在基底中形成凹槽的技術(shù)及具有凹槽的制品的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)專利申請(qǐng)的奪叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2013年6月7日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)61/832, 330的優(yōu)先權(quán)， 該申請(qǐng)以引用的方式全文并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開涉及用于在基底中形成凹槽的方法和材料，以及由所述方法制備的制品。
【背景技術(shù)】
[0004] 已使用研磨劑漿料并通過蝕刻工藝、模制工藝以及拋光方法在平坦基底形成凹 槽。
[0005] 美國(guó)專利申請(qǐng)公布2012/0270016Al(Hashimoto等人）描述了一種用于移動(dòng)設(shè) 備諸如觸摸屏移動(dòng)電話的蓋玻璃，其中在蓋玻璃的至少一個(gè)相對(duì)的主表面上形成有從移動(dòng) 設(shè)備的正面觀察時(shí)可識(shí)別為字符或數(shù)字的凹槽、或從移動(dòng)設(shè)備的正面觸摸時(shí)能夠識(shí)別的凹 槽。該凹槽的表面已經(jīng)過化學(xué)蝕刻工藝處理。此類方法可涉及難以控制的危險(xiǎn)化學(xué)品，和 /或可能改變蓋玻璃的表面粗糙度或化學(xué)組成。
[0006] 美國(guó)專利申請(qǐng)公布2012/0287057A1 (Wei)描述了一種一體化的玻璃，所述玻璃包 括具有多個(gè)凹面形狀或凸面形狀的固體造型區(qū)域，可用于形成字母、數(shù)字或圖案以供用戶 進(jìn)行裝飾或識(shí)別。通過將加熱的玻璃預(yù)成型件壓入模具的工藝形成所述形狀。這種能量密 集型工藝涉及專門的設(shè)備（例如，用于加熱玻璃預(yù)成型件的烘箱），并且該工藝可能不適用 于小批量或定制的應(yīng)用，因?yàn)檫@種情況下的模具制造成本并不經(jīng)濟(jì)。
[0007] 可商購獲得各種壓痕磨床（例如，E.A.Fischione儀器公司（E.A.Fischione Instruments,Inc.)出售的200型壓痕磨床）。該設(shè)備通常用于制備透射電子顯微鏡（TEM) 的高質(zhì)量試樣以及用作評(píng)估涂層磨損的測(cè)試。該設(shè)備包括垂直取向的旋轉(zhuǎn)輪，它使水平旋 轉(zhuǎn)臺(tái)與安裝在其上的基底接觸。旋轉(zhuǎn)輪本身（其可以是，例如，不銹鋼、米卡塔或木材）不 包含研磨劑顆粒，但是可以結(jié)合液體載體中含有研磨劑顆粒的漿料一起使用。這個(gè)工藝相 對(duì)較慢、繁瑣、浪費(fèi)研磨劑顆粒，并可能造成凹槽形狀發(fā)生變形，導(dǎo)致較差的光潔度，而且缺 乏重現(xiàn)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本公開描述了用于在基底中形成凹槽的技術(shù)，以及包括具有其中形成有凹槽的基 底的制品和組件。在一些例子中，可在附接到部件（諸如電子部件）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，該基底包括至少一個(gè)改性的表面層，例如，基底內(nèi) 已被化學(xué)改性的涂層或區(qū)域。在一些例子中，該凹槽對(duì)于至少約98%的凹槽深度可具有基 本恒定的曲率半徑（其中凹槽的深度由凹槽的最低點(diǎn)測(cè)量到形成有凹槽的基底表面的平 面，測(cè)量方向基本上垂直于基底表面的平面）。
[0009] 在一個(gè)例子中，本公開描述了一種方法，該方法包括：形成組件，該組件包括基底 和附接到基底第一表面的部件，其中該基底還包括與第一表面基本上相對(duì)的第二表面。該 方法還可包括將研磨劑制品的結(jié)構(gòu)化研磨劑層與基底的第二表面摩擦接觸。該研磨劑制品 可包括沿著支撐構(gòu)件的周向表面設(shè)置的結(jié)構(gòu)化研磨劑構(gòu)件，并且該結(jié)構(gòu)化研磨劑構(gòu)件包括 結(jié)構(gòu)化研磨劑層，該結(jié)構(gòu)化研磨劑層包括固定至背襯的成型的研磨劑復(fù)合物。背襯可鄰近 支撐構(gòu)件，并且成型的研磨劑復(fù)合物包括保留在粘結(jié)劑材料中的研磨劑顆粒。該方法還可 包括相對(duì)于基底的第二表面縱向推進(jìn)結(jié)構(gòu)化研磨劑層，并且圍繞垂直于基底第二表面的旋 轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)基底，使得結(jié)構(gòu)化研磨劑層與基底的第二表面保持接觸并磨削基底的第二表面， 從而在第二表面上形成凹槽。
