玻璃制品及其注塑成型工艺、摄像器材、电子设备的制作方法

本技术属于玻璃，尤其涉及一种玻璃制品及其注塑成型工艺、摄像器材、电子设备。

背景技术：

1、摄像头模组(camera compact module，简写为ccm)在消费电子、安防、车载等领域广泛应用。镜片是摄像头模组产品的核心部件之一，目前常用的镜片为塑料镜片。随着摄像头模组技术路线演进，塑料镜片在透光率、折射率、清晰度等方面的问题越来越突出。玻璃镜片在相同尺寸下，拥有更好的透光性、更高的折射率、更强的稳定性，可以大大减少“伪像”的出现频率。

2、目前玻璃镜片没有大规模使用的原因之一是单片玻璃镜片成本较高。除却玻璃材料单价高于塑胶镜片之外，玻璃镜片成型工艺良率低是制约成本的核心原因。目前已有的传统与新兴玻璃镜片成型方法包括：①光固化成型工艺，也被称为立体光刻成形工艺，该成型工艺制得的产品存在层纹，精度低，需要二次烧制和抛光打磨，生产效率低，良品率低，量产可行性低。②墨水直写成型工艺，该工艺对原料浆料的配方调配要求高，适应范围小，良品率低，量产可行性低。③熔模铸造工艺，该工艺对产品表面粗糙度难以控制，制得的产品往往存在气孔，精度低，良品率低。④固态塑性工艺，该工艺在外力作用下使具有一定塑性的固态材料产生预期的塑性变形，以获得所需的形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件，收缩变形工艺繁琐，量产可行性低，产品精度低，良品率低。⑤模压切削工艺，又称压制成型或压缩成型，是先将粉状，粒状或纤维状的原料放入成型温度下的模具型腔中，然后闭模加压而使其成型并固化的工艺，该工艺收缩变形工艺复杂，控制难度高，且需要再次烧制和抛光打磨，量产可行性不高，工艺良品率低。⑥模压镜片成型工艺，是将熔融状态的光学镜片毛胚倒进高过夹层玻璃转换点50℃之上的超低温磨具中充压成型。这类方式不但非常容易产生夹层玻璃黏连在磨具的模表面，并且商品还非常容易造成出气孔和冷模印痕(皱褶)，不容易获得理想的样子揉面形精密度。⑦切削加工成型，是指用切削工具(包括刀具、磨具和磨料)把坯料或工件上多余的材料层切去成为切屑，使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法，但是工艺良品率低，量产可行性低。⑧采用半导体级工艺生产微透镜阵列，制得的晶圆级玻璃具有良好的耐热性，但是工艺难度大，要求高，成本高，量产可行性低。

3、可见，现阶段玻璃镜片的成型工艺普遍存在玻璃镜片的工艺良品率低，量产可行性低，且制得的玻璃镜片光学性能有待进一步提升。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种玻璃制品及其注塑成型工艺、摄像器材、电子设备，旨在解决现有工艺良品率低，量产可行性低，且制得的玻璃镜片光学性能有待进一步提升的问题。

2、为实现上述申请目的，本技术采用的技术方案如下：

3、本技术第一方面提供一种玻璃制品的注塑成型工艺，包括以下步骤：

4、根据待制备玻璃制品的光学性能获取玻璃原料，所述玻璃原料包括多种组分；

5、将所述玻璃原料中多种组分混合后烧制成玻璃块体；

6、将所述玻璃块体制成玻璃粉末；

7、将所述玻璃粉末与粘接剂制成玻塑混合粒子；

8、对所述玻塑混合粒子进行注塑成型，得到玻璃生坯；

9、对所述玻璃生坯进行脱脂处理，得到脱脂产品；

10、根据所述玻璃原料的理化特性获取烧结条件后，对所述脱脂产品进行烧结处理，得到玻璃制品。

11、本技术中，玻璃制品的注塑成型工艺包括如下优点：

12、第一，根据待制备玻璃制品的光学性能获取包括多种组分的玻璃原料，通过对玻璃原料中组分及其配比的选择，可制备具有不同光学性能的玻璃制品，有利于提升玻璃制品的性能范围，使得玻璃制品的光学、热学性能高度可调，从而提高玻璃制品的应用范围及灵活性。

