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纳米孪晶铜部件

文献发布时间:2023-06-19 11:22:42


纳米孪晶铜部件

本专利申请要求2019年11月23日提交的名称为“NANOTWIN COPPER COMPONENTS”的美国临时专利申请62/939592号的优先权,该美国临时专利申请的全部公开内容据此以引用方式并入本文。

技术领域

所描述实施方案整体涉及电子设备部件。更具体地,本实施方案涉及包括纳米孪晶(nanotwin)金属的部件。

背景技术

最近的技术进步使制造商能够在由便携式电子设备的外壳或壳体限定的相对较小的内部体积中包括大量的操作部件,诸如处理器、天线、显示器、相机、触觉反馈部件和电池。由于用于更薄和更小的电子设备的驱动,所以设备的内部体积可以相对较小,并且可以包括彼此紧邻的多个操作部件。此外,增加这些部件的性能水平可能需要在较短的时间量内将较大量的功率传送到部件。

在使用中,这些操作部件中的以及包括这些操作部件的电路中的电阻和热导率的水平可导致热量或热能的产生,该热量或热能可导致部件本身以及附近的任何其他部件遭受升高的操作温度。这些升高的操作温度可能降低设备性能,并且可能导致设备部件承受不期望的应力水平。因此,可期望减小操作部件和电路的电阻并且增加操作部件和电路的热导率,以允许高水平的电流流动而不产生不期望的高水平的热量或热点区域。

传统上,形成这些操作部件和电路的材料已把金属合金包括在其中,这些金属合金试图减小材料的电阻。该方法可使得材料具有相对低的电阻,但也具有相对低的机械强度。类似地,用于增加操作部件和电路的材料的机械性能的技术可产生具有相对高电阻的材料。因此,可期望提供具有期望水平的电阻和热导率,同时还实现期望水平的机械性能的材料。

发明内容

根据本公开的一些方面,一种形成部件的方法可包括:将包括晶粒的金属材料沉积到载体上至大于50微米的厚度,其中至少90%的晶粒包括纳米孪晶边界。

在一些示例中,金属材料可包括铜或银中的至少一者。沉积金属材料可包括电化学沉积金属材料。载体可包括传导性材料片。载体可包括金属转筒。载体可包括传导性芯轴,该传导性芯轴具有与该部件的形状对应的形状。电化学沉积金属材料可包括驱动直流电以大于10安培/平方分米(ASD)的电流密度通过载体。电化学沉积金属材料可包括驱动脉冲电流以大于50ASD的电流密度通过载体。脉冲电流的脉冲可具有小于5毫秒(ms)的持续时间,并且在每个脉冲之间可不驱动电流达至少15ms的持续时间。持续时间可在整个电化学沉积期间变化。载体可至少部分地浸入电解质溶液中,该电解质溶液包括金属材料的阳离子和抑制剂。

根据一些方面,库存材料可包括金属材料,该金属材料包括晶粒并且具有大于50微米的厚度,其中至少90%的晶粒包括纳米孪晶边界。金属材料可包括长度为至少2cm的连续片材。金属材料可包括铜。金属材料可包括银。金属材料可包括铜和银的合金。晶粒可在纳米孪晶边界之间具有小于200纳米(nm)的平均间距。至少95%的晶粒可包括纳米孪晶边界。金属材料可具有大于100微米的厚度。

根据一些方面,电子设备可包括传导性部件,该传导性部件包括金属材料,该金属材料包括晶粒,并且该金属材料具有大于50微米的厚度,其中至少90%的晶粒包括纳米孪晶边界。

在一些示例中,传导性部件是导电部件。导电部件可包括充电插座。导电部件可包括位于两个电子部件之间的电连接器。这两个电子部件可包括印刷电路板。导电部件可包括电池。传导性部件可以是导热部件。导热部件可包括支撑板。导热部件可包括非平面形状并且可为附连到导热部件的部件提供机械支撑。

根据一些方面,电池可包括电化学电池单元,该电化学电池单元包括电解质、阳极、阴极以及电耦接到阳极或阴极中的一者的集电器,该集电器包括金属材料,该金属材料包括晶粒,至少90%的晶粒包括纳米孪晶边界。金属材料可包括铜或银中的至少一者。金属材料可具有大于50微米的厚度。电化学电池单元可以是锂离子电化学电池单元。

附图说明

通过以下结合附图的具体实施方式,将容易理解本公开,其中类似的附图标号指代类似的结构元件,并且其中:

图1示出了各种金属材料的热导率和电导率相对于屈服强度和硬度的曲线图。

图2A示出了纳米孪晶金属材料的横截面的扫描电子显微照片。

图2B示出了纳米孪晶金属材料的横截面的扫描电子显微照片。

图3A示出了纳米孪晶金属材料的横截面的扫描电子显微照片。

图3B示出了纳米孪晶金属材料的横截面的扫描电子显微照片。

图4A示出了纳米孪晶金属材料的横截面的扫描电子显微照片。

图4B示出了纳米孪晶金属材料的横截面的扫描电子显微照片。

图5示出了纳米孪晶金属材料的热导率相对于屈服强度的曲线图。

图6A示出了用于形成纳米孪晶金属材料的系统的示意图。

图6B示出了形成纳米孪晶金属材料的工艺的工艺流程图。

图7A示出了用于形成纳米孪晶金属材料的系统的示意图。

图7B示出了形成纳米孪晶金属材料的工艺的工艺流程图。

图8A示出了用于形成包括纳米孪晶金属材料的部件的系统的示意图。

图8B示出了使用图8A的系统形成包括纳米孪晶金属材料的部件的工艺中的阶段。

图8C示出了包括纳米孪晶金属材料的部件。

图9A示出了用于形成包括纳米孪晶金属材料的部件的工艺的阶段。

图9B示出了用于形成包括纳米孪晶金属材料的部件的系统的示意图。

图9C示出了用于形成包括纳米孪晶金属材料的部件的系统的示意图。

图10示出了形成包括纳米孪晶金属材料的部件的工艺的工艺流程图。

图11A示出了电子设备的透视图。

图11B示出了图11A的电子设备的分解图。

图12A示出了电子设备的电连接器的透视图。

图12B示出了在连接之前布置的图12A的电连接器的透视图。

图12C示出了处于连接布置的图12A的电连接器的横截面视图。

图13A示出了电子设备的电子部件的透视图。

图13B示出了被布置成接收另一个电子部件的图13A的电子部件的横截面视图。

图13C示出了接收另一个电子部件的图13A的电子部件的横截面视图。

图14示出了电子部件的透视图。

图15A示出了电子设备的横截面视图。

图15B示出了图15A的电子设备的横截面视图。

图16示出了电子设备的部件。

图17A示出了电子设备的部件的透视图。

图17B示出了图17A的部件的另一个透视图。

图18A示出了电子设备的透视图。

图18B示出了图18A的电子设备的部件的透视图。

图19A示出了电子设备和附件部件的透视图。

图19B示出了图19A的电子设备和附件部件的侧视图。

图19C示出了图19A的附件部件的横截面视图。

图20A示出了电池的透视图。

图20B示出了图20A的电池的横截面视图。

图20C示出了图20A的电池的一部分的示意图。

具体实施方式

现在将具体地参考在附图中示出的代表性实施方案。应当理解,以下描述不旨在将实施方案限制于一个优选实施方案。相反,以下描述旨在涵盖可被包括在由所附权利要求书限定的所述实施方案的实质和范围内的另选方案、修改和等同物。