[0010] 在另一個(gè)例子中，本公開描述了一種方法，該方法包括：形成經(jīng)處理的包括改性 表面的基底，并且將研磨劑制品的結(jié)構(gòu)化研磨劑層與基底的改性表面摩擦接觸。該研磨劑 制品可包括沿著支撐構(gòu)件的周向表面設(shè)置的結(jié)構(gòu)化研磨劑構(gòu)件，并且該結(jié)構(gòu)化研磨劑構(gòu)件 包括結(jié)構(gòu)化研磨劑層，該結(jié)構(gòu)化研磨劑層包括固定至背襯的成型的研磨劑復(fù)合物。背襯可 鄰近支撐構(gòu)件，并且成型的研磨劑復(fù)合物包括保留在粘結(jié)劑材料中的研磨劑顆粒。該方法 還可包括相對(duì)于基底的改性表面縱向推進(jìn)結(jié)構(gòu)化研磨劑層，并且圍繞垂直于基底改性表面 的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)基底，使得結(jié)構(gòu)化研磨劑層與基底的改性表面保持接觸并磨削基底的改性表 面，從而在改性表面中形成凹槽。
[0011] 在另一個(gè)例子中，本公開描述了一種包括基底的制品，該基底包括限定凹槽的表 面。在一些例子中，所述凹槽在至少一個(gè)基本上垂直于表面的平面上對(duì)于至少約98%的凹 槽深度具有基本上一致的曲率半徑，并且凹槽的深度由表面的平面測(cè)量到凹槽中沿著基本 上垂直于表面的平面方向離表面最遠(yuǎn)的點(diǎn)。
[0012] 在另外的例子中，本公開描述了一種組件，所述組件包括具有凹槽的基底和鄰近 凹槽定位并附接至基底的部件。通過如下方法形成凹槽：將研磨劑制品的結(jié)構(gòu)化研磨劑 層與基底的表面摩擦接觸，相對(duì)于基底的表面縱向推進(jìn)結(jié)構(gòu)化研磨劑層，并且圍繞垂直于 基底表面的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)基底，使得結(jié)構(gòu)化研磨劑層與基底的表面保持接觸并磨削基底的表 面，從而在表面上形成凹槽。該研磨劑制品可包括沿著支撐構(gòu)件的周向表面設(shè)置的結(jié)構(gòu)化 研磨劑構(gòu)件，并且該結(jié)構(gòu)化研磨劑構(gòu)件包括結(jié)構(gòu)化研磨劑層，該結(jié)構(gòu)化研磨劑層包括固定 至背襯的成型的研磨劑復(fù)合物。背襯可鄰近支撐構(gòu)件，并且成型的研磨劑復(fù)合物包括保留 在粘結(jié)劑材料中的研磨劑顆粒。
[0013] 如本文中所用，
[0014] "研磨劑復(fù)合物"是指保留在有機(jī)粘結(jié)劑材料（通常為交聯(lián)的聚合物材料）中的研 磨劑顆粒的混合物；
[0015] "顯示器蓋"是指適合用作電子顯示器蓋的任何透明材料（例如，玻璃或藍(lán)寶石）；
[0016] "凹坑"是指形成于表面中的凹槽，其中凹槽具有與球體的部分表面相對(duì)應(yīng)的表 面；
[0017] "摩擦接觸"是指用足夠的力量推壓接觸以產(chǎn)生摩擦力（例如，通過靜摩擦系數(shù)和 /或動(dòng)摩擦系數(shù)表現(xiàn)）；
[0018] "縱向推進(jìn)"是指因?yàn)樯拜喕蚰г诔Ｒ?guī)使用過程中會(huì)磨損基底，所以沿砂輪或磨 帶的最外側(cè)研磨劑表面的行進(jìn)方向移動(dòng)；
[0019] "成型的研磨劑復(fù)合物"是指具有預(yù)定形狀的研磨劑復(fù)合物，該預(yù)定形狀由用于形 成成型的研磨劑復(fù)合物的模具腔復(fù)制而成；
[0020] "球形凹面"是指形式為球體一部分的凹曲面；以及
[0021] "邊緣滾降（edgerolloff)"是指形成有凹槽的基底表面和凹槽表面之間的曲 率。
[0022] 在考慮【具體實(shí)施方式】以及所附權(quán)利要求書時(shí)，將進(jìn)一步理解本公開的特征和優(yōu) 點(diǎn)。
【附圖說明】
