電子装置のための耐久性ガラスハウジング／エンクロージャ
本発明は、ガラス材料を含み、電子装置ハウジング／エンクロージャまたは保護カバーとしての使用に適切なガラス物品に関する。特に、以下の特性を示すイオン交換されたガラスを含むハウジング／エンクロージャ／カバー：（１）１５ＭＨｚから３．０ＧＨｚまでの周波数範囲において０．０３未満の損失正接により定められるラジオおよびマイクロ波周波数透明性；（２）赤外線透明性；（３）０．６ＭＰａ・ｍ１／２より大きい破壊靭性；（４）３５０ＭＰａより大きい４点曲げ強度；（５）少なくとも４５０ｋｇｆ／ｍｍ２のビッカース硬度および少なくとも５ｋｇｆのビッカース中央／放射亀裂開始限界；（６）約５０から１００ＧＰａの間のヤング率；（７）２．０Ｗ／ｍ℃未満の熱伝導率；および（８）以下の特性の少なくとも１つ：（ｉ）２０μｍより大きい層の深さ（ＤＯＬ）および４００ＭＰａより大きい圧縮応力を有する圧縮表面層、または（ｉｉ）２０ＭＰａ以上の中央張力。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２００８年８月２１日に出願された米国仮特許出願第６１／０９０７１９号に35U.S.C.§119(e)の下で優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、電子装置のための耐久性ハウジングまたはエンクロージャとして使用できるガラス材料に関する。詳細には、本発明は、電子装置のための耐久性ハウジングまたはエンクロージャとしての使用に適切な、高強度、低熱伝導率、および近赤外線、ラジオおよびマイクロ波周波数−透明性を有するイオン交換されたガラス物品に関する。
【背景技術】
【０００３】
過去１０年において、ラップトップ、ＰＤＡ、メディアプレイヤー、携帯電話等のようなポータブル電子装置（しばしば「ポータブルコンピュータ装置」と称される）は、小さく、軽く、強力になってきた。これらの小さい装置の開発および有用性に寄与する１つの要因は、装置の電子部品をできるだけ小さいサイズに縮小しながら同時にそのような部品の出力および／または作業速度を増加する製造メーカの能力である。しかしながら、より小さく、より軽く、より強力な装置への傾向は、ポータブルコンピュータ装置のいくつかの部品のデザインに関して継続的課題を提示する。
【０００４】
ポータブルコンピュータ装置のデザインに関する１つの特有の課題は、装置の様々の内部部品を収納するために使用されるエンクロージャである。このデザインの課題は通常、２つの相反するデザインの目的−エンクロージャをより軽くより薄くする好ましさ、およびエンクロージャをより強くより硬くする好ましさ−から生じる。より厚くより重いより厚いプラスチック構造およびより多くの留め具を通常使用するより強くより硬いエンクロージャと対照的に、通常は薄いプラスチック構造を使用し留め具をほとんど使用しない、より軽いエンクロージャは、より柔軟である傾向があり、引っかき傷がつきやすく、曲がるおよびたわむ傾向がより大きい。残念ながら、より強くより硬い構造の重量の増加により、ユーザの不満が生じるかもしれず、より軽い構造の曲がり／たわみによりポータブルコンピュータ装置の内部パーツに損傷が生じるかもしれない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
既存のエンクロージャまたはハウジングに伴う上記の問題に鑑みて、ポータブルコンピュータ装置のための改良されたエンクロージャまたはハウジングが必要とされる。特に、既存のエンクロージャデザインよりも、より費用効率が良く、より小さく、より軽く、より強く、より美的に魅力的なエンクロージャが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ある実施の形態において、本発明は、無線通信が可能なポータブル電子装置に関する。このポータブル電子装置は、電子装置の内部の演算部品を囲むおよび／または保護するエンクロージャ／ハウジングまたは保護カバーを含む。このエンクロージャ／ハウジング／カバーは、それを通して無線通信を可能にするガラス材料から成る。無線通信は、例えば赤外線（ＩＲ）、ＲＦおよびマイクロ波通信に対応してもよく、さらにガラス材料は、ＩＲ、マイクロ波およびラジオ−透明性でもよく、それによってそれを通して無線通信を可能にする。
【０００７】
本発明はさらに、ポータブル電子装置の部品を収納する、囲むまたは覆うのに適切な物品に関し、この物品は、２０μｍ以上の層の深さ（ＤＯＬ）を有する圧縮層を示すイオン交換されたガラスを含む。ガラス材料はさらに、電子装置ハウジング／エンクロージャ／カバーとしての使用に特に適切にならしめるある特性を示す。詳細には、ガラスをハウジング／エンクロージャ／カバーとしての使用に適切にする特性は、以下を含む：（１）１５ＭＨｚから３．０ＧＨｚまでの周波数範囲において０．０３未満の損失正接により定められるラジオおよびマイクロ波周波数透明性；（２）赤外線透明性；（３）０．６ＭＰａ・ｍ１／２より大きい破壊靭性；（４）３５０ＭＰａより大きい４点曲げ強度；（５）少なくとも４５０ｋｇｆ／ｍｍ２のビッカース硬度および少なくとも５ｋｇｆのビッカース中央／放射亀裂開始限界（Vicker’s median/radial crack initiation threshold）；（６）約５０から１００ＧＰａの間のヤング率；（７）２．０Ｗ／ｍ℃未満の熱伝導率；および（８）以下の特性の少なくとも１つ：（ｉ）２０μｍより大きい層の深さ（ＤＯＬ）および４００ＭＰａより大きい圧縮応力を有する圧縮表面層または（ｉｉ）２０ＭＰａ以上の中央張力。
【０００８】
ある実施の形態において、ガラス物品ハウジング／エンクロージャまたはカバーの厚さは２ｍｍ未満であり、２５対１より大きいアスペクト比を示す（すなわち、厚さよりも２５倍より大きい長さ、幅、または直径の最大寸法）。
【０００９】
本発明のイオン交換されたガラス物品は、例えば携帯電話および他の無線通信可能な電子装置、音楽プレイヤー、ノートブックコンピュータ、ＰＤＡ、ゲームコントローラ、コンピュータ「マウス」、電子ブックリーダおよび他の装置のような様々の家庭用電子物品に使用できる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に記載されるように、より費用効率が良く、より小さく、より軽く、より強く、美的により魅力的なハウジング、エンクロージャまたは保護カバーの生産の必要性は、例えば携帯電話、音楽プレイヤー、ノートブックコンピュータ、ゲームコントローラ、コンピュータ「マウス」、電子ブックリーダおよび他の装置のような家庭用電子物品のための外殻またはエンクロージャ／ハウジング／カバーとしての耐久性ガラス物品の使用により満たされる。これらのガラス材料は、プラスチックおよび金属のような既存の材料に対して、重量および／または衝撃損傷（例えばへこみ）および引っかきへの抵抗性のような特定の利点を有する。さらに、ここに記載されるガラス材料は、耐久性であるだけでなく、ハウジング／エンクロージャ／カバー、特に金属性のハウジング／エンクロージャに現在使用される材料の多くと異なり、ガラス材料の使用は、無線通信を妨害しない。
【００１１】