在一些示例中,金属材料可包括晶粒,并且至少90%的晶粒可在其中具有纳米孪晶边界。在晶粒内,纳米孪晶边界可彼此间隔开约50微米至约200微米。金属材料可包括铜、银和/或它们的合金。根据一些示例,电池可包括多个锂离子电化学电池单元,每个锂离子电化学电池单元具有阳极、阴极、分隔件和电解质。传导性集电器可电耦接到每个电池单元的阳极和阴极。纳米孪晶金属材料诸如具有大于约50微米厚度的纳米孪晶金属铜箔可用作集电器,并且阳极和/或阴极的活性材料可沉积到纳米孪晶金属箔上以形成阳极和/或阴极。

通常,在需要高水平的电导率和热导率的电子部件中,可使用具有天然高体积电导率和热导率的纯金属材料,诸如铜或银。然而,在一些应用中,还可期望这些高导率材料具有高水平的其他材料特性,诸如可允许材料在电子部件或设备中提供机械支撑或具有其他功能的高强度。

例如,纯铜具有极高的热导率和电导率,从而允许通过材料高效传输热量或电功率或电信号。然而,铜的屈服强度相对较低,并且可能难以在包括纯铜的部件中实现期望水平的机械强度。为了增加铜的屈服强度,可将合金元素(诸如,铌、铬和/或锆)添加到材料中。虽然添加这些合金元素可增加铜合金的屈服强度,但也可观察到电导率的相应降低。在一些示例中,这可能是因为合金元素可阻碍位错移动穿过材料的晶体结构,从而增加材料的硬度和屈服强度。相比之下,由有利于增加强度的合金元素引起的晶体结构中断也可用于阻碍电子流动穿过材料,从而降低材料的热导率和电导率。

因此,可能期望在电子部件中使用具有晶体结构的材料,该晶体结构具有阻碍位错移动但不阻碍电子的流动的特征。一个这种特征被称为孪晶边界。孪晶边界在两个晶体(例如,金属材料的晶粒的两个区域)以对称但不相同的方式共享相同的晶格点时出现。这些孪晶边界可阻止位错移动,从而导致增加的材料强度,但是由于沿着边界共享相同的晶格点,因此孪晶边界基本上不影响跨越边界的热能或电能的传导。通常,金属材料不包括高百分比的孪晶边界。然而,在一些示例中,并且如本文所述,可形成包括高百分比的孪晶边界的金属材料,其中材料中的大量晶粒包括多个孪晶边界,并且其中边界本身隔开大约几十或几百纳米(nm)的距离。这些材料可被称为纳米孪晶材料、纳米孪晶金属和/或纳米孪晶合金,而边界本身在隔开大约纳米级的距离时可被称为纳米孪晶边界。

例如,在具有大于50μm的厚度的辊中制造大量纳米孪晶金属材料(诸如,纳米孪晶铜),可允许纳米孪晶金属材料在部件和设备制造过程中替换现有的金属材料和合金,而无需进行显著或昂贵的修改。在一些示例中,并且如本文所述,纳米孪晶金属材料可被电沉积或电铸成期望的形状和期望的厚度,例如大于约50微米且至多达若干毫米。在一些示例中,纳米孪晶金属材料的箔或膜可通过卷对卷或传导性圆筒电沉积工艺形成。此外,电铸纳米孪晶铜或其他纳米孪晶金属材料允许形成复杂部件,这种复杂部件可具有明确边缘和特征,但可被形成为可能原本需要技术诸如深冲压来产生的形状,此类技术通常导致不太明确的边缘和特征,并且会增加后处理成本或降低部件性能。

相对于非纳米孪晶金属材料和合金,纳米孪晶金属材料改善的材料特性(诸如,强度、硬度、电导率和热导率)也可实现利用这些改善的材料特性的新型部件和设备设计。例如,传导或传输电功率的部件可具有较小的尺寸,这是因为这些部件的金属部分的机械强度可能不再约束设计。此外,即使这些部件具有减小的尺寸,由纳米孪晶金属材料提供的高水平的电导率也可允许高效的功率或信号传输。例如,在沿着电子设备的充电路径的多个部件或位置中使用高传导性纳米孪晶金属材料可导致允许减少充电时间、增加电池寿命和其他优点的配混效率,如本文所述。

下文将参考图1至图20C讨论这些实施方案和其他实施方案。然而,本领域技术人员将易于理解,本文关于这些附图所给出的详细描述仅出于说明性目的,而不应被解释为限制性。

图1示出了各种金属材料的热导率和电导率相对于屈服强度和硬度的曲线图。形成电子设备的部件(尤其是需要或传输功率或信号的那些部件)的材料的三个重要设计特性是屈服强度、热导率和电导率。如在图1中可见,材料的屈服强度与其硬度相关联。金属材料的热导率通常还与其电导率相关。不受任何一种理论的约束,这可能是因为材料的热导率和电导率与类似的物理机制有关。虽然期望形成电子部件的材料具有高热导率、高电导率和高屈服强度,但如在图1中可见,材料的热导率和电导率往往随着材料的硬度或屈服强度的增加而降低。

图1示出了一种此类材料纳米孪晶铜100的热导率、电导率、硬度和屈服强度。可以看出,纳米孪晶铜100具有相对接近纯铜的热导率和电导率水平,同时具有显著较高且等同于具有明显较低的电导率和热导率的合金材料的硬度和屈服强度。材料特性的这种期望的组合可允许以下部件支撑其他部件或以其他方式发挥结构功能:高效地提供或传输热或电功率或信号,并且也可被设计成承载或承受相对大的机械负载的部件。高强度和高导率的组合意味着可使用相对较少量的纳米孪晶金属来实现期望水平的导电性,同时确保这种材料量减少或部件尺寸减小不会导致部件太薄弱而无法承受具有严苛要求的典型使用。

在一些示例中,本文所述的纳米孪晶金属材料可包括铜、银和/或铜和银的合金。在一些示例中,本文所述的纳米孪晶金属材料可包括基本上纯的铜或银,即,仅包括痕量杂质的铜或银。在一些示例中,本文所述的纳米孪晶金属材料可包括铜和银的合金。例如,纳米孪晶金属材料可包括在0重量%(wt%)和100重量%之间的铜,其中排除杂质,剩余的材料包括银。

在一些示例中,如本文所述的纳米孪晶铜可具有大于约500兆帕(MPa)的屈服强度。在一些示例中,纳米孪晶铜可具有在约500MPa和约900MPa之间的屈服强度。例如,纳米孪晶铜可具有大于约550MPa、大于约600MPa、大于约650MPa、大于约700MPa、大于约750MPa、大于约800MPa、或大于约850MPa或更大的屈服强度。

在一些示例中,如本文所述的纳米孪晶铜可具有大于约175的维氏角锥硬度值(Hv)或硬度。在一些示例中,纳米孪晶铜可具有在约175Hv和约300Hv之间的硬度。例如,纳米孪晶铜可具有大于约175Hv、大于约185Hv、大于约200Hv、大于约225Hv、大于约250Hv、大于约275Hv或大于约285Hv或更大的硬度。

