繪出了通過圖2A中的線2B-2B取得的殼體102的橫截面視圖。特別地，圖 2B不出了與第二殼體部分106分離的第一殼體部分104,并且圖2C不出了組裝的殼體，其中第一殼體部分104關(guān)于第二殼體部分106被保持。當(dāng)?shù)谝粴んw部分104關(guān)于第二殼體部106被保持時，第一殼體部分104可被保持與第二殼體部分106處于固定關(guān)系。
[0060]如圖2B中所示，保持部件200的第一和第二臂204、206從安裝底座202延伸離開。第一和第二臂204、206分別包括第一和第二閂鎖元件210、212。閂鎖元件被配置為分別與第二殼體部分106的保持特征218、220嚙合，以便將第一和第二殼體部分104,106保持在一起。
[0061]在一些實施例中，殼體102包括布置在第一殼體部分104的密封面222和第二殼體部分106的密封面224之間的密封體214。第一和第二殼體部分的密封面可以面對彼此，使得當(dāng)殼體部分組裝到一起以便形成殼體102時，它們都與密封體214接觸。密封體214可以由任何適當(dāng)?shù)拿芊獠牧希T如彈性體、泡沫等，形成。
[0062]在一些實施例中，密封體214密封住第一和第二殼體部分之間的間隙。密封體214 可以用來防止或限制碎片、濕氣、空氣或其它物質(zhì)進(jìn)入和/或漏出殼體的內(nèi)部。
[0063]在一些實施例中，密封體214可以在第一和第二殼體部分104、106之間被壓縮，使得密封體214賦予趨于分開殼體部分的力。這種分離力又在保持部件200的閂鎖元件210、 212與第二殼體部分106的保持特征218、220之間施加鎖定或閂鎖力。
[0064]密封體214可以是單個整體部件(例如，整塊密封材料，諸如應(yīng)用到和/或結(jié)合到殼體部分的密封面的橡膠0-環(huán)或連續(xù)密封材料)。作為替代，密封體214可以由多個分立元件 (諸如位于殼體部分之間的泡沫、彈性體、聚合物或其它密封材料的各個條)形成。
[0065]在一些實施例中，密封體214耦合到第一和第二殼體部分104、106當(dāng)中一個或兩個。例如，密封體214可以利用粘合劑(例如，膠水、壓敏粘合劑等等)耦合到第一殼體部分 104的密封面222。
[0066]如本文所描述的，聚合物材料(例如，保持部件200)可以通過共同模制過程耦合到第一殼體部分104,由此聚合物材料靠著第一殼體部分104被模制(例如，利用注射模制、重力鑄造等等)。例如，如本文所描述的，(由陶瓷材料形成的)第一殼體部分104可以被引入模具，該模具具有被配置為接納第一殼體部分1〇4(或其部分)的第一腔體，和被配置為具有要耦合到第一殼體部分104的特征的形狀的第二腔體。在殼體102的情況下，第二腔體對應(yīng)于保持部件200,但是其它特征和形狀也是預(yù)期的。
[0067]由于難以從陶瓷材料形成復(fù)雜的幾何形狀，以及一些陶瓷材料的剛性和脆性，因此可能難以或不可能形成同時包括第一殼體部分104和保持部件200的整體零件。例如，如果臂204和206由陶瓷材料制造，則它們可能太不易彎曲，以至于不能將第一殼體部分104耦合到第二殼體部分106。具體而言，當(dāng)?shù)谝缓偷诙んw部分耦合到一起時，當(dāng)閂鎖元件210、 212在保持特征218、220之上滑動時，聚合物臂204、206會偏轉(zhuǎn)。如果臂由陶瓷材料形成，則當(dāng)閂鎖元件210、212在保持特征218、220之上滑動時，臂可能太脆以至于不能偏轉(zhuǎn)，并且閂鎖元件210、212或臂204、206可以就斷裂了。[〇〇68]在圖1-2C中，聚合物特征被配置為在外殼的內(nèi)部。但情況不一定是這樣。特別地， 共同模制聚合物材料與陶瓷材料的益處對于在殼體外部(或以其它方式在設(shè)備外部)的聚合物特征也會是有用的。例如，智能手表(諸如參照圖3所示出并描述的)可以包括經(jīng)由一個或多個帶附連結(jié)構(gòu)連接到殼體的表帶。雖然手表殼體可以(至少部分地)由陶瓷材料形成， 但從聚合物材料形成帶附連結(jié)構(gòu)會是有益的。例如，從聚合物會比從陶瓷更容易地形成帶附連結(jié)構(gòu)的復(fù)雜幾何形狀，或者，在一些實施例中，陶瓷材料可能對于被用作帶附連結(jié)構(gòu)太脆。因此，以與保持元件200被共同模制到第一殼體部分104上相同的方式，帶附連結(jié)構(gòu)可以通過將聚合物材料共同模制到殼體的陶瓷材料來形成。[〇〇69]現(xiàn)在參照圖3,示出了電子設(shè)備300(也被稱為“設(shè)備300”)的一個例子的說明性透視圖。特別地，設(shè)備300表示手表，諸如智能手表。但是，這僅僅是電子設(shè)備的一個例子，并且設(shè)備300可以是任何適當(dāng)?shù)碾娮釉O(shè)備，包括智能電話、膝上型計算機(jī)、可穿戴電子設(shè)備、健康監(jiān)測設(shè)備、生物測定傳感器、計算器、音頻/視頻播放器或記錄器等等。