[0023] 圖1為用于實(shí)施根據(jù)本公開的一種方法的示例性構(gòu)造的示意性側(cè)視圖。
[0024] 圖1A為圖1中所示區(qū)域1A的放大示意性俯視圖。
[0025] 圖2為適用于實(shí)施本公開的結(jié)構(gòu)化砂輪的示意性透視圖。
[0026] 圖2A為圖2中砂輪130的一部分的放大示意性俯視圖。
[0027] 圖3為根據(jù)本公開的示例性蓋的示意性側(cè)視圖。
[0028] 圖4是根據(jù)本公開的另一示例性蓋的示意性側(cè)視圖。
[0029] 圖5為示例性顯示器組件的概念性示意圖。
[0030] 圖6為包括玻璃蓋的另一示例性組件的概念性示意圖。
[0031] 圖7為包括玻璃蓋的另一示例性組件的概念性示意圖。
[0032] 圖8為示出了示例性基底和部件的概念性示意圖，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設(shè)置在由該凹坑限定的體積內(nèi)。
[0033] 圖9為示出了示例性組件的概念性示意圖，所述示例性組件包括基底、凹坑以及 鄰近與凹坑相對(duì)的表面定位的部件。
[0034] 圖10為示出了示例性組件的概念性示意圖，所述示例性組件包括形成于基底的 第一表面中的凹坑，以及鄰近基底第二表面定位的部件。
[0035] 圖11為示出了示例性組件的概念性示意圖，所述示例性組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，第二表面還具有液體、氣 體或聚合物的貯存器。
[0036] 圖12A和圖12B為示出了示例性基底的概念性示意圖，所述基底包括表面成形為 圓環(huán)的一部分的凹陷環(huán)。
[0037] 圖13至圖15為示出了形成于基底中的示例性凹坑陣列的概念性示意圖。
[0038] 圖16為示出了其中形成有四個(gè)凹槽的示例性蓋板的概念性示意圖。
[0039] 圖17為示出了外殼的示例性部分的概念性示意圖，所述示例性部分包括多個(gè)凹 槽，所述凹槽可以在用戶與電子設(shè)備交互時(shí)充當(dāng)抓握輔助或定位輔助。
[0040] 圖18是根據(jù)實(shí)例2產(chǎn)生的凹坑的表面輪廓圖。
[0041] 圖19是根據(jù)比較例A產(chǎn)生的凹坑的表面輪廓圖。
[0042] 在說明書和附圖中重復(fù)使用的標(biāo)記旨在表示本公開相同或類似的特征或元件。應(yīng) 當(dāng)理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出大量其他修改形式和實(shí)施例，這些修改形式和實(shí)施 例落入本公開原理的范圍和實(shí)質(zhì)內(nèi)。附圖可以不按比例繪制。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 圖1示出根據(jù)本公開的一個(gè)示例性方法100?，F(xiàn)在參見圖1，在由第一電機(jī)190驅(qū) 動(dòng)的砂輪130(還參見圖2和下面的描述）摩擦接觸安裝在保持組件127中并由第二電機(jī) 192驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的基底120的表面122時(shí)，在基底120中形成凹坑110 (示例性凹槽）。在所 示實(shí)施例中，砂輪130圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸162旋轉(zhuǎn)。在砂輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，砂輪130的結(jié)構(gòu)化研磨劑 層136沿著第一方向160在基底120的表面122上縱向推進(jìn)（參見圖1A)。同時(shí)，基底120 圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸164旋轉(zhuǎn)，第二旋轉(zhuǎn)軸164基本上垂直于第一旋轉(zhuǎn)軸162。在這一過程繼續(xù) 時(shí)，凹坑110逐漸形成，凹坑的尺寸由研磨劑制品穿透基底的深度決定。