在一些示例中,如本文所述的纳米孪晶铜可具有大于国际退火铜标准值(%IACS)的约80%的电导率。在一些示例中,纳米孪晶铜可具有在约80%IACS和约100%IACS之间的电导率。例如,纳米孪晶铜可具有大于约80%IACS、大于约85%IACS、大于约90%IACS、大于约95%IACS、大于约96%IACS、大于约97%IACS、大于约98%IACS或大于约99%IACS或更高的电导率。

在一些示例中,如本文所述的纳米孪晶铜可具有大于约320瓦/米·开尔文(W/m·K)的热导率。在一些示例中,纳米孪晶铜可具有在约320W/m·K和约400W/m·K之间的热导率。例如,纳米孪晶铜可具有大于约320W/m·K、大于约330W/m·K、大于约340W/m·K、大于约350W/m·K、大于约360W/m·K、大于约370W/m·K、大于约380W/m·K或大于约390W/m·K或更大的热导率。

在一些示例中,如本文所述的纳米孪晶铜可具有在0.05微米和5微米之间、在0.1微米和1微米之间、在0.2微米和0.8微米之间、在0.3微米和0.7微米之间或在0.4微米和0.6微米之间例如约0.5微米的平均晶粒尺寸。

在一些示例中,如本文所述的纳米孪晶铜可具有在0.1%和10%之间、在0.5%和5%之间或在1%和4%之间例如约2%或约3%的伸长率。然而,在一些示例中,如本文所述的纳米孪晶铜可具有大于10%,例如约12%、15%、17%或更大的伸长率。

在一些示例中,如本文所述的纳米孪晶铜可包括相对低百分比的污染物原子或元素。如本文所用,术语“污染元素”可指除铜和/或银之外的任何元素,诸如硫。在一些示例中,纳米孪晶铜可包括小于百万分之(ppm)100的硫、小于75ppm的硫、小于50ppm的硫、小于25ppm的硫、小于20ppm的硫、小于15ppm的硫、小于10ppm的硫、小于5ppm的硫或甚至小于1ppm的硫。

图2A示出了纳米孪晶铜200的横截面的扫描电子显微照片。纳米孪晶铜200由多个晶粒组成,诸如由共同形成铜材料200的晶粒201组成。在一些示例中,包括金属材料的晶粒的尺寸可以相对均匀,或者可以从小到大变化,这取决于形成和/或处理材料的方式。在一些示例中,金属材料的晶粒可以是柱状的,例如,如图2A所示,或者可以是基本上等轴的。可以看出晶粒201具有规则的重复条纹状图案,这是由于存在重复的孪晶边界或纳米孪晶,如本文所述。

在一些示例中,金属材料的晶粒中的基本上全部或100%的晶粒可包括多个纳米孪晶。在一些示例中,金属材料的晶粒中的大于50%、大于60%、大于70%、大于75%、大于80%、大于85%、大于90%、大于91%、大于92%、大于93%、大于94%、大于95%、大于96%、大于97%、大于98%或大于99%或更多的晶粒可包括多个纳米孪晶。

图2B示出了图2A所示的铜材料200的一部分的扫描电子显微照片。图2B的显微照片的放大倍数高于图2A的显微照片的放大倍数,并且示出了第一晶粒201和相邻的第二晶粒202。第一晶粒201包括多个彼此间隔开约100纳米的孪晶边界。在一些示例中,纳米孪晶金属的晶粒可包括彼此间隔开小于约1000nm、小于约750nm、小于约500nm、小于约250nm、小于约200nm、小于约150nm、小于约100nm、小于约50nm或小于约25nm或更小的孪晶边界。

例如,晶粒201包括位于晶粒的第一区域210和晶粒的第二区域211之间的孪晶边界212,第一区域具有第一晶格布置(此处以浅灰色示出),第二区域与沿着边界212的第一区域210共享相同的晶格点。然而,第二区域211具有对称的第二晶格布置,此处以深灰色示出。在一些示例中,共享孪晶边界的区域的不同晶格布置可被设想为彼此的镜像。

在一些示例中,纳米孪晶金属材料在形成时可具有大于50微米、大于75微米、大于100微米、大于125微米、大于150微米、大于200微米、大于250微米、大于500微米、大于1000微米、2000微米、3000微米、5000微米或甚至更厚的厚度。因此,尽管制造和处理工艺可导致纳米孪晶金属材料的部分的厚度小于本文所述的那些厚度,但纳米孪晶金属材料可形成为具有所述厚度。

图3A示出了纳米孪晶铜的横截面的扫描电子显微照片。纳米孪晶铜300由多个晶粒组成,诸如由共同形成铜材料300的晶粒301组成。在一些示例中,包括金属材料的晶粒的尺寸可以相对均匀,或者可以从小到大变化,这取决于形成和/或处理材料的方式。在一些示例中,金属材料的晶粒可以是等轴的或基本上等轴的。可以看出晶粒301具有规则的重复条纹状图案,这可能是由于存在重复的孪晶边界或纳米孪晶,如本文所述。

图3B示出了图3A所示的铜材料300的一部分的扫描电子显微照片。图3B的显微照片的放大倍数高于图3A的显微照片的放大倍数,并且示出了第一晶粒301和相邻的第二晶粒302。该晶粒302包括彼此间隔开约50纳米的多个孪晶边界。在一些示例中,纳米孪晶金属的晶粒可包括彼此间隔开小于约1000nm、小于约750nm、小于约500nm、小于约250nm、小于约200nm、小于约150nm、小于约100nm、小于约50nm或小于约25nm或更小的孪晶边界。

例如,晶粒303包括位于晶粒的第一区域310和晶粒的第二区域311之间的孪晶边界312,第一区域具有第一晶格布置(此处以浅灰色示出),第二区域与沿着边界312的第一区域310共享相同的晶格点。然而,第二区域311具有对称的第二晶格布置,在图3B中以深灰色部分示出。在一些示例中,共享孪晶边界的区域的不同晶格布置可被设想为彼此的镜像。在一些示例中,并且如图所示,晶粒301、302可具有类似的形状或不同的形状。例如,晶粒302是相对等轴的,在一个横向尺寸上略大,而晶粒301是相对柱状的。可通过调整用于形成纳米孪晶铜300的工艺条件来选择纳米孪晶铜300的晶粒均匀等轴的程度或等轴和柱状的分布,如本文所述。

在一些示例中,并且如本文进一步所述,可将交流电、直流电和/或脉冲直流电施加到沉积电池单元以形成纳米孪晶铜300。在一些示例中,电流的一个或多个变量可被选择成控制纳米孪晶铜300的晶粒为等轴、柱形的程度和/或等轴和柱形的期望量或分布,该一个或多个变量包括脉冲持续时间、暂停持续时间、直流持续时间和/或脉冲电流时间或引导循环次数和/或交流电时间的比率。在图3A至图3B所示的特定示例中,纳米孪晶铜300可通过如本文所述的沉积工艺形成,该沉积工艺包括在约50安培/平方分米(ASD)下约5毫秒(ms)的直流电脉冲,每个脉冲之间的暂停时间为20ms。

图4A示出了纳米孪晶铜的横截面的扫描电子显微照片。纳米孪晶铜400由多个晶粒(诸如,晶粒401、由共同形成铜材料400的晶粒)组成。在一些示例中,包括金属材料的晶粒的尺寸可以相对均匀,或者可以从小到大变化,这取决于形成和/或处理材料的方式。在一些示例中,金属材料的晶粒可以是等轴的或基本上等轴的。