ここで用いたように、「エンクロージャ」および「ハウジング」および「カバーまたは保護カバー」なる用語は、交換可能に使用される。また、ここで用いたように、「本発明による組成物は、バッチベースで酸化物としてのモルパーセントで、以下から実質的に成る」という言葉遣いは、ガラスを調製するために使用される材料中に、鉄、ニッケル、コバルト、および他の成分のような不純物が存在してもよいが、色について所望でない限り、ガラス組成物を形成するために含まれるまたは故意に加えられると理解されるものではないことを意味する。
【００１２】
ポータブル電子装置の部品を収納する／囲むまたは保護する／覆うための使用に適切なガラス材料は、プラスチックおよび他の非アルカリガラスベースのハウジング／エンクロージャ／カバーと比較すると特に、このハウジング／エンクロージャ／カバー用途のために、これらの種類のガラスが通常十分な化学的および機械的耐久性を有するという事実によって、好ましくはアルカリアルミノシリケートガラスから成る；以下、エンクロージャという用語は、ハウジング、エンクロージャまたは保護カバーを覆うことを意図する。
【００１３】
選択される材料は通常、ラジオおよびマイクロ波周波数透明性、４点曲げ強度、硬度／ヤング率、硬さ、亀裂開始限界、熱伝導率、圧縮層の深さ（ＤＯＬ）、表面圧縮応力および中央張力を含むがこれに限定されない多くの要因に依存する。ガラス材料に関する成形性、最終加工性、デザイン柔軟性、および製造コストはまた、特定のガラス材料が電子装置エンクロージャとしての使用に適切であるか否かの要因である。さらに、選択される材料は、色を含む美しさ、表面仕上げ、重量等に依存してもよい。
【００１４】
ある特定の実施の形態において、本発明は、１５ＭＨｚから３．０ＧＨｚまでの周波数範囲において０．０３未満の損失正接により定められるラジオおよびマイクロ波周波数透明性、赤外線透明性、０．６ＭＰａ・ｍ１／２より大きい破壊靭性、３５０ＭＰａより大きい４点曲げ強度、少なくとも６００ｋｇｆ／ｍｍ２のビッカース硬度および少なくとも５ｋｇｆのビッカース中央／放射亀裂開始限界、約５０から１００ＧＰａの間のヤング率、２．０Ｗ／ｍ℃未満の熱伝導率を示すイオン交換されたガラス材料を含む電子装置エンクロージャとしての使用に適切な物品を含む。
【００１５】
さらに、本発明のガラス物品エンクロージャは、以下の特性の少なくとも１つを示す：：（ｉ）２０μｍより大きい層の深さ（ＤＯＬ）および４００ＭＰａより大きい圧縮応力を有する圧縮表面層、または（ｉｉ）２０ＭＰａ以上の中央張力。
【００１６】
本発明のガラス材料／エンクロージャは、上記のＤＯＬおよび圧縮応力が達成される限り、当業者に適切であると知られる任意のイオン交換処理を使用して形成される少なくとも１つのイオン交換された表面を示すガラス材料から成る。
【００１７】
別の例示的な実施の形態において、本発明のハウジングまたはエンクロージャは、２ｍｍの全体厚さおよび４０μｍのＤＯＬを示す圧縮層を示し、圧縮層は少なくとも５２５ＭＰａの圧縮応力を示す。ここでも、これらの特徴を達成する任意のイオン交換処理が適切である。
【００１８】
詳細には、ガラス物品内の中央張力ＣＴが、圧縮応力ＣＳから計算できる。圧縮応力ＣＳは、表面近く（すなわち１００μｍ以内）で測定され、最大ＣＳ値および圧縮応力層の測定深さ（ここで「層の深さ」または「ＤＯＬ」とも称される）を与える。ＣＳとＣＴとの間の関係は、以下の式により与えられる：
ＣＴ＝（ＣＳ・ＤＯＬ）／（ｔ−２ＤＯＬ） （１）、
ここで、ｔはガラス物品の厚さである。他に明示されない限り、中央張力ＣＴおよび圧縮応力ＣＳは、ここでメガパスカル（ＭＰａ）により表され、厚さｔおよび層の深さＤＯＬはミリメートルで表される。
【００１９】
２０μｍ／４００ＭＰａを超える表面圧縮応力（または２０ＭＰａを超えるＣＴ）の組合せ、ビッカース硬度／圧子限界要件、および３５０ＭＰａより大きい４点曲げ強度と組み合わせた、０．６ＭＰａ・ｍ１／２を超えるこの必要な破壊靭性は、全てが作用して、標準的な消費者の使用／用途に耐えるように十分に強く耐久性であるエンクロージャを生じる。上記のイオン交換されたガラス物品が満たすことのできるこの耐久性特徴の１つの指標は、イオン交換されたガラス物品が、１メートルの高さからコンクリートまたは花崗岩のような硬い表面上への多数の（例えば５回）衝突／落下に関する標準的な落下試験要件に耐えられることである。
【００２０】
別の例示的な実施の形態において、物品、特に電子装置エンクロージャは、５００ＭＨｚから３．０ＧＨｚまでの間の周波数範囲において０．０１５未満の損失正接により定められるラジオおよびマイクロ波周波数透明性を示す。このラジオおよびマイクロ波周波数透明性の特徴は、エンクロージャの内部にアンテナを含む無線手持ち式装置に特に重要である。このラジオおよびマイクロ波透明性により、無線信号がエンクロージャ／ハウジングエンクロージャを通過することが可能になり、ある場合にはこれらの通信が向上される。さらに、電子装置間の無線光通信を可能にするために赤外線において透明であることが所望かもしれない；特に、７５０から２０００ｎｍまでの範囲の波長において８０％より大きい赤外線透明性。例えば、赤外線通信を使用して、携帯用音楽プレイヤーに音楽ファイルをダウンロードしてもよく、または運動データをＧＰＳまたは心拍数モニタから分析のためにコンピュータにアップロードしてもよい。
【００２１】
ここに記載されるガラスエンクロージャは、剪断不良ではなくて主に焼きしまりによる圧子によって変形する強化ガラスを含む。このガラスは、変形による表面不良および放射亀裂がなく、したがって通常のイオン交換可能なガラスよりも損傷に耐久性であり、イオン交換により強化されると、剪断不良による亀裂開始に対してより耐久性である。ある実施の形態において、ガラスエンクロージャは、イオン交換されたガラスを含み、少なくとも５キログラム力（ｋｇｆ）のビッカース中央／放射亀裂開始限界を有する。第２の実施の形態において、ガラスエンクロージャは、少なくとも約１０ｋｇｆのビッカース中央／放射亀裂開始限界を有し、第３の実施の形態において、ガラスエンクロージャは、少なくとも約３０ｋｇｆのビッカース中央／放射亀裂開始限界を有する。
【００２２】
さらなる実施の形態において、電子装置ハウジングまたはエンクロージャは、０．７０ＭＰａ・ｍ１／２より大きい破壊靭性、および４７５ＭＰａより大きい、好ましくは５２５ＭＰａより大きい４点曲げ強度、および５０から７５ＧＰａの範囲のヤング率／弾性を示すガラスを含む。
【００２３】
特に２Ｗ／ｍ℃未満の上記のレベルにおける熱伝導率は、１００℃まで達する高温でも触ってみると冷たいままのハウジング／熱エンクロージャを生じ得る。好ましくは、ガラスハウジングは、１．５Ｗ／ｍ℃未満の熱伝導率を示す。比較のために、アルミナのようなセラミックは２９Ｗ／ｍ℃程度の熱伝導率を示し得ることに留意すべきである。
【００２４】
ある実施の形態において、ガラス物品は、５０ｎｍ未満、好ましくは１５ｎｍ未満のＲａ粗さを示す少なくとも１つの表面を有するものとして定義される透明表面を示す。このレベルの表面粗さを達成するために、１つの選択肢は、５０ｎｍ未満、好ましくは１５ｎｍ未満の必要な表面粗さを達成するように、標準的な研磨技術を使用して表面を研磨することである。あるいは、ガラス物品を、５０ｎｍ未満、好ましくは１５ｎｍ未満の必要な表面粗さを達成するように、研磨されたまたはざらつきのない表面を有する型を使用して形成してもよい。