[0070]設(shè)備300可以包括殼體302,類似于上述殼體102。殼體302可以構(gòu)成用于設(shè)備300的內(nèi)部部件的外表面或部分外表面以及保護(hù)殼。殼體302可以包括第一殼體部分304和第二殼體部分306。在一些實施例中，第一殼體部分304形成殼體的底部，并且第二殼體部分306形成殼體的頂部。第一和第二殼體部分304、306可以親合到一起，以形成殼體302。在一些實施例中，至少第一殼體部分304由陶瓷材料形成。在一些實施例中，第二殼體部分306由任何材料形成，包括聚合物、金屬、玻璃、陶瓷等等。
[0071]在一些實施例中，設(shè)備300可以是被配置為提供與健康相關(guān)的信息或數(shù)據(jù)的電子設(shè)備，所述信息或數(shù)據(jù)諸如但不限于心率數(shù)據(jù)、血壓數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、氧含量數(shù)據(jù)、飲食/營養(yǎng)信息、醫(yī)療提醒、健康相關(guān)的提示或信息、或者其它與健康相關(guān)的數(shù)據(jù)。因此，設(shè)備300可以包括用于檢測可以從其直接或間接確定這種與健康相關(guān)的信息或數(shù)據(jù)的傳感器。[〇〇72]更具體而言，在一些實施例中，設(shè)備300包括檢測從用戶的身體發(fā)射和/或反射的信號的傳感器。此外，設(shè)備300可以包括結(jié)合傳感器一起操作以便將信號(例如，可見光、紅夕卜/電磁輻射等等)賦予到用戶的身體上或其中的發(fā)射器。然后，傳感器可以檢測信號如何被用戶的身體影響(例如，由用戶的皮膚反射的光量、由用戶的皮膚造成的電信號衰減、等等)。
[0073]這種傳感器和/或發(fā)射器可以放置在設(shè)備的殼體302中。但是，接觸用戶身體的殼體302，并且尤其是，第一殼體部分304，的特定材料會阻擋、妨礙或以其它方式阻止信號往返于傳感器和/或發(fā)射器。例如，當(dāng)?shù)谝粴んw部分304由不透明的陶瓷材料制成時，光學(xué)傳感器或發(fā)射器將無法與用戶的皮膚進(jìn)行通信。因此，殼體302(以及，更具體而言，第一殼體部分304)可以包括窗口 308，通過其，傳感器和/或發(fā)射器可以與用戶的身體進(jìn)行通信。[〇〇74]圖4A繪出了殼體302的底部平面圖，示出了第一殼體部分304中的窗口308。在一些實施例中，如圖4A中所示，傳感器/發(fā)射器400可以位于殼體302內(nèi)窗口308上方并靠近其。傳感器/發(fā)射器400通過窗口 308感測和/或發(fā)射信號。傳感器/發(fā)射器400可以是傳感器、發(fā)射器、或傳感器和發(fā)射器的組合。但是，為便于參照，傳感器/發(fā)射器400被這里被簡稱為傳感器400。當(dāng)描述提到傳感器檢測經(jīng)由窗口 308進(jìn)入殼體302的信號時，應(yīng)當(dāng)理解，這種描述也類比地適用于發(fā)射器發(fā)射通過窗口 308穿出殼體302的信號。[〇〇75]在一些實施例中，窗口 308由光學(xué)透明材料，諸如透明的聚合物，形成。但是，窗口 308可以由對于傳感器400所使用的特定信號具有期望和/或必需的透射率的材料形成。例如，如果發(fā)射器被配置為發(fā)射無線電波，則窗口 308可以由比形成第一殼體部分304的其余部分的材料更自由地透射無線電波的聚合物材料形成。作為另一個例子，如果傳感器被配置為感測可見光，則窗口308可以由透明或半透明的聚合物材料形成。在一些實施例中，聚合物材料在特定譜帶中具有比陶瓷材料更高的電磁透射率。在一些實施例中，窗口308是透明的陶瓷、晶體或玻璃材料，并且第一殼體部分304是圍繞窗口 308模制的聚合物材料。 [〇〇76]如上面所指出的，傳感器400可以被設(shè)備300用來檢測與健康相關(guān)的信息，諸如心率數(shù)據(jù)、血壓數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、氧含量數(shù)據(jù)、血糖數(shù)據(jù)，等等。因此，窗口 308被配置為便于信號在傳感器400與殼體302的外部之間的通過。在其它實施例中，窗口308被配置為為了任何目的而便于信號的通過。例如，傳感器400可以是成像傳感器(例如，對于數(shù)碼相機(jī))，在這種情況下，窗口308可被配置以允許光穿過窗口 308并到達(dá)成像傳感器。作為另一個例子，傳感器/發(fā)射器400可以是天線(例如，對于無線電通信)，其被配置為發(fā)射和/或檢測電磁信號。 因此，窗口 308可被配置成允許射頻(“RF")信號通過窗口 308。[〇〇77]圖4B是通過圖4A的線4B-4B取得的第一殼體部分304的橫截面視圖。圖4B示出了在第一殼體部分304的內(nèi)側(cè)上與窗口 308相鄰布置的傳感器400。傳感器400被部署成使得信號可以通過窗口 308被傳感器400感測和/或從傳感器400發(fā)射，即使這種信號可能不能有效地 (或完全)通過第一殼體部分304被感測和/或發(fā)射。[〇〇78]類似于以上對于保持部件200的描述，窗口 308可以是與陶瓷第一殼體部分304共同模制的聚合物材料。例如，窗口308可以被直接模制到第一殼體部分304中的開口(例如， 孔)中。更具體而言，如下面所描述的，具有從內(nèi)側(cè)延伸到外側(cè)的孔的第一殼體部分304可以由陶瓷材料形成，然后被放入模具。然后，聚合物材料可以被注入、倒入或以其它方式引入孔，使得聚合物材料結(jié)合到陶瓷材料(例如，聚合物材料直接結(jié)合到第一殼體部分304中的孔的陶瓷壁)。當(dāng)從模具中被除去時，窗口 308可以完全填充第一殼體部分304中的孔。例如， 窗口308的內(nèi)表面414可以基本上與第一殼體部分304的內(nèi)表面410共面，并且窗口的外表面 416可以基本上與第一殼體部分304的外表面412共面。作為替代，窗口 308可以僅部分地填充第一殼體部分304中的孔。例如，窗口 308的內(nèi)表面和外表面當(dāng)中一個或二者可以分別相對于第一殼體部分304的內(nèi)表面或外表面凹入。