图4B示出了图4A所示的铜材料400的一部分的扫描电子显微照片。图4B的显微照片的放大倍数高于图4A的显微照片的放大倍数,并且示出了第一晶粒401和相邻的第二晶粒402。该晶粒402包括彼此间隔开约50纳米的多个孪晶边界。在一些示例中,纳米孪晶金属的晶粒可包括彼此间隔开小于约1000nm、小于约750nm、小于约500nm、小于约250nm、小于约200nm、小于约150nm、小于约100nm、小于约50nm或小于约25nm或更小的孪晶边界。

例如,晶粒401包括位于晶粒的第一区域和晶粒的第二区域之间的孪晶边界412,第一区域具有第一晶格布置,第二区域与沿着边界412的第一区域共享相同的晶格点。在一些示例中,并且如图所示,晶粒401、402可具有类似的形状或不同的形状。例如,晶粒401、402可为等轴的并且可具有基本上类似的尺寸。此外,在一些示例中,纳米孪晶铜400的晶粒可具有多种不同的方向取向。在一些示例中,纳米孪晶铜400的晶粒可具有基本上随机的分布或取向。在一些示例中,纳米孪晶铜400的晶粒取向的分布和随机性可通过调整沉积或形成工艺的一个或多个工艺条件来控制,如本文所述。将相对于图5描述关于包括纳米孪晶铜的样品部件的材料特性的更多细节。

图5示出了纳米孪晶金属材料的热导率相对于屈服强度的曲线图,该曲线图包括根据本文所述的工艺制备的四个样品501、502、503、504的测试的屈服强度和热导率。样品501、502、503、504中的每一者包括纳米孪晶铜,该纳米孪晶铜具有基本上等轴的晶粒,其中平均晶粒尺寸为约0.5微米。每个样品中的孪晶边界之间的间距小于约100nm,其中具有较大屈服强度的样品还具有孪晶边界之间减小或较小的间距。因此,在一些示例中,可减小或扩大孪晶边界之间的间距,以便实现期望的屈服强度和期望的热导率。在一些示例中,可通过调整沉积或形成工艺的一个或多个工艺条件来控制孪晶边界之间的间距,如本文所述。

任何数量或种类的电子设备部件可包括纳米孪晶金属材料,如本文所述。用于形成此类纳米孪晶金属材料(例如,形成具有大于50微米的厚度的纳米孪晶金属材料)的工艺,可包括将纳米孪晶金属材料沉积到载体上至期望的厚度,如本文所述。纳米孪晶金属材料可在沉积期间形成为期望的形状并且/或者可经受制造工艺或处理以实现期望的形状,例如以形成电子部件的全部或一部分。下文将参考图6A至图10描述用于形成包括纳米孪晶微结构的材料和部件的工艺的各种示例,以及包括纳米孪晶金属材料的部件的示例。

图6A示出了用于形成纳米孪晶金属材料601的系统600的示意图。在一些示例中,系统600可包括载体或基底612,该载体或基底可通过任何数量的辊、轮、卷轴或用于移动和/或支撑载体612的其他装置或机构馈送,并且在上述部件或装置或机构中间经过。在一些示例中,载体612可为材料片或材料膜。在一些示例中,载体612可包括聚合物材料、陶瓷材料或它们的组合。在一些示例中,载体612可以是柔性的,并且可以其他紧凑的方式卷起或储存,然后退绕并通过系统600馈送。在一些示例中,载体612可以是导电的或者可包括传导性材料。在本示例中,载体612可卷绕在第一卷轴610周围,由此载体在缠绕在第二卷轴660周围之前,一旦在载体上形成纳米孪晶金属材料,便经过辊或支撑部件(诸如,辊626)下方或以其他方式与辊或支撑部件相互作用。因此,在使用中,载体612可在纳米孪晶金属材料601的沉积期间从第一卷轴610馈送到第二卷轴660上。当前示出的系统600仅为用于形成纳米孪晶金属材料601的系统的一个示例,并且这种系统可根据需要具有任何几何形状或构型。

在一些示例中,载体612可从第一卷轴610馈送到沉积槽、浴槽或室620中。在一些示例中,沉积浴槽620可为电沉积或电镀浴槽620。因此,在一些示例中,沉积浴槽620可包含电解质溶液624,并且可包括至少部分地浸入电解质溶液624中的一个或多个阳极622。在纳米孪晶金属材料601沉积工艺期间,可向浸入电解质溶液624中的阳极622提供电流,其中载体612充当沉积电池单元中的阴极。在一些示例中,电解质溶液624包含待沉积到载体612上的一种或多种金属的溶解阳离子。例如,在沉积了纳米孪晶铜601的情况下,电解质溶液624可包括铜阳离子。在一些示例中,电解质溶液624可包含其他组分材料,诸如相关联的阴离子、一种或多种抑制剂以及/或者用于调节溶液的特性诸如粘度或pH的组分。在一些示例中,抑制剂可以是可防止或抑制在载体表面上形成沉积热点区域的任何组分。也就是,与其他表面位置相比,可优先沉积材料的位置。因此,在一些示例中,抑制剂可允许在载体612的整个浸渍表面上相对均匀的沉积。在一些示例中,抑制剂可包括水溶性单聚物或共聚物。在一些示例中,抑制剂可包括一种或多种聚合物化合物,诸如聚乙二醇(PEG)或双(3-磺丙基)二硫化物(SPS)。在一些示例中,其他化合物或元素可用作抑制剂,诸如氯离子(Cl-)。

在一些示例中,电解质溶液可包括Cu离子作为阳离子,例如Cu

在一些示例中,电流促进还原反应,该还原反应将金属阳离子以纳米孪晶金属材料601的形式沉积或电镀到载体612上。此外,当载体612通过电镀浴槽620从第一卷轴610馈送到第二卷轴630时,纳米孪晶金属材料601在载体612的长度上逐渐沉积至期望的厚度。因此,系统600可用于在载体612上形成纳米孪晶金属材料601的箔、片材或膜。在一些示例中,沉积的纳米孪晶金属材料601的厚度可为约4微米至多达若干毫米,例如小于约10微米、至少约50微米或甚至多达约10mm。在一些示例中,纳米孪晶金属材料601的厚度可在整个载体612上为基本上均匀的。然而,在一些示例中,沉积的纳米孪晶金属材料601的厚度可根据需要在载体612的长度和宽度上变化。

图6B示出了用于沉积或形成如本文所述的纳米孪晶金属材料(诸如,通过系统600沉积到载体612上的纳米孪晶金属材料601)的示例性工艺700的工艺流程图。用于沉积纳米孪晶金属材料的工艺700可为电沉积或电镀工艺,并且可包括:在框710处,将载体浸入电解质溶液中;在框720处,将电压施加到包括载体和电解质溶液的沉积电池单元;以及在框730处,将纳米孪晶金属材料诸如纳米孪晶铜沉积到载体上至期望的厚度,例如大于约50微米的厚度。

在框710处,将载体至少部分地浸入电解质溶液中。在一些示例中,这可包括将载体(诸如,相对于图6A所示的载体612)至少部分地浸入电解质溶液中,该电解质溶液包括待沉积或形成的金属的阳离子。在一些示例中,例如如图6A所示,载体可至少部分地浸入电镀浴槽中,但可使用任何合适的浸渍技术和电解质溶液容器。