【００２５】
特定の他の実施の形態において、ガラス物品は、不透明に見えてもよく、これは、物品が５０ｎｍから１５μｍの間のＲａ粗さを示す少なくとも１つの表面を有することを意味する。この不透明の物品の特徴の利点は、ガラスハウジング／エンクロージャ物品が所望の抗−汚れまたは指紋耐性特性を示すということである。物品を不透明に見えるようにするこのレベルの表面粗さを達成するために、ガラス物品を機械的に研磨し（標準的な研磨技術を使用して）、その後、エッチング工程にかけて研磨工程により生じたかもしれない任意の表面損傷を除去してもよい。この研磨／エッチング工程の組合せは、実際の物品形成の間または後のいずれかで行ってもよい。あるいは、ガラス物品を、５０ｎｍから１５μｍの間の必要な表面粗さを達成するようにざらつきのある表面を有する型を使用して形成してもよい。
【００２６】
上記のように、電子装置ハウジングまたはエンクロージャとしての使用に適切なガラス材料は、プラスチックおよび他の非アルカリガラスベースのハウジング／エンクロージャと比較すると特に、このハウジング／エンクロージャ用途のために、それらの十分な化学的耐久性および機械的特性によって、アルカリアルミノシリケートガラスを含む。
【００２７】
電子ハウジング／エンクロージャとしての使用に適切な、代表的な広いアルカリアルミノシリケートガラス組成のファミリは、最も広い実施の形態において、バッチベースにおける酸化物としてのモルパーセントで、以下を含む：40-80% SiO2、0-28% Al2O3、0-12% B2O3、0-18% Li2O、0-10% Na2O、0-18% K2O、0-16% MgO、0-10% MgF2、0-8% CaO、0-15% CaF2、0-20% SrO、0-12% BaO、0-8% ZnO、0-4% P2O5、0-2% TiO2、0-5% ZrO2、0-1% SnO2、0-1% Sb2O3、0-1% As2O3。
【００２８】
より狭い実施の形態において、適切なエンクロージャ／ハウジングガラスは、薄いガラス物品にダウンドロー（より詳細にはフュージョンドロー）可能なアルカリアルミノシリケートであり、これは後に電子装置ハウジング／エンクロージャに形成できる。このアルカリアルミノシリケートガラスは、濃度がモルパーセント（ｍｏｌ％）で表される以下の酸化物を含む：64≦SiO2≦68；12≦Na2O≦16；8≦Al2O3≦12；0≦B2O3≦3；2≦K2O≦5；4≦MgO≦6；および0≦CaO≦5。さらに、66mol%≦SiO2 + B2O3 + CaO≦69mol%； Na2O + K2O + B2O3 + MgO + CaO + SrO ＞10mol%；5mol%≦MgO + CaO + SrO≦8mol%；(Na2O + B2O3)−Al2O3≦2mol%；2mol%≦Na2O−Al2O3≦6mol%；および4mol%≦(Na2O + K2O)−Al2O3≦10mol%。ガラスは、少なくとも１３０キロポアズ（１３キロＰａ・秒）の液体粘性を有し、これによりガラスはダウンドロー可能となる。
【００２９】
ここで用いたように、「液体粘性」とは、液化温度における溶融ガラスの粘性を称し、液化温度とは、溶融ガラスを溶融温度から冷却する際に結晶が最初に現れる温度、または温度が室温から上昇する際に一番最後の結晶が溶けてなくなる温度を称する。
【００３０】
後に電子装置ハウジング／エンクロージャに形成できる薄いガラス物品にダウンドロー（より詳細にはフュージョンドロー）可能な適切なアルカリアルミノシリケートの別のさらなる具体的な実施の形態が、以下に示される。このアルカリアルミノシリケートガラスは具体的に以下を含む：60-70 mol% SiO2；6-14mol% Al2O3；0-15mol% B2O3；0-15mol% Li2O；0-20mol% Na2O；0-10mol% K2O；0-8mol% MgO；0-10mol% CaO；0-5mol% ZrO2；0-1mol% SnO2；0-1mol% CeO2；50ppm未満のAs2O3；および50ppm未満のSb2O3；ここで、12mol%≦Li2O + Na2O + K2O≦20mol%および0mo%≦MgO + CaO≦10mol%。
【００３１】
後に電子装置ハウジング／エンクロージャに形成できる薄いガラス物品にダウンドロー（より詳細にはフュージョンドロー）可能な適切なアルカリアルミノシリケートのさらに別の具体的な実施の形態が、以下に示される。このアルカリアルミノシリケートガラスは具体的に以下を含む：61mol%≦SiO2≦75mol%；7mol%≦Al2O3≦15mol%；0mol%≦B2O3≦12mol%；9mol%≦Na2O≦21mol%；0mol%≦K2O≦4mol%；0mol%≦MgO≦7mol%；および0mol%≦CaO≦3mol%。
【００３２】
後に電子装置ハウジング／エンクロージャに形成できる薄いガラス物品にダウンドロー（より詳細にはフュージョンドロー）可能な適切なアルカリアルミノシリケートの最後の具体的な実施の形態が、以下に示される。このアルカリアルミノシリケートガラスは具体的に60-72mol% SiO2；9-16mol% Al2O3；5-12mol% B2O3；8-16mol% Na2O；および0-4mol% K2Oを含み、
【数１】
【００３３】
である。
【００３４】
アルカリアルミノシリケートガラス組成物が初期シート構造にダウンドロー可能であるか否かに拘らず、ハウジングまたはエンクロージャとしての使用のために選択されたガラスは最終的に良好な成形性をさらに示さなければならない。したがって、所望のハウジングまたはエンクロージャに容易に成形できることが必要である。特に、使用されるガラス材料は、圧縮、垂下（sagging）、真空垂下、シートコイン（sheet coin）およびこれらの組合せのような技術を含むがこれに限定されない標準処理を使用して、所望のハウジングまたはエンクロージャ形状に容易に成形できる。明らかに、生成されるガラス物品が２次元に平らな保護カバー（または基材）である場合、物品は必ずしも再成形を必要としないが、一度ガラス物品が平らなシートにドローされると何らかのラップ仕上げまたは研磨加工が必要となるかもしれないと考えられる。
【００３５】
別の態様において、ガラス物品、特にエンクロージャは、イオン交換処理を受けてもよい。ガラス−セラミック物品の少なくとも１つの表面は、イオン交換処理を受け、１つのイオン交換された（「ＩＸ」）表面は、２０μｎ以上の層の深さ（ＤＯＬ）を有し少なくとも４００ＭＰａの圧縮強度を示す圧縮層を示す。上記のＤＯＬおよび亜縮強度が達成される限りは、当業者に知られる任意のイオン交換処理が適切である。そのような処理は、ガラス物品を、リチウム、ナトリウム、カリウムおよび／またはセシウムの溶融した硝酸塩、硫酸塩、および／または塩化物、あるいはそれらの任意の混合物；例えばＫＮＯ３、Ｋ２ＳＯ４、ＫＣｌ、ＮａＮＯ３、の槽中に浸漬することを含むがこれに限定されない。槽およびサンプルは、塩の溶融温度より高く分解温度よりも低い一定温度、通常は３５０から６００℃の間に維持される。標準的なガラスのイオン交換に必要な時間は、ガラスに亘るイオンの拡散率に依存して、１５分間から４８時間の間でもよい。ある場合において、１つ以上のイオン交換処理を使用して、所定のガラス材料について特定の応力特性または表面圧縮応力を生じてもよい。代表的なイオン交換は、ステンレス鋼容器中に含まれる１００％ＫＮＯ３の４１０℃溶融槽中での６−８時間の浸漬を含む。イオン交換後、ガラス物品を槽から取り除き、冷却し、水中で洗浄し、検査する。