[0079]在一些實施例中，窗口 308被注入其中的第一殼體部分304中的孔為沉孔 (counterbored)。更具體而言，孔可以包括從第一殼體部分304的內(nèi)表面410延伸并在第一殼體部分的內(nèi)表面和外表面之間的點終止的第一圓柱形部分404。孔還包括具有與第一圓柱形部分不同直徑并且與第一圓柱形部分404同軸的第二圓柱形部分402,其中第二圓柱形部分402從第一殼體部分304的外表面412延伸并且在第一圓柱形部分404終止的點接合第一圓柱形部分404(例如，在第一殼體部分304的內(nèi)表面和外表面之間)。如圖4B中所不，第一圓柱形部分404具有比第二圓柱形部分402大的直徑。
[0080]將聚合物材料共同模制到第一殼體部分304中的孔中可以提供優(yōu)于其它制造方法的優(yōu)點。例如，用于第一殼體部分304(以及因此用于設(shè)備300)的零件數(shù)和組裝步驟可以減少，因為共同模制過程產(chǎn)生整體零件，并且不需要預(yù)成型聚合物窗口與預(yù)成型陶瓷殼體部件的手工組裝。將聚合物材料共同模制到孔中還可以消除對用來將聚合物材料粘合到陶瓷材料的粘合劑的需求，從而進(jìn)一步降低了制造復(fù)雜性、時間和成本，并且還產(chǎn)生了可能更耐用并且抵抗意想不到的解體的部件。
[0081]而且，共同模制過程可以在窗口與殼體部分之間產(chǎn)生比其它制造或組裝方法更好的密封。在諸如需要密封以防水或其它污染物的手表和健康監(jiān)測設(shè)備的可穿戴電子設(shè)備的情況下，這會是尤其重要的，并且對于將靠著用戶皮膚放置的部件甚至更重要。例如，預(yù)期要在運(yùn)動中使用的可穿戴電子設(shè)備應(yīng)當(dāng)被密封，以防汗水和水的侵入。
[0082]此外，可能難以在預(yù)成型的陶瓷和聚合物部件中維持足夠高的制造公差，以確保部件之間的良好配合。例如，在圖4B中的第一殼體部分304的窗口 308的情況下，可能難以和/或昂貴地將預(yù)成型聚合物窗口制造成裝入在第一殼體部分304的孔中所需的嚴(yán)格公差， 因為聚合物窗口和/或殼體部分的尺寸的甚至小偏差就會導(dǎo)致窗口和殼體之間的間隙或開口。類似地，在圖2A中的保持部件200的情況下，可能難以和/或昂貴地制造緊貼地裝入在第一殼體部分104的腔體中的聚合物保持部件200。此外，因為聚合物材料在共同模制過程中流入孔，所以對陶瓷部件的尺寸公差可以減小，因為，如果它們不需要配合到另一個剛性部件，則與聚合物配合的陶瓷的部分不需要那么準(zhǔn)確或精確。例如，對孔的直徑、圓度和/或軸向?qū)?zhǔn)的公差可以比如果預(yù)成型的窗口要安裝到孔中將需要的更加寬松。
[0083]在一些實施例中，孔的幾何形狀被配置為使得聚合物材料機(jī)械地保留到第一殼體部分。圖4C是通過圖4A中的線4B-4B取得的第一殼體部分304的橫截面視圖，示出了在孔內(nèi)機(jī)械保持聚合物材料的幾何形狀。特別地，第一殼體部分304包括具有從第一殼體部分304 的內(nèi)表面410延伸并在第一殼體部分的內(nèi)表面與外表面之間的點終止的截頭圓錐形部分 408的孔。該孔還包括與截頭圓錐形部分408同軸的圓柱形部分406,其中圓柱形部分406從第一殼體部分304的外表面412延伸并在截頭圓錐形部分408終止的點接合截頭圓錐形部分 408(例如，在第一殼體部分304的內(nèi)表面與外表面之間)。[〇〇84] 截頭圓錐形部分408在內(nèi)表面410中的開口處的直徑小于在截頭圓錐形部分408接合圓柱形部分406的點處的直徑。換句話說，截頭圓錐形部分408形成防止窗口 308在朝內(nèi)表面410的方向從孔中被除去的底切。此外，截頭圓錐形部分408在截頭圓錐形部分408接合圓柱形部分406的點處的直徑大于圓柱形部分的直徑。在這個區(qū)域形成的肩部防止窗口 308在朝外表面412的方向從孔中被除去。[〇〇85]截頭圓錐形部分408的傾斜面和孔內(nèi)部的肩部的組合將窗口 308牢固地保持在孔中，從而產(chǎn)生結(jié)實的、良好密封的殼體部件。但是，在利用剛性、預(yù)成型的窗口時，將難以或不可能實現(xiàn)這種或類似的幾何形狀。因為在本文描述的共同模制過程將液體聚合物注入孔，其然后流動以填充整個孔，而不管其內(nèi)部幾何形狀，所以諸如圖4C中所示的復(fù)雜幾何形狀是可能的。由此產(chǎn)生的殼體部件的強(qiáng)度和窗口密封體的質(zhì)量可能對于對日常使用要求高耐用性強(qiáng)度以及對碎片、濕氣、汗水或其它污染物的有效密封的可穿戴設(shè)備特別有用。