13、第二，将玻璃原料中多种组分混合后烧制成玻璃块体，使玻璃原料中各组分熔融充分混合，确保各玻璃原料组分相互之间的混溶效果。然后将玻璃块体粉碎制成玻璃粉末，制得的该玻璃粉末中充分确保了玻璃原料组分的分布均匀性。将所述玻璃粉末与粘接剂制成玻塑混合粒子，通过添加粘接剂，既有利于提高玻璃粉末之间的粘接性能，又有利于提高玻璃粉末的流动性。从而有利于对所述玻塑混合粒子进行注塑成型，注塑过程中玻塑混合粒子中粘接剂熔融携带玻璃粉末形成流体状态，注入模具固化便得到玻璃生坯。再对玻璃生坯进行脱脂处理去除玻璃生坯中粘接剂等有机物，避免玻璃生坯中有机物在后续的烧结处理过程中影响玻璃制品的形状、尺寸和质量。再根据所述玻璃原料的理化特性获取烧结条件，并对所述脱脂产品进行烧结处理，得到玻璃制品。

14、作为本技术玻璃制品的注塑成型工艺的一种可能的实现方式，所述玻璃制品的光学性能包括：透光率、折射率和阿贝数。这三个指标是衡量玻璃制品光学性能的关键指标，根据应用对玻璃制品这三个光学性能指标的要求，可调配玻璃原料的组分，通过多种不同原料组分以及注塑成型工艺的配合可制得符合应用要求的玻璃制品。

15、作为本技术玻璃制品的注塑成型工艺的一种可能的实现方式，所述玻璃制品的透光率大于85％，折射率1.4～2.0，阿贝数为20～95，满足这些光学特性的玻璃制品制成玻璃镜片，在摄像头模组的镜片领域有较好的应用前景，可满足不同实际应用需求的摄像头模组对镜片不同光学性能的需求。

16、作为本技术玻璃制品的注塑成型工艺的一种可能的实现方式，所述玻璃原料包括二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镧、氧化钛、氧化锌、氧化锂、氧化锆、氧化钨、氧化膦、氧化铬、氧化镉、氧化碲、氧化锰中的至少三种。通过多种这些玻璃原料组分的配合，可得到不同光学性能的玻璃制品，相对于以氧化硅作为单一原料组分的玻璃制品，多组分玻璃原料通过本技术注塑成型工艺制得的玻璃制品显著拓宽了光学性能范围，可极大的满足不同应用需求，提高其应用前景。

17、作为本技术玻璃制品的注塑成型工艺的一种可能的实现方式，以所述玻璃原料的总摩尔量为100％计，包括组分：二氧化硅0～95mol％、氧化铝0～20mol％、氧化钙0～10％、氧化硼0～50mol％、氧化镧0～40mol％、氧化钛0～50mol％、氧化锌0～40mol％、氧化锂0～20mol％、氧化锆0～20mol％、氧化钨0～10mol％、氧化膦0～10mol％、氧化铬0～10mol％、氧化镉0～10mol％、氧化碲0～10mol％和氧化锰0～10mol％。根据待制备玻璃制品的光学性能，选择合适的玻璃原料组分及其添加量，通过对各玻璃原料组分及其含量的选择，可灵活调配玻璃原料配方，通过多种原料组分的复配及与注塑工艺的结合使玻璃制品满足光学性能要求。

18、作为本技术玻璃制品的注塑成型工艺的一种可能的实现方式，以所述玻璃原料的总摩尔量为100％计，包括组分：氧化硼32.58mol％、二氧化硅9.07mol％、氧化锌28.44mol％、氧化锂5.42mol％、氧化锆3.05mol％、氧化钨1.7mol％、氧化钛3.26mol％和氧化镧16.47mol％。该配方的玻璃原料通过配方中各组分的协同配合作用，以及注塑成型工艺对玻璃制品光学性能和品质的保障，使制得的玻璃制品同时具有较高的透过率、较低的色散、以及合适的折射率，光学性能优异，良品率高，精度高。

19、作为本技术玻璃制品的注塑成型工艺的一种可能的实现方式，所述玻璃块体的烧制步骤包括：将所述玻璃原料中多种组分混合后，在温度为500～1500℃的条件下烧制1～3小时。玻璃原料中多种组分在该高温条件下均能熔融成液态，液态的原料组分有利于各组分充分混合形成分布均匀的共混物料。烧制的玻璃块体中各原料组分分布均匀，透明度高，有利于提高玻璃制品的质量和性能。

20、作为本技术玻璃制品的注塑成型工艺的一种可能的实现方式，所述玻璃粉末的制备条件包括：采用球磨处理将所述玻璃块体研磨成平均粒径小于500nm的玻璃粉末。该平均粒径的玻璃粉末有利于后续造粒和注塑成型等工艺，并提高玻璃制品的品质。