[0044] 磨削的速率將取決于以下一些因素，諸如摩擦接觸壓力、研磨劑顆粒粒度、砂輪 (或磨帶）的旋轉(zhuǎn)速度、研磨劑顆粒粒度和硬度，以及成型的研磨劑復(fù)合物的形狀和密度。 通常，較大和/或較硬的研磨劑顆粒能最快地磨削基底120,但是與較小和/或較軟研磨 劑顆粒相比，其得到更為粗糙的最終表面。因此，可能希望該過程能按下列方式進(jìn)行，首先 使用相對(duì)較大和/或較硬的研磨劑顆粒（例如，使用3MTRIZACT677XA鉆石拋光盤（3M TRIZACTDIAMONDTILE677XA)，20微米鉆石標(biāo)稱等級(jí)的結(jié)構(gòu)化研磨劑，得自明尼蘇達(dá)州圣 保羅的3M公司（3MCompany，St.Paul，MN))粗磨出凹槽，然后使用較小和/或較軟的研 磨劑顆粒（例如，使用3MTRIZACTM-568XA二氧化鈰研磨片（3MTRIZACTLAPPINGFILM CERIUMOXIDEM-568XA)，0. 5微米結(jié)構(gòu)化研磨劑，得自明尼蘇達(dá)州圣保羅的3M公司（3M Company,St.Paul,MN))重復(fù)這一過程，以提供光學(xué)拋光處理。
[0045] 對(duì)于較大的凹槽（例如，凹坑110,其直徑大于約0.125英寸），諸如上述的兩步過 程通常是優(yōu)選的。對(duì)于較小的凹槽，可能單獨(dú)應(yīng)用該方法的單一步驟（例如，使用二氧化鈰 研磨劑）就足以快速獲得較好的表面光潔度。
[0046] 現(xiàn)在參見圖2和圖2A，示例性砂輪130包括沿著支承輪131的周向表面134設(shè)置 的結(jié)構(gòu)化研磨劑構(gòu)件132。結(jié)構(gòu)化研磨劑構(gòu)件132包括固定到背襯139的結(jié)構(gòu)化研磨劑層 136。結(jié)構(gòu)化研磨劑層136包括成型的研磨劑復(fù)合物138,該成型的研磨劑復(fù)合物138包括 保留在有機(jī)粘結(jié)劑材料152中的研磨劑顆粒150。結(jié)構(gòu)化研磨劑層136具有基本上一致的 寬度142。為了用于形成高質(zhì)量的凹坑，支承輪131具有直徑144。寬度142與直徑144的 比率小于或等于〇. 125。
[0047] 有利的是，根據(jù)本公開的方法可在未添加松散的研磨劑顆粒和/或未添加在液體 載體中含有研磨劑顆粒的研磨劑漿料的情況下使用，但這不是必需的。這通常會(huì)使繁瑣和 浪費(fèi)程度減輕，并且在凹坑110接觸基底120的圍繞表面122的情況下提供更為清晰的邊 緣線。
[0048] 研磨劑制品可包括，例如砂輪130(例如，如圖1和圖2所示），磨輥、磨筒或磨帶。 優(yōu)選地，支撐構(gòu)件（例如，支承輪131)的寬度（例如，寬度142)應(yīng)該大約與安裝于它的外周 向表面（例如，周向表面134)上的結(jié)構(gòu)化研磨劑層（例如，結(jié)構(gòu)化研磨劑層136)的寬度一 樣，但這不是必需的。在一些例子中，研磨劑制品的表面還可具有橫跨磨輪面寬度（例如， 寬度142)的凸面形狀，其中凸面形狀的曲率基本上等同于研磨劑制品（例如，砂輪130)的 半徑。具有這種曲率的凸面形狀可由支撐在研磨劑制品表面的適形研磨劑形成，也可以通 過在磨削基底前將研磨劑制品的表面修成這種形狀而實(shí)現(xiàn)。研磨劑制品通常通過電機(jī)（例 如，第一電機(jī)190)驅(qū)動(dòng)，但是也可使用人力驅(qū)動(dòng)。
[0049] 優(yōu)選地，圍繞旋轉(zhuǎn)軸縱向推進(jìn)結(jié)構(gòu)化研磨劑層136,使之摩擦接觸基底的表面（例 如，圖1所示的基底120的表面122)。這是在該研磨劑制品為砂輪130、磨輥或磨筒，并且 還與磨帶圍繞輪（例如，驅(qū)動(dòng)輪或?qū)蜉啠┑霓D(zhuǎn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的情況下自然實(shí)現(xiàn)的。在此類實(shí) 施例中，研磨劑制品（例如，砂輪130)的旋轉(zhuǎn)軸和基底的表面（例如，圖1所示的基底120 的表面122)應(yīng)該是不平行的。在一些實(shí)施例中，所述旋轉(zhuǎn)軸基本垂直，然而這不是必需的。
[0050] 為了在基底120中形成凹坑110,研磨劑制品（砂輪130)和基底120之間摩擦接 觸的區(qū)域通常包括基底120旋轉(zhuǎn)軸上的一個(gè)點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)于凹坑110的最深點(diǎn)。
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