[0086]在一些實施例中，共同模制過程在窗口上產(chǎn)生表面瑕疵或過多的聚合物材料。圖 5A-5B是通過圖4A中的線4B-4B取得的第一殼體部分304的橫截面視圖，示出了過多聚合物材料以及它可以如何被處理以便不干擾窗口 308的操作和/或與窗口 308相鄰地安裝部件(例如，傳感器400)的能力。具體而言，圖5A示出了在窗口 308的內(nèi)表面504上具有澆口 500的窗口 308。澆口 500可以是在噴嘴將聚合物材料注入第一殼體部分304中的孔中的點處的聚合物材料的突起。[〇〇87]在一些實施例中，注射模制裝置可被配置為使得澆口 500位于肩部502之上，使得通過窗口 308的路徑不被過多的材料堵塞或以其它方式阻礙。在這種情況下，澆口 500可以留在窗口 308上。[〇〇88] 在一些實施例中，澆口 500被除去，使得窗口 308的內(nèi)表面504與第一殼體部分304 的內(nèi)表面410共面，如圖5B中所示。澆口 500可以通過任何適當(dāng)?shù)倪^程被除去，包括機(jī)加工、 拋光、研磨、打磨、激光燒蝕和/或切割。在澆口500被除去的情況下，注射模制裝置可被配置為使得澆口 500在窗口 308的中心、在肩部502之上或者在任何其它合適的位置定位。
[0089]雖然參照圖3-5B所示出并描述的殼體和殼體部件被描述為用于手表或其它可穿戴電子設(shè)備，但這些僅僅是示例實現(xiàn)，并且如上所述的部件以及制造原理(例如，共同模制陶瓷和聚合物部件)也適用于其它設(shè)備。例如，陶瓷和聚合物材料可以被共同模制，以產(chǎn)生用于智能電話、平板計算機(jī)、膝上型計算機(jī)、機(jī)械表或任何其它適當(dāng)?shù)脑O(shè)備的殼體部件。
[0090]可以與陶瓷部件共同模制的聚合物特征的幾個例子在上面進(jìn)行了描述。具體而言，圖2A-2C示出了被共同模制到陶瓷殼體部分的聚合物保持元件200,并且圖3-5B示出了被共同模制到陶瓷殼體部分中的孔的聚合物窗口 308。但是，附加的聚合物特征也可以通過共同模制聚合物材料與陶瓷部件來產(chǎn)生。例如，圖6A-9B繪出與陶瓷部件共同模制的聚合物特征的附加例子。[0091 ]圖6A-6B分別繪出了用于電子設(shè)備的殼體部分600的透視和橫截面視圖。殼體部分 600包括陶瓷部分602和聚合物部分604。陶瓷部分602可以是用于諸如智能手表的電子設(shè)備的殼體的底部。陶瓷部分602是形成腔體的外殼，其中該腔體由被凸緣包圍的中央表面定義。聚合物部分604靠著外殼的內(nèi)表面被共同模制(例如，靠著中央表面和凸緣)。特別地，聚合物部分604涂覆陶瓷外殼的內(nèi)表面，從而形成從腔體的中央表面延伸離開的特征(例如， 涂覆外殼的凸緣的部分)和涂覆或以其它方式接觸腔體的中央表面的底座部分。在一些實施例中，如圖6B中所示，聚合物部分具有均勻或基本上均勻的厚度。在其它實施例中，聚合物部分604的厚度跨聚合物部分的表面變化。
[0092]圖7A-7B分別繪出了用于電子設(shè)備的殼體部分700的透視和橫截面視圖。殼體部分 700包括陶瓷部分702和聚合物部分704。如圖所示，聚合物部分704與陶瓷部分702的表面共同延伸，但這不是必需的。例如，聚合物部分704可以僅覆蓋陶瓷部分702的表面的一部分。 就像圖6A-6B中的聚合物部分604,聚合物部分704涂覆殼體部分700的表面，并且可以具有單個連續(xù)的厚度，或者可以在不同的位置具有不同的厚度。陶瓷部分702或聚合物部分704 可被用作殼體的外表面。例如，陶瓷部分702可以形成殼體的內(nèi)表面，并且聚合物部分704可以形成殼體的外表面，或者反之亦然。[〇〇93]在一些實施例中，如參照圖6A-7B(以及在下面討論的圖9B)示出并描述的那樣涂覆陶瓷殼體部分增加了殼體部分的強(qiáng)度和/或韌性。這也可以允許使殼體600、700、900的陶瓷部分更薄，同時維持或提高整體部件的強(qiáng)度和/或韌性。在一些情況下，如果陶瓷材料更薄，則陶瓷材料可以(在斷裂之前)彎曲更大的量。即，當(dāng)特定的力被施加時，與接受相同的力的較厚部件相比，較薄的部件將在破裂之前彎曲更多。因此，通過減小殼體的陶瓷部分的厚度并且將聚合物材料共同模制到陶瓷部分，陶瓷材料的某些好處可以在部件中實現(xiàn)(例如，優(yōu)異的表面修飾、硬度、美學(xué)等等)，同時還降低了部件上的沖擊或其它力導(dǎo)致部件斷裂的可能性。特別地，利用一薄層陶瓷材料(例如，比在缺少聚合物材料的情況下可行的更薄的一層陶瓷材料)產(chǎn)生的陶瓷材料的增加的柔性使部件能夠在斷裂之前彎曲更大的量，從而使部件更有彈性。
[0094]此外，因為共同模制過程導(dǎo)致聚合物材料和陶瓷材料之間的緊密結(jié)合，所以，如果陶瓷材料碎裂、開裂或以其它方式斷裂，則聚合物材料可以維持殼體部件的結(jié)構(gòu)完整性，并且甚至將破碎的陶瓷片保持在一起，使得它們不對用戶造成傷害。[〇〇95]圖8A-8B分別繪出了用于電子設(shè)備的殼體部分800的透視和橫截面視圖。殼體部分 800包括陶瓷部分802和聚合物部分804。陶瓷部分802是形成腔體的外殼，其中該腔體由被凸緣806包圍的中央表面定義。通過共同模制聚合物部分804和陶瓷部分802,聚合物部分 804耦合到壁806。聚合物部分804相對于壁806形成可被使用來，例如，嚙合另一殼體部件的夾子或閂鎖的底切。