在框720处,将电压施加到包括载体和电解质溶液的沉积电池单元。在一些示例中,沉积电池单元可包括阴极(诸如载体)、电解质溶液和阳极,该阴极上将沉积有纳米孪晶金属材料。例如,如图6A所示,沉积电池单元可包括载体612、包括电解质溶液624的沉积浴槽620以及阳极622。电压可驱动交流电或直流电,并且可被施加以便在载体处实现期望的电流密度或电流密度范围。在一些示例中,诸如当将直流电施加或驱动到沉积电池单元时,载体上沉积纳米孪晶金属材料的一个或多个位置处的电流密度可为约1安培/平方分米(ASD)至约20ASD。在一些示例中,在载体上沉积纳米孪晶金属材料的位置处的电流密度可大于或等于约2ASD、大于或等于约5ASD、大于或等于约10ASD、或大于或等于约15ASD或更大。在一些示例中,电流密度可为约12ASD。在一些示例中,可将交流电或脉冲直流电施加到沉积电池单元。在将脉冲电流施加到沉积电池单元的一些示例中,在载体上沉积纳米孪晶金属材料的位置处的电流密度在脉冲期间可在约1ASD和约100ASD之间。例如,在载体上沉积纳米孪晶金属材料的位置处的电流密度可大于或等于约25ASD、大于或等于约50ASD、大于或等于约75ASD、大于或等于约80ASD、或大于或等于约90ASD或更大。在一些示例中,电流密度在脉冲期间可为约80ASD。

在一些示例中,脉冲电流的一个或多个脉冲可具有在0毫秒(ms)和约20ms之间的持续时间。例如,脉冲电流的一个或多个脉冲可具有大于或等于约1ms、大于或等于约2ms、大于或等于约3ms、大于或等于约5ms、或大于或等于约10ms或更长的持续时间。在一些示例中,一个或多个脉冲可具有约3ms的持续时间。在一些示例中,脉冲之间的一个或多个持续时间可在每个脉冲之间保持相同,或者可随着执行沉积工艺而变化。例如,每个脉冲之间的持续时间可为0ms至约100ms。在一些示例中,脉冲之间的持续时间可大于或等于5ms、大于或等于10ms、大于或等于25ms、大于或等于50ms、或大于或等于75ms或更长。在一些示例中,脉冲之间的持续时间可为约25ms。类似地,脉冲时间本身可在整个沉积工艺700中而变化。

在框730处,将纳米孪晶金属材料沉积到载体的至少一部分(例如,载体浸入电解质溶液中的一部分)上至一定厚度。在一些示例中,纳米孪晶金属材料可包括铜。在一些示例中,纳米孪晶金属材料可包括铜、银和/或它们的合金。在一些示例中,纳米孪晶金属材料可被沉积至大于或等于约30微米、大于或等于约40微米、大于或等于约50微米、或大于或等于约100微米的厚度。在一些示例中,纳米孪晶金属材料可沉积至本文所述的任何期望的厚度。

尽管示被出为单独的框,但在框730处纳米孪晶金属材料的沉积可由于在框720处施加的电压而发生,并且因此这些框可以不是单独的工艺步骤。将相对于图7A至图7B描述用于形成纳米孪晶金属材料的系统和工艺的更多细节。

图7A示出了用于形成纳米孪晶金属材料801的系统800的示意图。在一些示例中,系统800可包括载体或基底810,该载体或基底可至少部分地浸入电解质溶液824中,该电解质溶液容纳或以其他方式保持在沉积槽820中。在一些示例中,载体810可包括传导性材料,诸如金属材料。在一些示例中,载体810可包括钛。在一些示例中,载体810可具有基本上圆柱形的形状并且可采取转筒的形式。然而,在一些示例中,载体810可具有基本上任何期望的形状。在本示例中,载体810部分地浸入电解质溶液824中,并且可旋转使得浸入电解质溶液824中的部分可移出溶液,并且沉积在其上的任何纳米孪晶金属材料801可例如以连续方式移除。当前示出的系统800仅为用于形成纳米孪晶金属材料801的系统的一个示例,并且这种系统可具有任何期望的几何形状或构型。

在一些示例中,电解质溶液824可基本上类似于本文所述的电介质溶液624,并且可包括电介质溶液624的一些或全部特征。沉积浴槽还可包括可邻近载体810定位的一个或多个阳极822,该载体可在沉积工艺诸如电沉积或电镀工艺期间充当阴极。在一些示例中,电压或电流可被驱动通过包括阳极822、电解质溶液824和载体810的沉积电池单元。

在一些示例中,电流促进还原反应,该还原反应将金属阳离子以纳米孪晶金属材料801的形式沉积或电镀到载体810上。此外,当载体810围绕轴旋转时,纳米孪晶金属材料801逐渐沉积在载体810的浸渍部分上至期望的厚度。然后可将沉积的材料801从载体810移除,例如作为自立式膜、箔或片材。因此,系统800可用于形成纳米孪晶金属材料801的箔、片材或膜。在一些示例中,沉积的纳米孪晶金属材料801的厚度可为约4微米至多达若干毫米,例如至多达约10mm。在一些示例中,纳米孪晶金属材料801的厚度在形成时可为基本上均匀的。然而,在一些示例中,沉积的纳米孪晶金属材料801的厚度可根据需要在载体的长度和宽度上变化。

图7B示出了用于沉积或形成如本文所述的纳米孪晶金属材料(诸如,通过系统800沉积到载体810上的纳米孪晶金属材料801)的示例性工艺900的工艺流程图。用于沉积纳米孪晶金属材料的工艺900可为电沉积或电镀工艺,并且可包括:在框910处,将电压施加到包括至少部分被浸渍的转筒的沉积电池单元;在框920处,将纳米孪晶金属材料诸如纳米孪晶铜沉积到转筒上至期望的厚度,例如大于约50微米的厚度;以及在框930处,将沉积的纳米孪晶金属材料从转筒连续地移除,以形成箔。

在框910处,将电压施加到包括载体诸如金属转筒的沉积电池单元,该金属转筒至少部分地浸渍在电解质溶液中。在一些示例中,沉积电池单元可包括充当阴极的转筒或其他载体、电解质溶液和一个或多个阳极,该阴极上将沉积有纳米孪晶金属材料。例如,如图7A所示,沉积电池单元可包括转筒810、包括电解质溶液824的沉积浴槽820和阳极822。电压可通过驱动交流电或直流电来施加,并且可被施加以便在载体处实现期望的电流密度或电流密度范围。

在一些示例中,诸如当将直流电施加或驱动到沉积电池单元时,在转筒上沉积纳米孪晶金属材料上的一个或多个位置处的电流密度可为约1ASD至约20ASD。在一些示例中,在转筒上沉积纳米孪晶金属材料的位置处的电流密度可大于或等于约2ASD、大于或等于约5ASD、大于或等于约10ASD、或大于或等于约15ASD或更大。在一些示例中,电流密度可为约12ASD。在一些示例中,可将交流电或脉冲直流电施加到沉积电池单元。在将脉冲电流施加到沉积电池单元的一些示例中,在转筒上沉积纳米孪晶金属材料的位置(诸如,浸入电解质溶液中的那些位置)处的电流密度在脉冲期间可在约1ASD和约100ASD之间。例如,在转筒上沉积纳米孪晶金属材料的位置处的电流密度可大于或等于约25ASD、大于或等于约50ASD、大于或等于约75ASD、大于或等于约80ASD、或大于或等于约90ASD或更大。在一些示例中,电流密度在脉冲期间可为约80ASD。

