含可光机械加工层的熔合拉制的玻璃层叠结构的机械加工制造技术

可以对具有插入到第一包覆层和第二包覆层之间的芯层的熔合拉制的玻璃层叠进行对玻璃结构进行机械加工的方法。芯层可由具有芯光敏性的芯玻璃组合物形成，第一包覆层可由具有不同于所述芯光敏性的光敏性的玻璃组合物形成，第二包覆层可由具有不同于所述芯光敏性的光敏性的玻璃组合物形成。芯层、第一包覆层和第二包覆层中的至少一个是可光机械加工层。方法可包括将熔合拉制层叠体中的可光机械加工层的选定区域暴露于紫外辐射；对玻璃结构进行加热直至该选定区域结晶；以及从可光机械加工层选择性地去除结晶材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求2013年3月13日提交的美国申请系列第13/798479号以及2013年2月28日提交的美国临时申请系列第61/770454号的优先权，本文以其为基础并将其全文通过引用结合于此。
本专利技术一般地涉及熔合拉制的玻璃层叠结构，更具体地，涉及对包含至少一层可光机械加工(photomachinable)层的熔合拉制的玻璃层叠结构进行机械加工的方法。
技术介绍
熔合拉制的芯-包覆玻璃层叠体在电子领域和光学工业领域具有许多用途。形成通过层叠体的结构(例如孔和通孔)会是困难且不精确的，特别是采用诸如激光钻孔之类的技术。因此，对于具有适于产生简单和复杂结构(包括但不限于孔和通孔)的性质的熔合拉制的芯-包覆玻璃层叠体存在持续需求，还对于将结构机械加工成熔合拉制的芯-包覆玻璃层叠体的方法存在持续需求。
技术实现思路
根据各个实施方式，揭示了对玻璃结构进行机械加工的方法。根据各个实施方式的方法可用于如下玻璃结构，包括但不限于，熔合拉制的层叠体，其具有插入第一包覆层和第二包覆层之间的芯层。在熔合拉制的层叠体中，芯层可由具有芯光敏性的芯玻璃组合物形成，第一包覆层可由具有第一包覆光敏性的第一包覆玻璃组合物形成，所述第一包覆光敏性不同于所述芯光敏性，以及第二包覆层可由具有第二包覆光敏性的第二包覆玻璃组合物形成，所述第二包覆光敏性不同于所述芯光敏性。芯层、第一包覆层和第二包覆层中的至少一个是可光机械加工层。方法可包括将熔合拉制的层叠体中的至少一层可光机械加工层的至少一个选定区域暴露于紫外辐射，持续一段预定的暴露时间；对玻璃结构进行加热，直至所述至少一个选定区域在可光机械加工层中形成结晶材料的结晶区域；以及选择性地从可光机械加工层去除结晶区域。在以下的详细描述中提出了本文中描述的实施方式的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的本专利技术而被认识。应理解的是，前面的一般性描述和以下的详细描述介绍了各种实施方式，用来提供理解要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各种实施方式的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图以图示形式说明了本文所述的各种实施方式，并与说明书一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。附图说明图1示意性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的玻璃结构的截面图；图2示意性显示用于制造图1的玻璃结构的熔合拉制法；图3A-3D示意性显示用于对图1的玻璃结构进行机械加工的方法的实施方式；图4A-4B示意性显示在图3D的玻璃结构上执行的额外的机械加工步骤的实施方式；图5A-5D示意性显示在图3D的玻璃结构上执行的额外的机械加工步骤的实施方式，其中，图5A和5B联合显示一个实施方式，图5A、5C和5D联合显示另一个实施方式；图6A-6E示意性显示在图4A的玻璃结构上执行的离子交换过程的实施方式；图7A-7E示意性显示用于对图1的玻璃结构进行机械加工的方法的实施方式，其中，芯层的光敏性高于包覆层；图8A-8F示意性显示用于对图1的玻璃结构进行机械加工，以形成包括通孔的复杂结构的方法的实施方式；图9A-9B示意性显示用于对图1的玻璃结构进行机械加工的方法的实施方式中执行的表面粗糙化步骤；以及图10A-10E示意性显示用于对图1的玻璃结构进行机械加工的方法的实施方式，其中，玻璃结构被加工成可用于触摸界面的组件。具体实施方式下面详细参考对玻璃结构进行机械加工的方法的实施方式。首先，将参考图1和2对玻璃结构自身进行描述。参考图3A-10E，描述了对玻璃结构进行机械加工的各个方法。本文所用术语“液相线粘度”指的是玻璃组合物在其液相线温度下的剪切粘度。本文所用术语“液相线温度”指的是玻璃组合物发生失透的最高温度。本文所用术语“CTE”指的是玻璃组合物在约为20-300℃温度范围的平均的热膨胀系数。当使用术语“基本不含”来描述玻璃组合物中不存在一种特定氧化物组分时，指的是该组分以小于约1摩尔％的痕量作为污染物存在于玻璃组合物中。对于本文所述的玻璃组合物作为玻璃结构的组分时，玻璃组合物的组成组分(例如SiO2、Al2O3以及Na2O等)的浓度是基于氧化物的摩尔百分数(摩尔％)给出的，除非另有说明。本文所述的玻璃组合物的液相线粘度使得它们适合用于熔合拉制法，特别是用作熔合层叠法中的玻璃包覆组合物或玻璃芯组合物。除非另有说明，否则本文所用术语“玻璃”和“玻璃组合物”同时包括了玻璃材料和玻璃陶瓷材料，作为这两类材料的通常理解。类似地，术语“玻璃结构”应理解为包括含有玻璃和/或玻璃陶瓷的结构。下面将描述用于对玻璃结构进行机械加工的方法中的玻璃结构的例子。下面将描述用于对玻璃结构进行机械加工的方法的实施方式。