【００３６】
これらの３つの上記のアルカリアルミノシリケートガラス組成範囲のそれぞれからの１つの代表例が、表１に提供される：
・実施例１は、最も広い組成ファミリの代表例である；
・実施例２および３は、それぞれ第１および第２のダウンドロー可能な組成の代表例である；
・実施例４および５は、第３に記載されるダウンドロー可能な組成の代表例である；および
・実施例６および７は、第４に記載されるダウンドロー可能な組成の代表例である。
【００３７】
さらに、表１には、代表的な組成のそれぞれの以下の特性が開示される；歪み点、焼きなまし点、軟化点、密度および熱膨張率（ＣＴＥ）。
【表１】
【００３８】
実施例３の組成を含むガラスのサンプルを形成し、特定の電気的および機械的特性（記載されるような）について試験し、これらの特性を表２および３にそれぞれ記録する。詳細には、上記のガラスを、バッチ処理し、溶融し、ボウルに成形し、その後穿孔機にかけて、機械的および電気的試験のために２つの異なる寸法のロッドを形成した：（１）３．５ｍｍ直径×１２ｍｍ長ロッド；および（２）５．５直径×３０ｍｍ長ロッド。表２に記録されるように、このガラスサンプルは、５４ＭＨｚから２９８６ＭＨｚまでの範囲の周波数について０．０２１を超えない損失正接から明らかなように、良好なラジオおよびマイクロ波透明性を示す。さらに、このガラスは、０．７ＭＰａ・ｍ１／２の測定された破壊靭性、７３．３ＧＰａのヤング率／弾性から明らかなように、電子装置ハウジング／エンクロージャとしての使用に適切となる十分な機械的特性を示した。
【表２】
【表３】
【００３９】
実施例３および実施例７の組成を含むガラスのサンプルである実施例ＢおよびＣを、それぞれ形成して特定の電気的および機械的特性について試験し、それらの特性をそれぞれ表４および５に記録する；ＣＳは圧縮応力を表し、ＤＯＬは圧縮応力の層の深さを表し、ＣＴは中央張力を表し、ビッカースＨおよびビッカースＩＴはビッカース硬度およびビッカース圧子限界をそれぞれ表す。実施例Ａと同様の方法で、ガラスをバッチ処理し、溶融し、ボウルに成形し、その後穿孔機にかけて、電気的試験のために２つの異なる寸法のロッドを形成した：（１）３．５ｍｍ直径×１２ｍｍ長ロッド；および（２）５．５直径×３０ｍｍ長ロッド。前記のように、機械的試験、特に４点曲げ強度試験のために、６０ｍｍ×４４ｍｍ×０．７ｍｍ厚さのサンプルを生じた；標準ＡＳＴＭ４点曲げ試験プロトコルを使用した。表４に記録されるように、これらのガラスサンプルは、５４ＭＨｚから２９８６ＭＨｚまでの範囲の周波数について、それぞれ０．０１６および０．０１８を超えない損失正接により明らかなように、良好なラジオおよびマイクロ波透明性を示した。さらに、このガラスは、６０以上のＤＯＬ、６５０ＭＰａおよび約５０を超える圧縮応力および中央張力、０．６６および０．６８ＭＰａ・ｍ１／２の測定された破壊靭性、７１．０７および６１．６２ＧＰａのヤング率／硬さから明らかなように、電子装置ハウジング／エンクロージャとしての使用に適切となる十分な機械的特性を示した。達成されたビッカース硬度およびビッカース圧子限界値もまた、装置エンクロージャ材料としてのこの適切性に寄与したことに留意すべきである。
【表４】
【表５】
【００４０】
ここに記載される材料、方法、および物品に様々の変更および変化が可能である。ここに記載される材料、方法、および物品の他の態様が、明細書の検討およびここに開示される材料、方法、および物品の実施から明らかであろう。本明細書および実施例は、例示的なものとして考慮されることが意図される。
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２００８年８月２１日に出願された米国仮特許出願第６１／０９０７１９号に35U.S.C.§119(e)の下で優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、電子装置のための耐久性ハウジングまたはエンクロージャとして使用できるガラス材料に関する。詳細には、本発明は、電子装置のための耐久性ハウジングまたはエンクロージャとしての使用に適切な、高強度、低熱伝導率、および近赤外線、ラジオおよびマイクロ波周波数−透明性を有するイオン交換されたガラス物品に関する。
【背景技術】
【０００３】
過去１０年において、ラップトップ、ＰＤＡ、メディアプレイヤー、携帯電話等のようなポータブル電子装置（しばしば「ポータブルコンピュータ装置」と称される）は、小さく、軽く、強力になってきた。これらの小さい装置の開発および有用性に寄与する１つの要因は、装置の電子部品をできるだけ小さいサイズに縮小しながら同時にそのような部品の出力および／または作業速度を増加する製造メーカの能力である。しかしながら、より小さく、より軽く、より強力な装置への傾向は、ポータブルコンピュータ装置のいくつかの部品のデザインに関して継続的課題を提示する。
【０００４】
ポータブルコンピュータ装置のデザインに関する１つの特有の課題は、装置の様々の内部部品を収納するために使用されるエンクロージャである。このデザインの課題は通常、２つの相反するデザインの目的−エンクロージャをより軽くより薄くする好ましさ、およびエンクロージャをより強くより硬くする好ましさ−から生じる。より厚くより重いより厚いプラスチック構造およびより多くの留め具を通常使用するより強くより硬いエンクロージャと対照的に、通常は薄いプラスチック構造を使用し留め具をほとんど使用しない、より軽いエンクロージャは、より柔軟である傾向があり、引っかき傷がつきやすく、曲がるおよびたわむ傾向がより大きい。残念ながら、より強くより硬い構造の重量の増加により、ユーザの不満が生じるかもしれず、より軽い構造の曲がり／たわみによりポータブルコンピュータ装置の内部パーツに損傷が生じるかもしれない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
既存のエンクロージャまたはハウジングに伴う上記の問題に鑑みて、ポータブルコンピュータ装置のための改良されたエンクロージャまたはハウジングが必要とされる。特に、既存のエンクロージャデザインよりも、より費用効率が良く、より小さく、より軽く、より強く、より美的に魅力的なエンクロージャが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ある実施の形態において、本発明は、無線通信が可能なポータブル電子装置に関する。このポータブル電子装置は、電子装置の内部の演算部品を囲むおよび／または保護するエンクロージャ／ハウジングまたは保護カバーを含む。このエンクロージャ／ハウジング／カバーは、それを通して無線通信を可能にするガラス材料から成る。無線通信は、例えば赤外線（ＩＲ）、ＲＦおよびマイクロ波通信に対応してもよく、さらにガラス材料は、ＩＲ、マイクロ波およびラジオ−透明性でもよく、それによってそれを通して無線通信を可能にする。
【０００７】