21、作为本技术玻璃制品的注塑成型工艺的一种可能的实现方式，所述球磨处理的条件包括：在水、料、球比为(10～30):1:(40～60)，球直径为0.5～1.5mm，转速300～500rpm的条件下，球磨20～40小时。在这种情况下，对玻璃块体有较好的研磨效果，能够将玻璃块体研磨成小粒径的玻璃粉末。

22、作为本技术玻璃制品的注塑成型工艺的一种可能的实现方式，所述玻璃粉末的平均粒径小于200nm。

23、作为本技术玻璃制品的注塑成型工艺的一种可能的实现方式，所述玻塑混合粒子的制备步骤包括：将所述玻璃粉末、所述粘接剂与溶剂制成混合浆料后，干燥得到所述玻塑混合粒子。溶剂氛围有利于玻璃粉末和粘接剂充分混合均匀，形成分散均匀的浆料。然后通过干燥去除溶剂，在干燥的过程中粘接剂结合在玻璃粉末的表面形成颗粒均匀的玻塑混合粒子，有利于后续注塑成型。

24、作为本技术玻璃制品的注塑成型工艺的一种可能的实现方式，所述玻璃粉末与所述粘接剂的质量比为(4～8)：(10～20)。玻璃粉末与所述粘接剂的配比既确保了玻塑混合粒子的流动性，有利于后续进行注塑成型处理；又确保了后续制备的玻璃制品的品质。

25、作为本技术玻璃制品的注塑成型工艺的一种可能的实现方式，所述粘接剂包括：蜡基粘接剂、塑基胶粘剂、水基胶粘剂中的至少一种。这些类型的粘接剂均有利于提高玻璃粉末之间的粘接性能，有利于提高玻璃粉末的流动性，从而有利于后续对所述玻塑混合粒子进行注塑成型。

26、作为本技术玻璃制品的注塑成型工艺的一种可能的实现方式，所述蜡基粘接剂包括：聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、乙烯-乙酸乙烯共聚物、石蜡中的至少一种；这些蜡基粘结剂均具有粘度小、易挥发、润滑性好等特性；易与玻璃粉末混炼造粒，也有利于注塑成型。

27、作为本技术玻璃制品的注塑成型工艺的一种可能的实现方式，所述塑基胶粘剂包括：聚甲醛树脂、石蜡的至少一种；这些塑基粘结剂均具有粘度大、挥发小等特性，与玻璃粉末结合效果好。

28、作为本技术玻璃制品的注塑成型工艺的一种可能的实现方式，所述水基胶粘剂包括：聚乙二醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种，这些水基胶粘剂与玻璃粉末混炼造粒容易，且后续玻璃生坯的脱脂处理方便。

29、作为本技术玻璃制品的注塑成型工艺的一种可能的实现方式，所述注塑成型的步骤包括：在挤出温度为125～150℃，压力为100～200bar的条件下，将所述玻塑混合粒子加热成流体注入温度为50～60℃的模具中，制得所述玻璃生坯。该条件有利于玻塑混合粒子的注塑成型，玻塑混合粒子中粘接剂加热熔融并携带其中玻璃粉末形成流体，并注射进入模具中，粘接剂冷却固化形成玻璃生坯。

30、作为本技术玻璃制品的注塑成型工艺的一种可能的实现方式，所述脱脂处理的方法包括：将所述玻璃生坯浸泡在溶剂中，溶解去除所述玻璃生坯中有机物。采用溶剂浸泡玻璃生坯，溶剂可溶解玻璃生坯中粘接剂，使粘接剂溶剂到溶剂中，通过分离溶剂并采用溶剂洗涤便可达到去除玻璃生坯中粘接剂的效果，操作方便，条件温和。

31、作为本技术玻璃制品的注塑成型工艺的一种可能的实现方式，所述脱脂处理的方法包括：将所述玻璃生坯在温度为200～700℃的空气氛围中保温3～8小时，氧化去除所述玻璃生坯中有机物。通过对玻璃生坯在空气氛围中进行低温烧结处理，氧化去除玻璃生坯中的粘接剂。避免玻璃生坯中有机物在后续的烧结处理过程中影响玻璃制品的形状、尺寸和质量。

32、作为本技术玻璃制品的注塑成型工艺的一种可能的实现方式，所述玻璃原料的理化特性包括：玻璃化转变温度、临界温度、软化温度、热膨胀系数中的至少一种。通过测量玻璃原料的这些理化特性可获悉烧结处理的合适温度条件。

33、作为本技术玻璃制品的注塑成型工艺的一种可能的实现方式，所述烧结处理采用梯度升温烧结。有利于脱脂产品在烧结过程中内部应力缓慢释放，不易产生裂纹，提高玻璃制品的均匀性和完整性，从而进一步提高良品率。