在一些示例中,脉冲电流的一个或多个脉冲可具有在0ms和约20ms之间的持续时间。例如,脉冲电流的一个或多个脉冲可具有大于或等于约1ms、大于或等于约2ms、大于或等于约3ms、大于或等于约5ms、或大于或等于约10ms或更长的持续时间。在一些示例中,一个或多个脉冲可具有约3ms的持续时间。在一些示例中,脉冲的持续时间可在整个沉积工艺900中变化。在一些示例中,脉冲之间的一个或多个持续时间可在每个脉冲之间保持相同,或者可随着执行沉积工艺而变化。例如,每个脉冲之间的持续时间可为0ms至约100ms。在一些示例中,脉冲之间的持续时间可大于或等于5ms、大于或等于10ms、大于或等于25ms、大于或等于50ms、或大于或等于75ms或更长。在一些示例中,脉冲之间的持续时间可为约25ms。

在框920处,将纳米孪晶金属材料沉积到转筒的至少一部分(例如,转筒浸入电解质溶液中的一部分)上至期望的厚度。在一些示例中,纳米孪晶金属材料可包括铜。在一些示例中,纳米孪晶金属材料可包括铜、银和/或它们的合金。在一些示例中,纳米孪晶金属材料可被沉积至大于或等于约30微米、大于或等于约40微米、大于或等于约50微米、或大于或等于约100微米的厚度。在一些示例中,纳米孪晶金属材料可沉积至本文所述的任何期望的厚度。

在框930处,可将已沉积在转筒上的任何纳米孪晶金属材料从转筒连续地移除,以形成具有期望的厚度的纳米孪晶金属材料的箔或片材。在一些示例中,箔或片材可以是自支撑的。即,纳米孪晶金属材料的箔,当其从转筒连续地移除时,可能不需要另外的载体或支撑材料来保持单个连续的箔。将相对于图8A至图10描述用于形成纳米孪晶金属材料的系统和工艺的更多细节。

图8A示出了用于形成(例如,以期望的形状形成以用作或包括在电子设备的部件中的)纳米孪晶金属材料的系统1000的示意图。在一些示例中,系统1000可包括载体或基底1010,该载体或基底可包括芯轴1014,该芯轴具有与包括纳米孪晶金属材料的部件的形状对应的形状。在一些示例中,芯轴1014可浸入电解质溶液1024中,并且可由轴1012或其他支撑结构支撑。在一些示例中,轴1012可将芯轴1014升高到电解质溶液1024之外或降低。电解质溶液1024可基本上类似于本文所述的电解质溶液(诸如溶液624),并且可包括本文所述的电解质溶液的一些或全部特征。与本文所述的系统600、800一样,电解质溶液1024可容纳在沉积浴槽1020中,该沉积浴槽还可包括一个或多个阳极1022以形成沉积电池单元。因此,在一些示例中,系统1000可以是电铸系统1000。芯轴1014可包括传导性材料,诸如传导性聚合物和/或金属材料。当前示出的系统1000和芯轴1014仅为用于形成纳米孪晶金属部件的系统的一个示例,并且这种系统可根据需要具有任何几何形状或构型。

如图8B所示,在纳米孪晶金属材料1001沉积工艺期间,可向浸入电解质溶液1024中的阳极1022提供电流,其中芯轴1014充当阴极。在一些示例中,电流促进还原反应,该还原反应将金属阳离子以纳米孪晶金属材料1001的形式沉积或电镀到芯轴1014上,该纳米孪晶金属材料具有与芯轴1014的形状对应的形状。在一些示例中,芯轴可具有与沉积的纳米孪晶金属部件1001的期望形状相反的形状。在一些示例中,纳米孪晶金属材料1001可沉积到芯轴1014上至期望的厚度。因此,系统1000可用于形成包括纳米孪晶金属材料1001的部件,该纳米孪晶金属材料的厚度为约1微米或更薄至多达若干毫米,例如至多达约10mm。在一些示例中,纳米孪晶金属材料1001的厚度在整个芯轴1014上可为基本上均匀的。然而,在一些示例中,沉积的纳米孪晶金属材料1001的厚度可在芯轴1014上的各个位置上变化。

图8C示出了由沉积的纳米孪晶金属材料形成的部件1001,该沉积的纳米孪晶金属材料具有与芯轴1014的形状对应的形状。可以看出,部件1001可包括三维特征。例如,部件1001可包括基部1003,该基部具有从其延伸的一个或多个特征部1002。图8C所示的部件1001仅为可与系统1000一起形成的部件的一个示例。因此,系统1000可用于使用具有任何期望的形状或构型的沉积的纳米孪晶金属材料来形成部件,这些部件包括可能无法通过其他沉积工艺或制造技术来形成为单个连续体的复杂三维形状。

图9A示出了用于形成纳米孪晶金属材料的系统的一部分的横截面视图。该系统可基本上类似于相对于图8A至图8C所述的系统1000。在一些示例中,该系统可包括载体或基底1210,该载体或基底可具有与包括纳米孪晶金属材料的部件的形状对应的形状。在一些示例中,该系统还可包括一个或多个掩蔽部件,诸如部件1211和1212。在一些示例中,部件1211可包括物理掩蔽件,该物理掩蔽件可阻挡或保护基底1210的一个或多个部分而使其不会暴露于电解质溶液。在一些示例中,掩蔽件1211可包括非导电材料,诸如聚合物。在一些示例中,掩蔽件1211可包括非导电涂料或绝缘涂料。该系统还可包括部件1212,该部件可物理地掩蔽基底1210的期望区域并且还可控制基底1210周围电解质溶液的流动。

因此,在一些示例中,包括纳米孪晶铜的部件1201可沉积在基底1210上,使得部件1201的一个或多个部分可比一个或多个其他部分厚。例如,如图所示,部件1201的顶部部分可具有约140微米的厚度,而部件1201的侧部部分可具有约85微米的厚度。在一些示例中,部件1201的一个或多个表面可根据需要具有任何量的增加的厚度。例如,部件1201的一个或多个表面可比部件1201的一个或多个其他部分厚50微米、100微米、150微米或200微米或更厚。

图9B示出了用于形成包括纳米孪晶金属材料的多个部件的系统的示意图。图9B所示的系统可基本上类似于相对于图8A至图8C所述的系统1000,并且可包括系统1000的一些或全部特征。然而,在一些示例中,该系统可包括基底1310,该基底包括至少第一芯轴1314和第二芯轴1315,可在第一芯轴和第二芯轴上形成包括纳米孪晶金属材料的至少第一部件1302和包括纳米孪晶金属材料的第二部件1301。如图所示,芯轴1314、1315中的一些或全部均可利用部件1312来掩蔽,该部件基本上类似于相对于图9A所述的掩蔽部件1211。此外,为了有利于电解质溶液在沉积电池单元中的流动并且确保芯轴1314、1315上的均匀沉积,基底1310可限定一个或多个孔1311,该一个或多个孔可允许电解质溶液流过其中。