本発明はさらに、ポータブル電子装置の部品を収納する、囲むまたは覆うのに適切な物品に関し、この物品は、２０μｍ以上の層の深さ（ＤＯＬ）を有する圧縮層を示すイオン交換されたガラスを含む。ガラス材料はさらに、電子装置ハウジング／エンクロージャ／カバーとしての使用に特に適切にならしめるある特性を示す。詳細には、ガラスをハウジング／エンクロージャ／カバーとしての使用に適切にする特性は、以下を含む：（１）１５ＭＨｚから３．０ＧＨｚまでの周波数範囲において０．０３未満の損失正接により定められるラジオおよびマイクロ波周波数透明性；（２）赤外線透明性；（３）０．６ＭＰａ・ｍ１／２より大きい破壊靭性；（４）３５０ＭＰａより大きい４点曲げ強度；（５）少なくとも４５０ｋｇｆ／ｍｍ２のビッカース硬度および少なくとも５ｋｇｆのビッカース中央／放射亀裂開始限界（Vicker’s median/radial crack initiation threshold）；（６）約５０から１００ＧＰａの間のヤング率；（７）２．０Ｗ／ｍ℃未満の熱伝導率；および（８）以下の特性の少なくとも１つ：（ｉ）２０μｍより大きい層の深さ（ＤＯＬ）および４００ＭＰａより大きい圧縮応力を有する圧縮表面層または（ｉｉ）２０ＭＰａ以上の中央張力。
【０００８】
ある実施の形態において、ガラス物品ハウジング／エンクロージャまたはカバーの厚さは２ｍｍ未満であり、２５対１より大きいアスペクト比を示す（すなわち、厚さよりも２５倍より大きい長さ、幅、または直径の最大寸法）。
【０００９】
本発明のイオン交換されたガラス物品は、例えば携帯電話および他の無線通信可能な電子装置、音楽プレイヤー、ノートブックコンピュータ、ＰＤＡ、ゲームコントローラ、コンピュータ「マウス」、電子ブックリーダおよび他の装置のような様々の家庭用電子物品に使用できる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に記載されるように、より費用効率が良く、より小さく、より軽く、より強く、美的により魅力的なハウジング、エンクロージャまたは保護カバーの生産の必要性は、例えば携帯電話、音楽プレイヤー、ノートブックコンピュータ、ゲームコントローラ、コンピュータ「マウス」、電子ブックリーダおよび他の装置のような家庭用電子物品のための外殻またはエンクロージャ／ハウジング／カバーとしての耐久性ガラス物品の使用により満たされる。これらのガラス材料は、プラスチックおよび金属のような既存の材料に対して、重量および／または衝撃損傷（例えばへこみ）および引っかきへの抵抗性のような特定の利点を有する。さらに、ここに記載されるガラス材料は、耐久性であるだけでなく、ハウジング／エンクロージャ／カバー、特に金属性のハウジング／エンクロージャに現在使用される材料の多くと異なり、ガラス材料の使用は、無線通信を妨害しない。
【００１１】
ここで用いたように、「エンクロージャ」および「ハウジング」および「カバーまたは保護カバー」なる用語は、交換可能に使用される。また、ここで用いたように、「本発明による組成物は、バッチベースで酸化物としてのモルパーセントで、以下から実質的に成る」という言葉遣いは、ガラスを調製するために使用される材料中に、鉄、ニッケル、コバルト、および他の成分のような不純物が存在してもよいが、色について所望でない限り、ガラス組成物を形成するために含まれるまたは故意に加えられると理解されるものではないことを意味する。
【００１２】
ポータブル電子装置の部品を収納する／囲むまたは保護する／覆うための使用に適切なガラス材料は、プラスチックおよび他の非アルカリガラスベースのハウジング／エンクロージャ／カバーと比較すると特に、このハウジング／エンクロージャ／カバー用途のために、これらの種類のガラスが通常十分な化学的および機械的耐久性を有するという事実によって、好ましくはアルカリアルミノシリケートガラスから成る；以下、エンクロージャという用語は、ハウジング、エンクロージャまたは保護カバーを覆うことを意図する。
【００１３】
選択される材料は通常、ラジオおよびマイクロ波周波数透明性、４点曲げ強度、硬度／ヤング率、硬さ、亀裂開始限界、熱伝導率、圧縮層の深さ（ＤＯＬ）、表面圧縮応力および中央張力を含むがこれに限定されない多くの要因に依存する。ガラス材料に関する成形性、最終加工性、デザイン柔軟性、および製造コストはまた、特定のガラス材料が電子装置エンクロージャとしての使用に適切であるか否かの要因である。さらに、選択される材料は、色を含む美しさ、表面仕上げ、重量等に依存してもよい。
【００１４】
ある特定の実施の形態において、本発明は、１５ＭＨｚから３．０ＧＨｚまでの周波数範囲において０．０３未満の損失正接により定められるラジオおよびマイクロ波周波数透明性、赤外線透明性、０．６ＭＰａ・ｍ１／２より大きい破壊靭性、３５０ＭＰａより大きい４点曲げ強度、少なくとも６００ｋｇｆ／ｍｍ２のビッカース硬度および少なくとも５ｋｇｆのビッカース中央／放射亀裂開始限界、約５０から１００ＧＰａの間のヤング率、２．０Ｗ／ｍ℃未満の熱伝導率を示すイオン交換されたガラス材料を含む電子装置エンクロージャとしての使用に適切な物品を含む。
【００１５】
さらに、本発明のガラス物品エンクロージャは、以下の特性の少なくとも１つを示す：：（ｉ）２０μｍより大きい層の深さ（ＤＯＬ）および４００ＭＰａより大きい圧縮応力を有する圧縮表面層、または（ｉｉ）２０ＭＰａ以上の中央張力。
【００１６】
本発明のガラス材料／エンクロージャは、上記のＤＯＬおよび圧縮応力が達成される限り、当業者に適切であると知られる任意のイオン交換処理を使用して形成される少なくとも１つのイオン交換された表面を示すガラス材料から成る。
【００１７】
別の例示的な実施の形態において、本発明のハウジングまたはエンクロージャは、２ｍｍの全体厚さおよび４０μｍのＤＯＬを示す圧縮層を示し、圧縮層は少なくとも５２５ＭＰａの圧縮応力を示す。ここでも、これらの特徴を達成する任意のイオン交換処理が適切である。
【００１８】
詳細には、ガラス物品内の中央張力ＣＴが、圧縮応力ＣＳから計算できる。圧縮応力ＣＳは、表面近く（すなわち１００μｍ以内）で測定され、最大ＣＳ値および圧縮応力層の測定深さ（ここで「層の深さ」または「ＤＯＬ」とも称される）を与える。ＣＳとＣＴとの間の関係は、以下の式により与えられる：
ＣＴ＝（ＣＳ・ＤＯＬ）／（ｔ−２ＤＯＬ） （１）、
ここで、ｔはガラス物品の厚さである。他に明示されない限り、中央張力ＣＴおよび圧縮応力ＣＳは、ここでメガパスカル（ＭＰａ）により表され、厚さｔおよび層の深さＤＯＬはミリメートルで表される。
【００１９】
２０μｍ／４００ＭＰａを超える表面圧縮応力（または２０ＭＰａを超えるＣＴ）の組合せ、ビッカース硬度／圧子限界要件、および３５０ＭＰａより大きい４点曲げ強度と組み合わせた、０．６ＭＰａ・ｍ１／２を超えるこの必要な破壊靭性は、全てが作用して、標準的な消費者の使用／用途に耐えるように十分に強く耐久性であるエンクロージャを生じる。上記のイオン交換されたガラス物品が満たすことのできるこの耐久性特徴の１つの指標は、イオン交換されたガラス物品が、１メートルの高さからコンクリートまたは花崗岩のような硬い表面上への多数の（例えば５回）衝突／落下に関する標準的な落下試験要件に耐えられることである。
【００２０】