参见图1，适合用于熔合拉制法的玻璃组合物(包括但不限于本文所述的那些)可用于形成制品，例如如图1的截面图示意性所示的玻璃结构100。玻璃结构100通常包括由芯玻璃组合物形成的芯层102。可将芯层102插入到一对包覆层之间，例如第一包覆层104a和第二包覆层104b之间。第一包覆层104a和第二包覆层104b可分别由第一包覆玻璃组合物和第二包覆玻璃组合物形成。在一些实施方式中，第一包覆玻璃组合物和第二包覆玻璃组合物可以是相同材料。在其他实施方式中，第一包覆玻璃组合物和第二包覆玻璃组合物可以是不同材料。图1显示芯层102，其具有第一表面103a和与第一表面103a相对的第二表面103b。第一包覆层104a与芯层102的第一表面103a直接熔合，第二包覆层104b与芯层102的第二表面103b直接熔合。玻璃包覆层104a、104b与芯层102融合，且在芯层102和包覆层104a、104b之间不设置任意额外材料，例如粘合剂、聚合物层或涂层等。因此，芯层102的第一表面103a与第一包覆层104a直接相邻，芯层102的第二表面103b与第二包覆层104a直接相邻。在一些实施方式中，通过熔合层叠法来形成芯层102和玻璃包覆层104a、104b。可在芯层102和包覆层104a之间，或者在芯层102和包覆层104b之间，或者上述两种情况下，形成扩散层(未显示)。在一些实施方式中，本文所述的玻璃结构100的包覆层104a、104b可由第一玻璃组合物形成，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对玻璃结构进行机械加工的方法，其中：所述玻璃结构包括熔合拉制层叠体，该熔合拉制层叠体具有插入第一包覆层和第二包覆层之间的芯层；所述芯层由具有芯光敏度的芯玻璃组合物形成；所述第一包覆层由具有第一包覆光敏度的第一包覆玻璃组合物形成，所述第一包覆光敏度不同于所述芯光敏度；所述第二包覆层由具有第二包覆光敏度的第二包覆玻璃组合物形成，所述第二包覆光敏度不同于所述芯光敏度；以及所述芯层、第一包覆层和第二包覆层中的至少一个是可光机械加工层，所述方法包括：将所述熔合拉制层叠体中的至少一层可光机械加工层的至少一个选定区域暴露于紫外辐射，持续一段预定的暴露时间；加热所述玻璃结构直至所述可光机械加工层中的所述至少一个选定区域形成结晶材料的结晶区域；以及从所述可光机械加工层选择性地去除所述结晶区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.02.28 US 61/770,454;2013.03.13 US 13/798,4791.一种对玻璃结构进行机械加工的方法，其中：
所述玻璃结构包括熔合拉制层叠体，该熔合拉制层叠体具有插入第一包覆
层和第二包覆层之间的芯层；
所述芯层由具有芯光敏度的芯玻璃组合物形成；
所述第一包覆层由具有第一包覆光敏度的第一包覆玻璃组合物形成，所述
第一包覆光敏度不同于所述芯光敏度；
所述第二包覆层由具有第二包覆光敏度的第二包覆玻璃组合物形成，所述
第二包覆光敏度不同于所述芯光敏度；以及
所述芯层、第一包覆层和第二包覆层中的至少一个是可光机械加工层，
所述方法包括：
将所述熔合拉制层叠体中的至少一层可光机械加工层的至少一个选定区
域暴露于紫外辐射，持续一段预定的暴露时间；
加热所述玻璃结构直至所述可光机械加工层中的所述至少一个选定区域
形成结晶材料的结晶区域；以及
从所述可光机械加工层选择性地去除所述结晶区域。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述芯层、第一包覆层和第二包覆层分别是可光机械加工层；以及
所述第一包覆光敏度和第二包覆光敏度都大于所述芯光敏度。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
将所述第一包覆层的第一组多个选定区域和所述第二包覆层的第二组多
个选定区域暴露于所述紫外辐射；以及
在所述加热过程中，所述第一包覆层中的所述第一组多个选定区域形成结
晶区域，所述第二包覆层中的所述第二组多个选定区域形成结晶区域。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，通过至少一个具有孔的光掩模
进行所述暴露，所述孔限定了所述第一组多个选定区域和/或所述第二组多个选

\t定区域。
5.如权利要求4所述的方法，该方法还包括：
在加热所述玻璃结构之后以及在去除所述结晶区域之前，将所述玻璃结构
第二次暴露于紫外辐射，使得第一部分的所述芯层得到所述结晶区域的遮蔽免
受所述紫外辐射，第二部分的所述芯层没有得到遮蔽免受所述紫外辐射；以及
加热所述玻璃结构直至所述芯层的未遮蔽部分发生结晶。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在将所述玻璃结构第二次暴露
于紫外辐射之后以及在加热所述玻璃结构直至所述芯层的未遮蔽部分发生结
晶之前，去除所述结晶区域。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一组多个选定区域和所
述第二组多个选定区域垂直对准，所述方法还包括去除所述芯层在所述第一组
多个选定区域和所述第二组多个选定区域之间的部分，以形成通过所述玻璃结
构的通孔。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，去...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·D·伯克，G·B·库克，V·A·爱德华兹，M·O·韦勒，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US