[0096]由聚合物部分804形成的底切是可能難以只從陶瓷材料形成的復(fù)雜幾何形狀的另一個例子。特別地，可能難以模制、機(jī)加工或以其它方式形成具有如圖8中所示的底切的陶瓷部件。而且，即使形成了該幾何形狀，陶瓷材料的脆性(以及在拐角處的應(yīng)力集中)也會使底切對于一些用途過于脆弱。因此，共同模制聚合物材料和陶瓷部分802允許這種復(fù)雜的幾何形狀被更簡單地制造并且會產(chǎn)生比單獨(dú)用陶瓷可能的更強(qiáng)的部件。[〇〇97]圖9A-9B分別繪出了用于電子設(shè)備的殼體部分900的透視圖和橫截面視圖。殼體部分900包括陶瓷部分902和聚合物部分904。聚合物部分904與陶瓷部分902共同模制，以便將聚合物部分904耦合到陶瓷部分902。殼體部分900類似于本文所述的第一殼體部分104(圖 2A-2C)，但缺乏形成腔體的壁216。聚合物部分904是保持部件，諸如本文所描述的保持部件 200。在一些實施例中，聚合物部分904被用來將殼體部分900保持到另一殼體部件，以形成用于電子設(shè)備的殼體。例如，殼體部分900可以被耦合到圖8A-8B中的殼體部分800,以封住可以包含電子設(shè)備部件的內(nèi)部容積。
[0098] 現(xiàn)在參照圖10,示出了電子設(shè)備1000(也被稱為“設(shè)備1000”)的一個例子的說明性透視圖。特別地，設(shè)備1〇〇〇表示平板計算機(jī)。[〇〇99] 設(shè)備1000可以包括殼體1002。殼體1002可以為設(shè)備1000的內(nèi)部部件形成外表面或部分外表面和保護(hù)殼。殼體1002可以包括第一殼體部分1004和第二殼體部分1006。在一些實施例中，第一殼體部分1004形成殼體的底部，并且第二殼體部分1006形成殼體的頂部。在一些實施例中，至少第一殼體部分1004由陶瓷材料形成。在一些實施例中，第二殼體部分 1006由任何材料形成，包括聚合物、金屬、玻璃、陶瓷等等。第一和第二殼體部分1004、1006 可以利用聚合物保持特征(諸如關(guān)于圖8A-9B所示出和描述的那些)耦合到在一起，以形成殼體1002。
[0100]圖11A繪出了殼體1002的分解透視圖，示出了與第一部分1004分離的第二部分 1006。第一殼體部分1004包括耦合到其的聚合物保持部件1008。如本文所述，作為聚合物材料直接共同模制到第一殼體部分1004上的結(jié)果，聚合物保持部件1008耦合到第一殼體部分 1004〇
[0101]保持部件1008包括安裝底座1010,以及每個都從安裝底座1010延伸離開的第一臂1012和第二臂1014。第一和第二臂被配置為與第二殼體部分1006的保持特征嚙合，以便將第一殼體部分1004保持到第二殼體部分1006,如圖11C中所示。
[0102]圖11B和11C繪出了通過圖11A中的線11 B-l 1B取得的殼體1002的橫截面視圖。特別地，圖11B示出了與第二殼體部分1006分離的第一殼體部分1004,并且圖11C示出了組裝好的殼體，其中第一殼體部分1004關(guān)于第二殼體部分1006保持。特別地，第一和第二臂1012、 1014分別包括第一和第二閂鎖元件1016、1018。閂鎖元件被配置為分別與第二殼體部分 1006的保持特征1020、1022嚙合，以便將第一和第二殼體部分1004,1006保持在一起。如關(guān)于圖8A-8B所說明的，保持特征1020和1022可以由與第二殼體部分1006共同模制的聚合物材料形成。
[0103]在一些實施例中，殼體1002包括位于第一殼體部分1004與第二殼體部分1006之間的密封體1024，如上所述。
[0104]具有模制到其的聚合物特征的陶瓷部件的各種例子在上面進(jìn)行了描述。如所指出的，共同模制陶瓷和聚合物來產(chǎn)生這些部件可以提供許多好處。例如，將難以或不可能單獨(dú)從陶瓷產(chǎn)生的特征和幾何形狀可以從被直接模制到陶瓷部件的聚合物材料形成。而且，因為聚合物材料被直接共同模制到陶瓷部件，所以既有陶瓷又有聚合物特征的部件可以被產(chǎn)生，同時減少組裝時間、減少零件數(shù)并且降低各個零件所需的制造公差。因此，一般而言，通過將聚合物特征共同模制到陶瓷材料上來制造用于電子設(shè)備的部件，諸如殼體部件，是有益的。
[0105]圖12繪出了制造用于電子設(shè)備的殼體部件的示例性方法1200。在方框1202,由陶瓷材料形成的第一部件被放在模具中。模具包括定義被配置為接納第一部件的第一腔體的第一部分和定義當(dāng)模具閉合時與第一腔體相通的第二腔體的第二部分。第二部分還可以包括一個或多個澆口，通過其，聚合物材料可以被引入第二腔體。模具可以是用在聚合物注射模制過程中的兩部分模具。
[0106]第一腔體可以具有與第一部件互補(bǔ)的形狀，使得第一部件緊密地裝入第一腔體中并且被腔體均勻地支撐。以這種方式，如果變形或彎曲則可能脆并易于斷裂的陶瓷部件可以在后續(xù)模制操作期間被適當(dāng)?shù)刂巍?br>[0107]第二腔體可以具有要接合到陶瓷材料的特征的形狀。例如，第二腔體可以是保持部件200的形狀(圖2A)，或者是要應(yīng)用到陶瓷部件的表面的板或涂層的形狀(圖7A-7B)。第二腔體也可以是其它特征的形狀，包括未在本文描述的特征。
