[發明專利]藍寶石材料及其制造方法

在審

• 申請號: 201210126054.3
• 申請日: 2012-04-17
• 公開（公告）號: CN103374754A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 王威翔;吳振輝;呂權浪
• 申請（專利權）人: 鑫晶鉆科技股份有限公司
• 主分類號: C30B29/20
• 分類號: C30B29/20;C30B15/00
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;賈慧琴

技術領域

本發明涉及一種藍寶石材料及其制作方法，具體涉及一種具有一成長軸向的藍寶石材料及其制作方法。

背景技術

近年來，由于智能型手機的需求大幅增加，因此，智能型手機所使用的零組件的需求也隨之增加。這些零組件包含了用于手機相機的保護鏡或是用于手機觸控面板的覆蓋玻璃(cover?glass)，它們大多是以玻璃為主要材料，而手機上的按鍵、商標的裝置圖案所使用的材料也從金屬材料逐漸改成透明的材料。玻璃材料雖然有容易取得、成本較低、以及容易加工的優勢，然而其硬度不佳、抗壓強度不足等機械性質的缺點造成其在實際應用上的問題。雖然通過硬質鍍膜與化學離子強化等工藝可以改善上述缺點，但也反應出成本及環保的問題。

在現有的玻璃生產加工的過程中，一般消費型電子產品所使用的無堿玻璃在熔融的條件下，無堿玻璃被加熱軟化形成玻璃膏。在經過制造過程中的攪動后，空氣以及雜質容易混入該無堿玻璃的玻璃膏之中；這種情況使得該產品的良率不佳。因此，在無堿玻璃的制程中，通常需要加入如砷以及鹵化物等輔助材料以消除在玻璃膏中的氣泡以及雜質。砷是對人體有害的強烈毒性物質，其會引發砷中毒或烏腳病等后遺癥，因此，砷對于制程中的作業人員的安全具有潛在的影響。鹵化物對溫室效應的影響是二氧化碳的數倍，且鹵化物早已經被歐盟等先進國家及區域禁止使用。

為適應各國對環保的要求，美國康寧公司以及日本旭硝子公司等玻璃制造商陸續推出新式無砷制程的玻璃產品，其基本原理為在玻璃的表面形成一層類單晶硅層而使玻璃表面達到硬化的效果。但即使如此，此類玻璃經過加工程序如研磨、鉆孔、拋光、以及倒角等加工制程后仍需要經過化學離子強化制程，接下來還需經過熔融鹽類制程的處理才能將玻璃中的鈉離子與雜質置換出來，以消除在玻璃的晶體內的微缺陷與應力，使得玻璃內的原子排列更加致密而增加玻璃的強度。

請參見圖1，其為玻璃加工制程的示意圖。在傳統的玻璃加工制程中，為了迎合產品設計師對外觀的要求及消費者對外觀的喜好，一般玻璃在制造完成后，會送進玻璃加工廠對玻璃的外觀進行加工以符合最終產品的外觀需求。玻璃加工的制程包括：玻璃基板的裁切、崩裂分片、邊緣研磨、高速計算機數值控制機(CNC)鉆孔加工、玻璃基板的表面研磨、玻璃基板的表面拋光、離子交換化學強化制程、玻璃基板鍍膜、玻璃基板印刷、黏貼背膠、以及成品組裝。

在圖1中，玻璃基材送至玻璃加工廠后會對其進行適當大小的裁切，利用鉆石刀在玻璃基材的平板上割劃出所需的大小，再以崩裂的方式分離出刻劃好適當大小的玻璃基板。所述適當大小的玻璃基板在取出后即送至加工區域對玻璃基板的邊緣進行研磨及倒角，以避免玻璃基板的邊緣的銳角割傷操作人員并可有效避免在操作過程中造成產品邊緣的崩角及裂縫等。玻璃基板的邊緣經研磨倒角完后會依據產品需求在玻璃基板上進行如高速計算機數值控制機鉆孔加工等制程，以根據需求的玻璃基板的外形來加工。

在玻璃基板的外形加工完成后，即會對玻璃基板進行研磨，以將玻璃基板的厚度研磨至適當厚度大小。然后，對玻璃基板進行拋光，此時利用拋光機對玻璃基板的表面進行亮面拋光。在玻璃基板拋光完成后，會立即對玻璃基板進行化學離子交換，以將玻璃基板置于熔融狀態的鉀鹽中使玻璃中的鈉離子被置換成鉀離子。在玻璃基板完成化學離子交換程序后，即完成化學強化制程。

在化學強化制程完成后，依照需求進行鍍膜，所述鍍膜亦可再細分為功能性鍍膜與裝飾性鍍膜。由于經過一系列的加工程序后，玻璃基板的光學性質會有所改變，而功能性鍍膜則可改善玻璃的光學性質。一般會在玻璃基板的單側或雙側制作透明的抗反射鍍膜層，此類鍍膜層材料為金屬氧化物或半導體氧化物。而裝飾性鍍膜則可讓玻璃基板具有更炫麗的外觀。而在玻璃基板表面上施行的制程，一般使用金屬或金屬氧化物做為材料，利用物理氣相沉積(PVD)的方法將材料沉積于玻璃基板的表面使其外觀具有金屬的光澤。鍍膜完成后的玻璃基板則依照需求可添加如網版絲印或鋼板油墨轉印等印刷制程，并于玻璃基板的背面黏貼高分子膠使其與其它零件做結合。

下列表1列出藍寶石的各晶體軸向與強化玻璃在物理特性與光學特性上的比較。

表1：