[發明專利]用于向陶瓷材料施加壓縮應力的膜

在審

• 申請號: 201880046378.1
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN111094205A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: R·K·辛格;D·辛格
• 申請（專利權）人: 辛麥特有限公司;佛羅里達大學研究基金會公司
• 主分類號: C03C17/22
• 分類號: C03C17/22;B32B7/023;C30B29/20;C30B33/00;H04M1/02;H04M1/18;G06F1/16;B32B18/00
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 章蕾

本發明涉及用于向襯底提供壓縮應力的方法，其包含在沉積溫度(T_d)下在陶瓷襯底上沉積膜以形成制品，在T_d下，所述膜的熱膨脹系數CTE相對于所述陶瓷襯底的CTE的差值為至少1.0×10^?6/K并且折射率差值0.10。通過將所述溫度從T_d降低或升高以達到與T_d相差至少100℃的經過改變的溫度(T_c)來在組成、相和微結構中的至少一個方面轉換所述膜的厚度的至少一部分。膜轉換條件產生這樣的經過轉換的膜部分：在所述T_c下，所述經過轉換的膜的折射率與所述陶瓷襯底的折射率之間的差值≤|0.10|。然后將所述制品的所述溫度降低到室溫。

技術領域

所公開的實施例涉及陶瓷襯底上的膜，所述膜機械地強化所述陶瓷襯底，包含抗裂。

背景技術

陶瓷材料(如藍寶石玻璃、硅基玻璃和相關材料)通常具有耐刮擦性，但是可能由于表面裂紋的傳播而產生災難性的破損。此類陶瓷材料廣泛用于大量應用中，包含用于智能電話的屏幕的一種特定應用。眾所周知，在陶瓷材料的表面上誘導壓縮應力可以降低表面缺陷傳播并引起陶瓷材料開裂的傾向。還眾所周知，可以通過在材料的表面上形成膜來在其表面上引入應力。

在襯底上進行的膜沉積過程期間，可以觀察到兩種類型的應力：(1)由于微結構缺陷、雜質和缺陷演化而產生的固有生長應力；以及(2)由于最初沉積的膜的熱膨脹系數(CTE)(α_f)與襯底的CTE(α_s)的差異而產生的熱應力，其中CTE由希臘符號α表示(其通常被如此表示)。如果膜在高溫下沉積，隨后冷卻到室溫，并且所沉積膜材料的CTE小于襯底的CTE(即，CTE差值為負或(α_f-α_s)＜0)，則當冷卻到室溫時，膜將獲得壓縮應力。盡管這種方法在膜表面上賦予壓縮應力，但是這種方法可能不適用于光學透視(see-through)應用，因為所沉積膜的折射率和襯底的折射率的差異可能引起對需要光學透明度的應用來說不利的光學干涉效應。

發明內容

本發明內容簡要說明了本公開的性質和實質。應理解，本發明內容不應用于解釋或限制權利要求的范圍或含義。

所公開的實施例包含用于通過在陶瓷襯底上形成膜以在所述陶瓷襯底上產生壓縮應力的方法，所述膜的折射率(n_film)與所述陶瓷襯底的折射率(以下稱為n_s)緊密匹配。如本文所定義的，緊密匹配的折射率是指n_film與n_s的差值小于或等于0.10(|(n_film)-(n_s)|≤0.10)。例如，如果n_s為1.77，則n_film介于1.67與1.87之間。此外，所公開的膜的維氏硬度(Vickers hardness)值通常介于300Kg/mm²與10,000Kg/mm²之間，努氏硬度(KnoopHardness)值介于500與10,000之間或莫氏硬度(Mohs hardness)值大于6.0。