[0108]作為替代，第一和第二腔體的作用可以顛倒。例如，第二腔體可以具有與第一部件互補(bǔ)的形狀，使得第一部件緊密地裝入第二腔體中并且被腔體均勻地支撐，并且第一腔體可以是要接合到陶瓷材料的特征的形狀。
[0109]當(dāng)模具在陶瓷部件處于第一腔體中的時候關(guān)閉時(例如，模具的第一和第二部分保持在一起)，第二腔體可以直接打開到陶瓷部件的表面上。因此，注入第二腔體的聚合物材料會接觸并靠著陶瓷部件被模制。因此，聚合物材料可以在陶瓷材料和模具的第二腔體的至少一部分之間引入，以產(chǎn)生聚合物特征。
[0110]在方框1204,聚合物材料被注入第二腔體，由此從聚合物材料形成特征并將該特征結(jié)合到陶瓷材料。在一些實施例中，聚合物材料是熱固性聚合物材料。在一些實施例中， 聚合物材料是熱塑性聚合物材料。在一些實施例中，聚合物材料是這些或其它類型聚合物的任意組合。
[0111]在一些實施例中，將聚合物材料注入第二腔體可以包括在有或沒有附加壓力施加到聚合物材料的情況下的注射。特別地，聚合物材料可以利用對聚合物材料施壓以便強(qiáng)迫其進(jìn)入模具腔體的注射模制機(jī)(或其它過程)被注入第二腔體。在其它情況下，聚合物材料可以通過簡單地在大氣壓下將聚合物材料倒入模具來注入第二腔體中。
[0112]作為聚合物材料的模制過程和/或固化的結(jié)果，聚合物材料可以直接結(jié)合到陶瓷材料。這種結(jié)合可以基于陶瓷材料和聚合物材料的表面之間的機(jī)械或化學(xué)粘合(或任何其它粘合機(jī)制)發(fā)生。例如，聚合物材料可以機(jī)械結(jié)合到被蝕刻、紋理化、開槽、機(jī)加工或以其它方式粗糙化的陶瓷表面，而不需要空隙粘合劑、膠水等等。為了便于這種結(jié)合，第一部件的表面可以在第一部件被放入模具之前被處理，以產(chǎn)生粗糙的表面。在一些實施例中，表面不需要為了產(chǎn)生粗糙的表面而被單獨(dú)處理。相反，作為(例如，從鑄造、模制或任何其它合適的制造/形成技術(shù))制造陶瓷部件的過程的結(jié)果，表面可以具有合適的表面修飾。
[0113]在一些實施例中，第一殼體部件包括將聚合物特征機(jī)械地固定到第一部件的錨定腔體和/或錨定突起。錨定腔體可以是盲孔、溝道、凹槽、或聚合物材料可以流入其中的任何其它形狀或幾何形狀。錨定突起可以是支柱、尖狀物、或聚合物材料可以在其周圍流動的任何其它形狀或幾何形狀。當(dāng)聚合物材料在方框1204被注入時，聚合物材料可以流入錨定腔體和/或在錨定突起周圍流動。一旦聚合物材料被固化(在下面的方框1206)，剛性聚合物特征就可被錨定到第一殼體元件，這至少部分地是因為到錨定腔體/突起的耦合。
[0114]在方框1206,聚合物材料被固化。在一些實施例中，固化聚合物材料包括冷卻聚合物材料。聚合物材料可以至少部分地在殼體部件仍然處于模具中時被冷卻。
[0115]—旦聚合物材料至少部分地被固化(例如，化學(xué)地、通過熱或以其它方式)，殼體部件就可以從模具中被除去。在其中聚合物特征是被配置為與用于電子設(shè)備的附加殼體部件上的互補(bǔ)保持特征(例如，保持部件200)配合的實施例中，在殼體部件從模具除去之后，殼體部件可以耦合到該附加殼體部件。在耦合殼體部件與附加殼體部件之前，電子設(shè)備部件可以被引入一個或兩個殼體部件的內(nèi)部容積，使得電子設(shè)備部件在殼體被組裝時保持在殼體中。
[0116]圖13繪出了制造用于電子設(shè)備的殼體部件的示例性方法1300。例如，方法1300可被用來形成具有聚合物窗口的陶瓷殼體部件，諸如本文關(guān)于圖3-5B所述的那些。
[0117]在方框1302,陶瓷部件被固定在固定裝置中。陶瓷部件可以具有第一側(cè)和與第一側(cè)相對的第二側(cè)。陶瓷部件可以在其中定義從第一側(cè)延伸到第二側(cè)的孔?？卓梢杂蓡蝹€圓柱形部分、具有不同直徑的兩個同軸圓柱形部分(例如，沉孔)或任何其它形狀定義。
[0118]在方框1304,聚合物材料被注入(有或沒有聚合物材料的加壓)孔。如以上所指出的，聚合物材料可以是熱塑性或熱固性聚合物(或這些或其它類型聚合物的任意組合)。聚合物材料可以基本上填充孔，并且使得聚合物材料的第一表面基本上與陶瓷部件的第一側(cè)共面。
[0119]在方框1306,聚合物材料被固化。在一些實施例中，固化聚合物材料包括冷卻聚合物材料。聚合物材料可以至少部分地在陶瓷部件仍然固定在固定裝置中的時候被冷卻。
[0120]在一些實施例中，固定裝置包括模制表面。當(dāng)在方框1302陶瓷部件被固定在固定裝置中時，陶瓷部件可以靠著模制表面放置，使得孔在陶瓷部件的第一側(cè)被模制表面封住。換句話說，模制表面封住并在一端密封孔，使得從相反端注入孔的聚合物材料靠著模制表面被模制。在模制表面基本上與在孔區(qū)域內(nèi)的陶瓷部件的第一側(cè)共面的情況下，由注入的聚合物材料形成的窗口可以同樣基本上與陶瓷部件的第一側(cè)共面。換句話說，窗口和陶瓷部件形成連續(xù)的、光滑的表面，用作殼體的外表面。