別の例示的な実施の形態において、物品、特に電子装置エンクロージャは、５００ＭＨｚから３．０ＧＨｚまでの間の周波数範囲において０．０１５未満の損失正接により定められるラジオおよびマイクロ波周波数透明性を示す。このラジオおよびマイクロ波周波数透明性の特徴は、エンクロージャの内部にアンテナを含む無線手持ち式装置に特に重要である。このラジオおよびマイクロ波透明性により、無線信号がエンクロージャ／ハウジングエンクロージャを通過することが可能になり、ある場合にはこれらの通信が向上される。さらに、電子装置間の無線光通信を可能にするために赤外線において透明であることが所望かもしれない；特に、７５０から２０００ｎｍまでの範囲の波長において８０％より大きい赤外線透明性。例えば、赤外線通信を使用して、携帯用音楽プレイヤーに音楽ファイルをダウンロードしてもよく、または運動データをＧＰＳまたは心拍数モニタから分析のためにコンピュータにアップロードしてもよい。
【００２１】
ここに記載されるガラスエンクロージャは、剪断不良ではなくて主に焼きしまりによる圧子によって変形する強化ガラスを含む。このガラスは、変形による表面不良および放射亀裂がなく、したがって通常のイオン交換可能なガラスよりも損傷に耐久性であり、イオン交換により強化されると、剪断不良による亀裂開始に対してより耐久性である。ある実施の形態において、ガラスエンクロージャは、イオン交換されたガラスを含み、少なくとも５キログラム力（ｋｇｆ）のビッカース中央／放射亀裂開始限界を有する。第２の実施の形態において、ガラスエンクロージャは、少なくとも約１０ｋｇｆのビッカース中央／放射亀裂開始限界を有し、第３の実施の形態において、ガラスエンクロージャは、少なくとも約３０ｋｇｆのビッカース中央／放射亀裂開始限界を有する。
【００２２】
さらなる実施の形態において、電子装置ハウジングまたはエンクロージャは、０．７０ＭＰａ・ｍ１／２より大きい破壊靭性、および４７５ＭＰａより大きい、好ましくは５２５ＭＰａより大きい４点曲げ強度、および５０から７５ＧＰａの範囲のヤング率／弾性を示すガラスを含む。
【００２３】
特に２Ｗ／ｍ℃未満の上記のレベルにおける熱伝導率は、１００℃まで達する高温でも触ってみると冷たいままのハウジング／熱エンクロージャを生じ得る。好ましくは、ガラスハウジングは、１．５Ｗ／ｍ℃未満の熱伝導率を示す。比較のために、アルミナのようなセラミックは２９Ｗ／ｍ℃程度の熱伝導率を示し得ることに留意すべきである。
【００２４】
ある実施の形態において、ガラス物品は、５０ｎｍ未満、好ましくは１５ｎｍ未満のＲａ粗さを示す少なくとも１つの表面を有するものとして定義される透明表面を示す。このレベルの表面粗さを達成するために、１つの選択肢は、５０ｎｍ未満、好ましくは１５ｎｍ未満の必要な表面粗さを達成するように、標準的な研磨技術を使用して表面を研磨することである。あるいは、ガラス物品を、５０ｎｍ未満、好ましくは１５ｎｍ未満の必要な表面粗さを達成するように、研磨されたまたはざらつきのない表面を有する型を使用して形成してもよい。
【００２５】
特定の他の実施の形態において、ガラス物品は、不透明に見えてもよく、これは、物品が５０ｎｍから１５μｍの間のＲａ粗さを示す少なくとも１つの表面を有することを意味する。この不透明の物品の特徴の利点は、ガラスハウジング／エンクロージャ物品が所望の抗−汚れまたは指紋耐性特性を示すということである。物品を不透明に見えるようにするこのレベルの表面粗さを達成するために、ガラス物品を機械的に研磨し（標準的な研磨技術を使用して）、その後、エッチング工程にかけて研磨工程により生じたかもしれない任意の表面損傷を除去してもよい。この研磨／エッチング工程の組合せは、実際の物品形成の間または後のいずれかで行ってもよい。あるいは、ガラス物品を、５０ｎｍから１５μｍの間の必要な表面粗さを達成するようにざらつきのある表面を有する型を使用して形成してもよい。
【００２６】
上記のように、電子装置ハウジングまたはエンクロージャとしての使用に適切なガラス材料は、プラスチックおよび他の非アルカリガラスベースのハウジング／エンクロージャと比較すると特に、このハウジング／エンクロージャ用途のために、それらの十分な化学的耐久性および機械的特性によって、アルカリアルミノシリケートガラスを含む。
【００２７】
電子ハウジング／エンクロージャとしての使用に適切な、代表的な広いアルカリアルミノシリケートガラス組成のファミリは、最も広い実施の形態において、バッチベースにおける酸化物としてのモルパーセントで、以下を含む：40-80% SiO2、0-28% Al2O3、0-12% B2O3、0-18% Li2O、0-10% Na2O、0-18% K2O、0-16% MgO、0-10% MgF2、0-8% CaO、0-15% CaF2、0-20% SrO、0-12% BaO、0-8% ZnO、0-4% P2O5、0-2% TiO2、0-5% ZrO2、0-1% SnO2、0-1% Sb2O3、0-1% As2O3。
【００２８】
より狭い実施の形態において、適切なエンクロージャ／ハウジングガラスは、薄いガラス物品にダウンドロー（より詳細にはフュージョンドロー）可能なアルカリアルミノシリケートであり、これは後に電子装置ハウジング／エンクロージャに形成できる。このアルカリアルミノシリケートガラスは、濃度がモルパーセント（ｍｏｌ％）で表される以下の酸化物を含む：64≦SiO2≦68；12≦Na2O≦16；8≦Al2O3≦12；0≦B2O3≦3；2≦K2O≦5；4≦MgO≦6；および0≦CaO≦5。さらに、66mol%≦SiO2 + B2O3 + CaO≦69mol%； Na2O + K2O + B2O3 + MgO + CaO + SrO ＞10mol%；5mol%≦MgO + CaO + SrO≦8mol%；(Na2O + B2O3)−Al2O3≦2mol%；2mol%≦Na2O−Al2O3≦6mol%；および4mol%≦(Na2O + K2O)−Al2O3≦10mol%。ガラスは、少なくとも１３０キロポアズ（１３キロＰａ・秒）の液体粘性を有し、これによりガラスはダウンドロー可能となる。
【００２９】
ここで用いたように、「液体粘性」とは、液化温度における溶融ガラスの粘性を称し、液化温度とは、溶融ガラスを溶融温度から冷却する際に結晶が最初に現れる温度、または温度が室温から上昇する際に一番最後の結晶が溶けてなくなる温度を称する。
【００３０】
後に電子装置ハウジング／エンクロージャに形成できる薄いガラス物品にダウンドロー（より詳細にはフュージョンドロー）可能な適切なアルカリアルミノシリケートの別のさらなる具体的な実施の形態が、以下に示される。このアルカリアルミノシリケートガラスは具体的に以下を含む：60-70 mol% SiO2；6-14mol% Al2O3；0-15mol% B2O3；0-15mol% Li2O；0-20mol% Na2O；0-10mol% K2O；0-8mol% MgO；0-10mol% CaO；0-5mol% ZrO2；0-1mol% SnO2；0-1mol% CeO2；50ppm未満のAs2O3；および50ppm未満のSb2O3；ここで、12mol%≦Li2O + Na2O + K2O≦20mol%および0mo%≦MgO + CaO≦10mol%。
【００３１】