34、作为本技术玻璃制品的注塑成型工艺的一种可能的实现方式，所述梯度升温烧结的升温速率为1～10℃/min，该升温速率有利于确保玻璃制品的烧结致密性。

35、作为本技术玻璃制品的注塑成型工艺的一种可能的实现方式，所述烧结处理采用三阶段梯度升温烧结，其中，第一阶段烧结温度低于所述玻璃原料的玻璃化转变温度100～400℃，保温时长为1～5小时；第二阶段烧结温度介于所述玻璃原料的玻璃化转变温度±100℃，保温时长为1～10小时；第三阶段烧结温度高于所述玻璃原料的玻璃化转变温度50～200℃，保温时长为1～100小时。通过对各阶段烧结温度和保温时间的把控，充分确保玻璃制品的品质和光学性能，提高玻璃制品的良品率。

36、本技术第二方面提供玻璃制品，所述玻璃制品采用注塑成型工艺制得，制备所述玻璃制品的原料包括多种组分。

37、本技术中，玻璃制品包括如下优点：

38、一方面，玻璃制品采用注塑成型工艺制得，可对玻璃制品的尺寸、结构、形状等进行精确控制，使玻璃制品的形状和结构呈现多元化，满足不同应用需求，提高玻璃制品的精度和良品率，确保甚至优化玻璃制品的光学性能。

39、另一方面，玻璃制品的原料包括多种组分，通过对玻璃制品的原料组分及其配比的调控，可得到具有不同光学性能的玻璃制品，有利于提升玻璃制品的性能范围，使得玻璃制品的光学、热学性能高度可调，从而提高玻璃制品的应用范围及灵活性。本技术通过玻璃制品的原料组分以及注塑成型工艺的配合，使玻璃制品同时具有优异且灵活可调控的光学性能，形状和结构可多元化调节，可满足不同的应用场景对玻璃制品光学性能和结构、形状的要求，应用灵活方便，适配度高。

40、作为本技术玻璃制品的一种可能的实现方式，所述玻璃制品的形状包括规则形状和不规则形状。由于本技术玻璃制品采用注塑成型工艺制得，因而对玻璃制品的尺寸、结构、形状等可进行精确控制，使玻璃制品的形状和结构呈现多元化，玻璃制品的形状既可以是规则形状，也可以是不规则形状。形状和结构呈现多元化的玻璃制品可满足不同应用需求。

41、作为本技术玻璃制品的一种可能的实现方式，所述玻璃制品为玻璃片，如玻璃镜片。本技术高品质和光学性能的玻璃镜片可较好的应用到摄像头模组，有利于提高摄像头模的组成像效果。

42、作为本技术玻璃制品的一种可能的实现方式，所述玻璃制品为非球面玻璃片。非球面设计的玻璃片，相对于球面结构的玻璃片，修正了影像，解决视界歪曲等问题，同时，使镜片更轻、更薄、更平。而且，仍然保持玻璃镜片优异的抗冲击性能，确保玻璃镜片的使用安全性。

43、作为本技术玻璃制品的一种可能的实现方式，所述玻璃制品的形状包括圆形、跑道形、d字形中的至少一种。这些形状的玻璃镜片目前在摄像头模组中均有相关应用。

44、作为本技术玻璃制品的一种可能的实现方式，所述玻璃制品还包括特征圆、坎合、浇口中的至少一种结构特征。

45、本技术第三方面提供一种摄像器材，所述摄像器材中包含有上所述注塑成型工艺制备的玻璃制品或者上述的玻璃制品。

46、本技术中，摄像器材中包含有上述注塑成型工艺制备的玻璃制品或者上述的玻璃制品，该玻璃制品通过原料组分以及注塑成型工艺的配合，同时具有优异且灵活可调控的光学性能，形状和结构可多元化调节，可满足不同摄像器材应用场景对玻璃制品光学性能和结构、形状的要求。该玻璃制品在摄像器材中应用灵活方便，适配度高，有利于提高摄像器材的成像效果。

47、本技术第四方面提供一种电子设备，所述电子设备中包含有上述注塑成型工艺制备的玻璃制品或者上述的玻璃制品。

48、本技术中，电子设备中包含有上述注塑成型工艺制备的玻璃制品或者上述的玻璃制品，该玻璃制品通过原料组分以及注塑成型工艺的配合，同时具有优异且灵活可调控的光学性能，形状和结构可多元化调节，可满足不同电子设备的组件对玻璃制品的应用需求，应用灵活方便，实用性广，适配度高。