[0121]如以上關(guān)于圖5A-5B所指出的，模制過程會在聚合物窗口中留下突起、腔體、或其它不期望的表面特征或缺陷(例如，被注入孔的聚合物材料)。例如，澆口可能留在窗口的表面上。因此，在一些實施例中，在至少部分地固化聚合物材料之后，澆口從聚合物材料的第二表面被除去。澆口可以通過任何適當(dāng)?shù)倪^程被除去，包括機(jī)加工、拋光、研磨、打磨、激光燒蝕、切割等等。在一些實施例中，被用來除去澆口的過程導(dǎo)致基本上與陶瓷部件的第二側(cè)共面的窗口的表面。例如，澆口可以通過將澆口研磨掉來除去，留下基本上與陶瓷部件的第二側(cè)共面的窗口表面。以這種方式，窗口相對的兩側(cè)可以是基本平坦的。
[0122]在一些實施例中，在聚合物材料被固化之后，傳感器和/或發(fā)射器(例如，傳感器 400)可以被安裝在與聚合物材料的第二表面相鄰的陶瓷部件的第二側(cè)上。示例傳感器和/ 或發(fā)射器在本文中進(jìn)行描述。
[0123]在通過共同模制聚合物材料與陶瓷材料來制造殼體部件之后(例如，如關(guān)于方法 1200和1300所描述的)，可以確定聚合物部分沒有正確地形成，有缺陷，不在期望的公差內(nèi)， 或者以其它方式不可用或不期望。這種確定可以通過機(jī)器、人、或者人與機(jī)器的組合作為檢查的結(jié)果做出。
[0124]如果作出這種確定，則聚合物材料可以從陶瓷材料被除去，使得陶瓷材料可以再次與聚合物材料共同模制。因為一些陶瓷材料的性質(zhì)(例如，高熔點和硬度)，聚合物材料可以以各種方式被除去。例如，在一些實施例中，殼體部件被加熱(例如，在爐子中，或者利用任何其它適當(dāng)?shù)募訜嵫b置)，使得聚合物材料熔化、熔固、蒸發(fā)，或以其它方式從陶瓷材料被除去。作為另一個例子，在一些實施例中，激光被指向殼體部件，以熔化或以其它方式燒蝕聚合物材料。作為還有另一個例子，通過將高壓水流引到聚合物材料上，水射流可以被用來除去聚合物材料。在前述的每種情況下，聚合物材料可以在不損壞陶瓷材料(或不損壞陶瓷材料到這樣的程度，以至于使它不能經(jīng)受與聚合物材料共同模制的至少再一次嘗試)的情況下被除去。在一些實施例中，在從陶瓷材料除去聚合物材料之后，陶瓷材料經(jīng)受方法 1200、方法1300、或本文討論的處理步驟的任意合適組合當(dāng)中一個或多個。
[0125]為了解釋，前面的描述使用特定的術(shù)語來提供對所述實施例的透徹理解。但是，對本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，所述特定細(xì)節(jié)不是為了實踐所述實施例而必需的。因此， 本文所描述的具體實施例的以上描述是為了說明和描述的目的而給出的。它們不是詳盡的或者要將實施例限定到所公開的精確形式。對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說將很顯然，鑒于以上示教，許多修改和變化是可能的。
【主權(quán)項】
1.一種用于電子設(shè)備的殼體部件，所述殼體部件包括: 陶瓷外殼，包括中央表面，所述中央表面被從所述中央表面延伸離開的凸緣包圍，所述中央表面和凸緣限定腔體;及 聚合物材料，涂覆中央表面和凸緣； 其中聚合物材料被結(jié)合到中央表面和凸緣，而無需聚合物材料與陶瓷外殼之間的任何粘合劑。2.如權(quán)利要求1所述的殼體部件，其中陶瓷外殼是整塊的陶瓷材料。3.如權(quán)利要求1所述的殼體部件，其中聚合物材料與陶瓷外殼共同模制。4.如權(quán)利要求1所述的殼體部件，其中凸緣完全包圍中央表面。5.如權(quán)利要求1所述的殼體部件，其中陶瓷外殼耦合到附加的殼體部件，以形成用于電子設(shè)備的殼體，其中陶瓷外殼和所述附加的殼體部件限定被配置為接納電子設(shè)備部件的內(nèi)部容積。6.如權(quán)利要求1所述的殼體部件，其中聚合物材料具有基本均勻的厚度。7.如權(quán)利要求1所述的殼體部件，其中聚合物材料通過聚合物材料與陶瓷材料的微結(jié)構(gòu)之間的機(jī)械交互耦合到中央表面和凸緣。8.如權(quán)利要求1所述的殼體部件，其中陶瓷外殼在中央表面中包括空穴，并且聚合物材料通過聚合物材料與所述空穴之間的機(jī)械交互耦合到中央表面。9.如權(quán)利要求8所述的殼體部件，其中所述空穴包括底切。10.—種用于電子設(shè)備的殼體，所述殼體包括: 由陶瓷材料形成的第一殼體部分;及 保持部件，耦合到第一殼體部分的表面，所述保持部件包括從第一殼體部分延伸離開并且被配置為嚙合與第二殼體部分相關(guān)聯(lián)的保持特征的臂，由此將第一和第二殼體部分保持在一起;其中: 保持部件由聚合物材料形成;及 保持部件與第一殼體部分共同模制。11.如權(quán)利要求1O所述的殼體，其中: 保持部件包括安裝底座;及 安裝底座模制到第一殼體部分的表面。12.如權(quán)利要求11所述的殼體，其中安裝底座和臂作為整體部件形成。13.如權(quán)利要求10所述的殼體，其中保持部件直接耦合到第一殼體部分的表面。14.如權(quán)利要求10所述的殼體，所述臂還包括被配置為嚙合第二殼體部分的保持特征的閂鎖。15.如權(quán)利要求10所述的殼體，其中保持部件還包括從第一殼體部分延伸離開并且被配置為與第二殼體部分的附加保持特征嚙合的附加臂。16.如權(quán)利要求15所述的殼體，其中所述臂和附加臂每個都包括沿第一殼體部分的長度的多于一半延伸的細(xì)長構(gòu)件。