後に電子装置ハウジング／エンクロージャに形成できる薄いガラス物品にダウンドロー（より詳細にはフュージョンドロー）可能な適切なアルカリアルミノシリケートのさらに別の具体的な実施の形態が、以下に示される。このアルカリアルミノシリケートガラスは具体的に以下を含む：61mol%≦SiO2≦75mol%；7mol%≦Al2O3≦15mol%；0mol%≦B2O3≦12mol%；9mol%≦Na2O≦21mol%；0mol%≦K2O≦4mol%；0mol%≦MgO≦7mol%；および0mol%≦CaO≦3mol%。
【００３２】
後に電子装置ハウジング／エンクロージャに形成できる薄いガラス物品にダウンドロー（より詳細にはフュージョンドロー）可能な適切なアルカリアルミノシリケートの最後の具体的な実施の形態が、以下に示される。このアルカリアルミノシリケートガラスは具体的に60-72mol% SiO2；9-16mol% Al2O3；5-12mol% B2O3；8-16mol% Na2O；および0-4mol% K2Oを含み、
【数１】
【００３３】
である。
【００３４】
アルカリアルミノシリケートガラス組成物が初期シート構造にダウンドロー可能であるか否かに拘らず、ハウジングまたはエンクロージャとしての使用のために選択されたガラスは最終的に良好な成形性をさらに示さなければならない。したがって、所望のハウジングまたはエンクロージャに容易に成形できることが必要である。特に、使用されるガラス材料は、圧縮、垂下（sagging）、真空垂下、シートコイン（sheet coin）およびこれらの組合せのような技術を含むがこれに限定されない標準処理を使用して、所望のハウジングまたはエンクロージャ形状に容易に成形できる。明らかに、生成されるガラス物品が２次元に平らな保護カバー（または基材）である場合、物品は必ずしも再成形を必要としないが、一度ガラス物品が平らなシートにドローされると何らかのラップ仕上げまたは研磨加工が必要となるかもしれないと考えられる。
【００３５】
別の態様において、ガラス物品、特にエンクロージャは、イオン交換処理を受けてもよい。ガラス−セラミック物品の少なくとも１つの表面は、イオン交換処理を受け、１つのイオン交換された（「ＩＸ」）表面は、２０μｎ以上の層の深さ（ＤＯＬ）を有し少なくとも４００ＭＰａの圧縮強度を示す圧縮層を示す。上記のＤＯＬおよび亜縮強度が達成される限りは、当業者に知られる任意のイオン交換処理が適切である。そのような処理は、ガラス物品を、リチウム、ナトリウム、カリウムおよび／またはセシウムの溶融した硝酸塩、硫酸塩、および／または塩化物、あるいはそれらの任意の混合物；例えばＫＮＯ３、Ｋ２ＳＯ４、ＫＣｌ、ＮａＮＯ３、の槽中に浸漬することを含むがこれに限定されない。槽およびサンプルは、塩の溶融温度より高く分解温度よりも低い一定温度、通常は３５０から６００℃の間に維持される。標準的なガラスのイオン交換に必要な時間は、ガラスに亘るイオンの拡散率に依存して、１５分間から４８時間の間でもよい。ある場合において、１つ以上のイオン交換処理を使用して、所定のガラス材料について特定の応力特性または表面圧縮応力を生じてもよい。代表的なイオン交換は、ステンレス鋼容器中に含まれる１００％ＫＮＯ３の４１０℃溶融槽中での６−８時間の浸漬を含む。イオン交換後、ガラス物品を槽から取り除き、冷却し、水中で洗浄し、検査する。
【００３６】
これらの３つの上記のアルカリアルミノシリケートガラス組成範囲のそれぞれからの１つの代表例が、表１に提供される：
・実施例１は、最も広い組成ファミリの代表例である；
・実施例２および３は、それぞれ第１および第２のダウンドロー可能な組成の代表例である；
・実施例４および５は、第３に記載されるダウンドロー可能な組成の代表例である；および
・実施例６および７は、第４に記載されるダウンドロー可能な組成の代表例である。
【００３７】
さらに、表１には、代表的な組成のそれぞれの以下の特性が開示される；歪み点、焼きなまし点、軟化点、密度および熱膨張率（ＣＴＥ）。
【表１】
【００３８】
実施例３の組成を含むガラスのサンプルを形成し、特定の電気的および機械的特性（記載されるような）について試験し、これらの特性を表２および３にそれぞれ記録する。詳細には、上記のガラスを、バッチ処理し、溶融し、ボウルに成形し、その後穿孔機にかけて、機械的および電気的試験のために２つの異なる寸法のロッドを形成した：（１）３．５ｍｍ直径×１２ｍｍ長ロッド；および（２）５．５直径×３０ｍｍ長ロッド。表２に記録されるように、このガラスサンプルは、５４ＭＨｚから２９８６ＭＨｚまでの範囲の周波数について０．０２１を超えない損失正接から明らかなように、良好なラジオおよびマイクロ波透明性を示す。さらに、このガラスは、０．７ＭＰａ・ｍ１／２の測定された破壊靭性、７３．３ＧＰａのヤング率／弾性から明らかなように、電子装置ハウジング／エンクロージャとしての使用に適切となる十分な機械的特性を示した。
【表２】
【表３】
【００３９】
実施例３および実施例７の組成を含むガラスのサンプルである実施例ＢおよびＣを、それぞれ形成して特定の電気的および機械的特性について試験し、それらの特性をそれぞれ表４および５に記録する；ＣＳは圧縮応力を表し、ＤＯＬは圧縮応力の層の深さを表し、ＣＴは中央張力を表し、ビッカースＨおよびビッカースＩＴはビッカース硬度およびビッカース圧子限界をそれぞれ表す。実施例Ａと同様の方法で、ガラスをバッチ処理し、溶融し、ボウルに成形し、その後穿孔機にかけて、電気的試験のために２つの異なる寸法のロッドを形成した：（１）３．５ｍｍ直径×１２ｍｍ長ロッド；および（２）５．５直径×３０ｍｍ長ロッド。前記のように、機械的試験、特に４点曲げ強度試験のために、６０ｍｍ×４４ｍｍ×０．７ｍｍ厚さのサンプルを生じた；標準ＡＳＴＭ４点曲げ試験プロトコルを使用した。表４に記録されるように、これらのガラスサンプルは、５４ＭＨｚから２９８６ＭＨｚまでの範囲の周波数について、それぞれ０．０１６および０．０１８を超えない損失正接により明らかなように、良好なラジオおよびマイクロ波透明性を示した。さらに、このガラスは、６０以上のＤＯＬ、６５０ＭＰａおよび約５０を超える圧縮応力および中央張力、０．６６および０．６８ＭＰａ・ｍ１／２の測定された破壊靭性、７１．０７および６１．６２ＧＰａのヤング率／硬さから明らかなように、電子装置ハウジング／エンクロージャとしての使用に適切となる十分な機械的特性を示した。達成されたビッカース硬度およびビッカース圧子限界値もまた、装置エンクロージャ材料としてのこの適切性に寄与したことに留意すべきである。
【表４】
【表５】
【００４０】
ここに記載される材料、方法、および物品に様々の変更および変化が可能である。ここに記載される材料、方法、および物品の他の態様が、明細書の検討およびここに開示される材料、方法、および物品の実施から明らかであろう。本明細書および実施例は、例示的なものとして考慮されることが意図される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポータブル電子装置の部品を収納するまたは囲むのに適切な物品であって、全物品厚さの２％以上の層の深さ（ＤＯＬ）を有する圧縮表面層を示し、１５ＭＨｚから３．０ＧＨｚまでの周波数範囲において０．０３未満の損失正接により定められるラジオおよびマイクロ波周波数透明性、赤外線透明性、０．７５ＭＰａ・ｍ１／２より大きい破壊靭性、３５０ＭＰａより大きいＭＯＲ、少なくとも６００ｋｇ／ｍｍ２のビッカース硬さ、７０ＧＰａより大きいヤング率、６３３ｎｍにおいて１．５０３１より大きい屈折率、２．０Ｗ／ｍ℃未満の熱伝導率および５００ＭＰａより大きい表面圧縮応力を示す、イオン交換されたガラスを含むことを特徴とする物品。