图9C示出了用于形成包括纳米孪晶金属材料的多个部件的系统的示意图,该系统可基本上类似于相对于图9B所述的系统并且可包括相对于图9B所述的系统的一些或全部特征。在该示例中,该系统可包括基底1410,该基底可根据需要包括设置在其上的任何数量的芯轴1414。包括纳米孪晶金属材料的单独部件可形成或沉积到每个芯轴1414上。在一些示例中,该系统的阳极1420可设置在芯轴1414附近或与芯轴1414相对。在一些示例中,阳极1420可限定一个或多个孔1422,电解质溶液可流过或移动通过该一个或多个孔,如此处箭头所示。

图10示出了用于将如本文所述的纳米孪晶金属材料(诸如,通过系统1000沉积到芯轴1014上的纳米孪晶金属部件1001)以期望的形状沉积或电铸的示例性工艺1500的工艺流程图。用于沉积纳米孪晶金属部件的工艺1500可为电铸工艺,并且可包括:在框1510处,将具有与所形成的部件的形状对应的形状的载体或芯轴浸入电解质溶液中;在框1520处,将电压施加到包括载体和电解质溶液的沉积电池单元;以及在框1530处,将纳米孪晶金属材料诸如纳米孪晶铜以期望的形状沉积到载体上至期望的厚度,例如大于约50微米的厚度。

在框1510处,将一个或多个载体或芯轴至少部分地浸入电解质溶液中。在一些示例中,这可包括将载体(诸如,相对于图8A所示的芯轴1014)至少部分地浸入电解质溶液中,该电解质溶液包括待沉积或形成的金属的阳离子。在一些示例中,例如图8A所示,载体可至少部分地浸入电铸浴槽中,但可使用任何合适的浸渍技术和电解质溶液容器。

在框1520处,将电压施加到包括载体和电解质溶液的沉积电池单元。在一些示例中,沉积电池单元可包括阴极(诸如载体)、电解质溶液和一个或多个阳极,该阴极上将沉积有纳米孪晶金属材料。例如,如图8A所示,沉积电池单元可包括芯轴1014、包括电解质溶液1024的沉积浴槽1020和阳极1022。电压可被施加并且可驱动交流电或直流电,以在载体处实现期望的电流密度或电流密度范围。在一些示例中,诸如当将直流电施加或驱动到沉积电池单元时,在载体上沉积纳米孪晶金属材料上的一个或多个位置处的电流密度可为约1ASD至约20ASD。在一些示例中,在载体上沉积纳米孪晶金属材料的位置处的电流密度可大于或等于约2ASD、大于或等于约5ASD、大于或等于约10ASD、或大于或等于约15ASD或更大。在一些示例中,电流密度可为约12ASD。在一些示例中,可将交流电或脉冲直流电施加到沉积电池单元。在将脉冲电流施加到沉积电池单元的一些示例中,在载体上沉积纳米孪晶金属材料的位置处的电流密度在脉冲期间可在约1ASD和约100ASD之间。例如,在载体上沉积纳米孪晶金属材料的位置处的电流密度可大于或等于约25ASD、大于或等于约50ASD、大于或等于约75ASD、大于或等于约80ASD、或大于或等于约90ASD或更大。在一些示例中,电流密度在脉冲期间可为约80ASD。

在一些示例中,脉冲电流的一个或多个脉冲可具有在0ms和约20ms之间的持续时间。例如,脉冲电流的一个或多个脉冲可具有大于或等于约1ms、大于或等于约2ms、大于或等于约3ms、大于或等于约5ms、或大于或等于约10ms或更长的持续时间。在一些示例中,一个或多个脉冲可具有约3ms的持续时间。在一些示例中,脉冲持续时间可在整个沉积工艺1500中变化。在一些示例中,脉冲之间的一个或多个持续时间可在每个脉冲之间保持相同,或者可随着执行沉积工艺而变化。例如,每个脉冲之间的持续时间可为0ms至约100ms。在一些示例中,脉冲之间的持续时间可大于或等于5ms、大于或等于10ms、大于或等于25ms、大于或等于50ms、或大于或等于75ms或更长。在一些示例中,脉冲之间的持续时间可为约25ms。

在框1530处,将纳米孪晶金属材料沉积到载体的至少一部分(例如,载体浸入电解质溶液中的一部分)上至期望的厚度。在一些示例中,纳米孪晶金属材料可包括铜。在一些示例中,纳米孪晶金属材料可包括铜、银和/或它们的合金。在一些示例中,纳米孪晶金属材料可被沉积至大于或等于约30微米、大于或等于约40微米、大于或等于约50微米、或大于或等于约100微米的厚度。在一些示例中,纳米孪晶金属材料可沉积至任何期望的厚度。在一些示例中,纳米孪晶金属材料形成在载体上,使得材料的形状与芯轴的形状对应。因此,鉴于具有对应形状的芯轴被用作载体,根据工艺1500形成的部件可具有任何期望的形状。在一些示例中,沉积或形成的纳米孪晶金属材料可具有包括本文所述的纳米孪晶金属材料的任何部件的全部或一部分的形状。

任何数量或种类的电子设备部件可包括纳米孪晶金属材料,如本文所述。用于形成此类纳米孪晶金属材料(例如,形成具有大于50微米的厚度的纳米孪晶金属材料)的工艺,可包括将纳米孪晶金属材料沉积到载体上至期望的厚度。纳米孪晶金属材料可在沉积期间形成为期望的形状并且/或者可经受制造工艺或处理以实现期望的形状,例如以形成电子部件的全部或一部分。下文将参考图11A至图14描述包括纳米孪晶金属材料的各种示例性部件。

图11A示出了电子设备1600的示例的透视图。图11A所示的电子设备1600是移动无线通信设备,诸如智能电话。图11A的智能电话仅为可与本文所述的系统和方法结合使用并且可包括本文所述的一个或多个部件和/或材料的设备的一个代表性示例。电子设备1600可对应于任何形式的可穿戴电子设备、便携式媒体播放器、媒体存储设备、便携式数字助理(“PDA”)、平板电脑、计算机、移动通信设备、GPS单元、遥控设备或任何其他电子设备。电子设备1600可被称为电子设备或消费设备。

图11B示出了电子设备1600的分解图。电子设备1600可具有外壳,该外壳包括限定电子设备1600的外周边和外表面的一部分的框架或边框带1602。边框带1602或其部分可接合到如本文所述的设备的一个或多个其他部件。在一些示例中,边框带1602可包括几个侧壁部件,诸如第一侧壁部件1604、第二侧壁部件1606、第三侧壁部件1608(其与第一侧壁部件1604相对)和第四侧壁部件1610。侧壁部件可例如在多个位置处接合到设备的一个或多个其他部件,如本文所述。设备1600的外壳例如边框带1602可包括用于接收或耦接到设备1600的其他部件的一个或多个特征部。在一些示例中,侧壁部件1604、1606、1608、1610中的一个或多个侧壁部件可包括金属材料,诸如钢。