17.—種用于電子設(shè)備的殼體，所述殼體包括: 第一殼體部件，包括: 由陶瓷材料形成的殼體部分;及 保持部件，耦合到殼體部分的表面，所述保持部件從殼體部分延伸離開，其中所述保持部件由聚合物材料形成;及 第二殼體部件，包括保持特征； 其中保持部件與保持特征嚙合，由此關(guān)于第二殼體部件以固定關(guān)系保持第一殼體部件;及 其中第一殼體部件和第二殼體部件限定被配置為接納電子設(shè)備部件的內(nèi)部容積。18.如權(quán)利要求17所述的殼體，還包括位于第一殼體部件的密封面與第二殼體部件的密封面之間的密封體，其中第一殼體部件的密封面面向第二殼體部件的密封面。19.如權(quán)利要求18所述的殼體，其中密封體直接耦合到第一殼體部件或第二殼體部件。20.如權(quán)利要求18所述的殼體，其中密封體被注射模制到第一殼體部件的密封面與第二殼體部件的密封面之間的間隙中。21.如權(quán)利要求18所述的殼體，其中: 保持部件限定被配置為嚙合第二殼體部件的保持特征的閂鎖;及 密封體在第一和第二殼體部件之間施加力，使得閂鎖和保持特征保持嚙合。22.如權(quán)利要求21所述的殼體，其中保持特征形成與閂鎖嚙合的肩部。23.—種制造用于電子設(shè)備的殼體部件的方法，所述方法包括: 將從陶瓷材料形成的部件放在模具中，所述模具包括: 第一部分，限定被配置為接納所述部件的第一腔體;及 第二部分，限定當(dāng)模具閉合時與第一腔體相通的第二腔體， 并且所述第二腔體為要接合到陶瓷材料的特征的形狀； 將聚合物材料注入到第二腔體中，由此從聚合物材料形成特征并將所述特征結(jié)合到陶瓷材料;及 固化聚合物材料； 其中所述部件和特征一起形成用于電子設(shè)備的殼體部件。24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中聚合物材料在陶瓷材料與模具的第二腔體的一部分之間形成。25.如權(quán)利要求23所述的方法，還包括，在將部件放到模具中之前，處理部件的表面以產(chǎn)生粗糙化的表面，其中聚合物特征結(jié)合到所述粗糙化的表面。26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中: 部件包括錨定腔體； 將聚合物材料注入第二腔體的操作包括將聚合物材料注入錨定腔體，使得當(dāng)聚合物材料固化時，聚合物特征經(jīng)由所述錨定腔體被錨定到所述部件。27.如權(quán)利要求25所述的方法，其中: 所述部件包括銷定突起;及 將聚合物材料注入第二腔體的操作包括在錨定突起周圍注入聚合物材料，使得當(dāng)聚合物材料固化時，聚合物特征經(jīng)由所述錨定突起被錨定到部件。28.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述特征是部件的表面之上的聚合物材料的涂層。29.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述特征是被配置為與用于電子設(shè)備的附加殼體部件上的互補(bǔ)保持特征配合的保持特征。30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中，在經(jīng)由保持特征和互補(bǔ)保持特征保持到一起時， 所述殼體部件和附加殼體部件限定被配置為接納電子設(shè)備部件的內(nèi)部容積。31.—種制造用于電子設(shè)備的殼體部件的方法，所述方法包括:在固定裝置中固定陶瓷部件，陶瓷部件具有第一側(cè)和與第一側(cè)相對的第二側(cè)，并且在 其中限定從第一側(cè)延伸到第二側(cè)的孔；將聚合物材料注入到孔中，使得聚合物材料基本上填充孔，并且使得聚合物材料的第 一表面基本上與陶瓷部件的第一側(cè)共面；固化聚合物材料;及在固化聚合物材料之后，打磨聚合物材料的第二表面，使得聚合物材料的第二表面基 本與陶瓷部件的第二側(cè)共面。32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中固定裝置包括模制表面，并且在固定裝置中固定陶 瓷部件包括靠著所述模制表面放置陶瓷部件的第一表面，使得孔在陶瓷部件的第一側(cè)被所 述模制表面封住。33.如權(quán)利要求31所述的方法，其中聚合物材料在特定的譜帶內(nèi)具有比陶瓷部件更高 的電磁透射率。34.如權(quán)利要求31所述的方法，其中聚合物材料是透明的，并且陶瓷部件是不透明的。35.如權(quán)利要求31所述的方法，還包括在陶瓷部件的第二側(cè)上并且與聚合物材料的第 二表面相鄰地安裝傳感器，其中聚合物材料的第二表面與聚合物材料的第一表面相對。36.如權(quán)利要求31所述的方法，還包括在陶瓷部件的第二側(cè)上并且與聚合物材料的第 二表面相鄰地安裝電磁輻射的發(fā)射器，其中聚合物材料的第二表面與聚合物材料的第一表 面相對。
【文檔編號】B29C39/10GK105960116SQ201610126028
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年3月7日
【發(fā)明人】J·C·浦爾, K·M·肯尼, 松雪直人, D·I·納扎羅
【申請人】蘋果公司