【請求項２】
前記ガラスが、カーバイドおよび／またはダイアモンド工具で機械加工できることを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項３】
前記ガラスが、５００ＭＨｚから３．０ＧＨｚまでの周波数範囲において０．０１５未満の損失正接により定められるラジオおよびマイクロ波周波数透明性を示すことを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項４】
前記ガラスが、０．７５ＭＰａ・ｍ１／２より大きい破壊靭性を示すことを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項５】
前記ガラスが、５２５ＭＰａより大きいＭＯＲを示すことを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項６】
前記ガラスが、１．５Ｗ／ｍ℃未満の熱伝導率を示すことを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項７】
前記ガラス物品が、不透明に見え、５０ｎｍから１５μｍまでの間のＲａ粗さを有する少なくとも１つの表面を示すことを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項８】
前記ガラスが、７５０ｎｍより大きい波長において８０％より大きい赤外線透明性を示すことを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項９】
前記物品が、１．２ｍｍの全体厚さおよび４０μｍのＤＯＬを示す圧縮層を示し、該圧縮層が、５２５ＭＰａの圧縮応力を示すことを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項１０】
前記ガラスが、バッチベースにおける酸化物としてのモルパーセントで、以下を含む：40-80% SiO2、0-28% Al2O3、0-8% B2O3、0-18% Li2O、0-10% Na2O、0-11% K2O、0-16% MgO、0-18% CaO、0-15% CaF2、0-20% SrO、0-12% BaO、0-8% ZnO、0-4% P2O5、0-8% TiO2、0-5% ZrO2、0-1% SnO2、0-1% Sb2O3、0-1% As2O3を含むことを特徴とする請求項７記載の物品。
【請求項１】
ポータブル電子装置の部品を収納するまたは囲むのに適切な物品であって、全物品厚さの２％以上の層の深さ（ＤＯＬ）を有する圧縮表面層を示し、１５ＭＨｚから３．０ＧＨｚまでの周波数範囲において０．０３未満の損失正接により定められるラジオおよびマイクロ波周波数透明性、赤外線透明性、０．７５ＭＰａ・ｍ１／２より大きい破壊靭性、３５０ＭＰａより大きいＭＯＲ、少なくとも６００ｋｇ／ｍｍ２のビッカース硬さ、７０ＧＰａより大きいヤング率、６３３ｎｍにおいて１．５０３１より大きい屈折率、２．０Ｗ／ｍ℃未満の熱伝導率および５００ＭＰａより大きい表面圧縮応力を示す、イオン交換されたガラスを含むことを特徴とする物品。
【請求項２】
前記ガラスが、カーバイドおよび／またはダイアモンド工具で機械加工できることを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項３】
前記ガラスが、５００ＭＨｚから３．０ＧＨｚまでの周波数範囲において０．０１５未満の損失正接により定められるラジオおよびマイクロ波周波数透明性を示すことを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項４】
前記ガラスが、０．７５ＭＰａ・ｍ１／２より大きい破壊靭性を示すことを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項５】
前記ガラスが、５２５ＭＰａより大きいＭＯＲを示すことを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項６】
前記ガラスが、１．５Ｗ／ｍ℃未満の熱伝導率を示すことを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項７】
前記ガラス物品が、不透明に見え、５０ｎｍから１５μｍまでの間のＲａ粗さを有する少なくとも１つの表面を示すことを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項８】
前記ガラスが、７５０ｎｍより大きい波長において８０％より大きい赤外線透明性を示すことを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項９】
前記物品が、１．２ｍｍの全体厚さおよび４０μｍのＤＯＬを示す圧縮層を示し、該圧縮層が、５２５ＭＰａの圧縮応力を示すことを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項１０】
前記ガラスが、バッチベースにおける酸化物としてのモルパーセントで、以下を含む：40-80% SiO2、0-28% Al2O3、0-8% B2O3、0-18% Li2O、0-10% Na2O、0-11% K2O、0-16% MgO、0-18% CaO、0-15% CaF2、0-20% SrO、0-12% BaO、0-8% ZnO、0-4% P2O5、0-8% TiO2、0-5% ZrO2、0-1% SnO2、0-1% Sb2O3、0-1% As2O3を含むことを特徴とする請求項７記載の物品。
【公表番号】特表２０１２−５００１７７（Ｐ２０１２−５００１７７Ａ）
【公表日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２３８２３（Ｐ２０１１−５２３８２３）
【出願日】平成２１年８月２１日（２００９．８．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／００４７８５
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２１７４６
【国際公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（３９７０６８２７４）コーニング インコーポレイテッド (1,222)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２１日（２００９．８．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／００４７８５
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２１７４６
【国際公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（３９７０６８２７４）コーニング インコーポレイテッド (1,222)
【Ｆターム（参考）】
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