在一些示例中,侧壁部件1604、1606、1608、1610中的一个或多个侧壁部件可包括纳米孪晶金属材料,诸如纳米孪晶铜和/或银材料。在一些示例中,侧壁部件1604、1606、1608、1610中的一个或多个侧壁部件的内部部分(诸如,至少部分地限定设备1600的内部体积的部分)可包括纳米孪晶金属材料。在一些示例中,虽然侧壁部件1604、1606、1608、1610中的一个或多个侧壁部件的一些部分可包括纳米孪晶金属材料,但侧壁部件1604、1606、1608、1610中的一个或多个侧壁部件的第二部分可包括附加材料,诸如钢。例如,侧壁部件1604、1606、1608、1610中的一个或多个侧壁部件的内部部分可包括纳米孪晶金属材料,并且外部部分或外面部分(诸如至少部分地限定设备1600的外表面的部分)可包括不同的第二材料,诸如钢。然而,在一些示例中,侧壁部件1604、1606、1608、1610中的一个或多个侧壁部件的整体可由本文所述的纳米孪晶金属材料形成。在一些示例中,侧壁部件1604、1606、1608、1610中的一个或多个侧壁部件可允许侧壁部件1604、1606、1608、1610中的一个或多个侧壁部件例如经由纳米孪晶金属材料提供高水平的热导率,以向设备1600提供热管理,同时保持设备1600的期望硬度、耐久性和外部光洁度。

在一些示例中,侧壁部件1604、1606、1608、1610中的一些可形成天线组件(未示出)的一部分。结果,一种或多种非金属材料可将边框带1602的侧壁部件1604、1606、1608、1610彼此隔开,以便将侧壁部件1604、1606、1608、1610电隔离。例如,隔开材料1614将第二侧壁部件1606与第三侧壁部件1608隔开。作为非限制性示例,前述材料可包括一种或多种电惰性材料或电绝缘材料,诸如塑料和/或树脂。此外,如本文所述,侧壁部件1604、1606、1608、1610中的一个或多个侧壁部件可电连接或物理连接到电子设备1600的内部部件,诸如支撑部件1630,如本文所述。在一些示例中,这些电连接可通过将侧壁部件1604、1606、1608、1610接合到内部部件(例如,作为天线组件的一部分)来实现。

电子设备1600还可包括显示组件1616,该显示组件可包括外部保护层或覆盖件。显示组件1616可包括多个层,其中每个层提供独特的功能。在一些示例中,显示组件1616的限定设备1600的外表面的外层、覆盖件或部分可被认为是设备的外壳的一部分。此外,显示组件1616的保护覆盖件可包括任何透明材料,或期望材料的组合诸如聚合物材料,以及/或者陶瓷材料诸如蓝宝石或玻璃。在一些示例中,显示组件1616可以包括显示部件,诸如液晶显示器(LCD)部件或发光二极管(LED)显示部件。在一些示例中,显示组件1616可包括触敏层和/或一个或多个触摸传感器。在一些示例中,显示器组件1616可由边框带1602接收,并且/或者通过一个或多个附接特征部附接到该边框带。

设备1600可包括内部部件,诸如系统级封装(SiP)1626,这些内部部件包括一个或多个集成电路,诸如处理器、传感器和存储器。设备1600也可包括容纳在设备1600的内部体积中的电池1624。设备1600中还可包括附加部件,诸如触觉引擎1622。在一些示例中,这些内部部件中的一个或多个可安装到电路板1620,该电路板可接合或附连到设备1600的其他部件,诸如边框带1602。在一些示例中,并且如本文所述,部件诸如SiP1626和电池1624中的一者或多者可包括纳米孪晶金属材料。在一些示例中,设备1600可包括附加部件,这些附加部件包括纳米孪晶金属材料。例如,设备1600可包括:包括纳米孪晶金属材料的电连接器插座1650和/或相机模块1660。

电子设备1600还可包括可执行多种功能的支撑部件1630,也称为支撑板、背板或底盘。例如,支撑部件1630可为电子设备1600提供结构支撑。支撑部件1630可包括如本文所述的刚硬材料,诸如一种或多种金属。在一些示例中,支撑部件1630可诸如通过充当设备的一个或多个部件的散热器或吸热器来辅助设备1600的热管理。在一些示例中,支撑部件1630可包括纳米孪晶金属材料,该纳米孪晶金属材料可将热能或热量从设备1600的部件传送到设备1600的一个或多个其他期望位置或其他部件。例如,SiP 1626可在操作期间产生热负载,并且可以热耦合到支撑部件1630。SiP的热负载中的至少一些可以被传递到支撑部件1630,于是,该热能可以被分配到整个支撑部件1630和/或分配到与其连接的一个或多个其他部件。

在一些示例中,支撑部件1630可包括纳米孪晶金属铜和/或银。支撑部件1630可以物理地、电气地和/或热耦合到边框带1602。以这种方式,支撑部件1630可例如为电耦接到支撑部件1630的部件(诸如罗盘或天线)提供电接地路径。支撑部件1630还可以包括一个或多个附接特征部,使得电子设备1600的一个或多个部件可以例如通过紧固件和/或通过焊接附接到支撑部件1630,如本文所述。在一些示例中,支撑部件1630可以通过任何期望的方法诸如焊接,在一个或多个位置处接合到设备1600的边框带1602。本文所述的纳米孪晶金属材料的有利特性可允许支撑部件1630实现期望水平的热导率和电导率,同时还提供期望水平的机械支撑。

电子设备1600的外表面可另外由后覆盖件1640限定,该后覆盖件可耦接到设备1600的一个或多个其他部件。就这一点而言,后覆盖件1640可与边框带1602组合以形成电子设备1600的壳体或外壳,其中该壳体或外壳(包括边框带1602和后覆盖件1640)至少部分地限定内部体积。后覆盖件1640可包括透明材料诸如玻璃、塑料、蓝宝石或它们的组合。后覆盖件1640的内部部分可诸如通过粘合剂粘结到支撑部件1630。支撑部件1630的粘结到后覆盖件1640的部分可以相对于支撑部件的其他外围部分突出,使得当设备1600组装时可以在支撑部件1630和后覆盖件1640之间的空间内提供焊接。该间隙可允许零件组装而在支撑部件1630和后覆盖件1640上的焊接之间没有干扰。附加地或另选地,后覆盖件1640可以直接粘结到边框带1602,或通过干涉或其他机械啮合而耦接到边框带1602。

图12A示出了第一电连接器1710和对应的第二电连接器1720的透视图。在一些示例中,电连接器1710和1720可被设计成彼此互锁和连接,使得在电连接器1710和1720之间形成电连接。在一些示例中,连接器1710和1720可电耦接到电子设备的一个或多个部件诸如设备1600,并且可用于将部件彼此电耦接或连接。例如,电连接器1710可耦接到部件诸如相对于图11B所述的SiP 1626或者可以是该部件的一部分,而连接器1720可耦接到部件诸如PCB 1620或者可以是该部件的一部分。在一些示例中,连接器1710、1720可以是板对板连接器,或者可以将任何其他部件或设备耦接在一起。

在一些示例中,连接器1710可包括第一电接触部分1712和第二电接触部分1714。在一些示例中,这些接触部分1712、1714可包括纳米孪晶金属材料,诸如纳米孪晶铜。类似地,连接器1720可包括被设计成与第一接触部分1712接触并耦接的第一接触部分1722,以及被设计成与第二接触部分1724接触并耦接的第二接触部分1724。接触部分1722、1724还可包括纳米孪晶金属材料(诸如,纳米孪晶铜)或者由纳米孪晶金属材料形成。

图12B示出了在连接之前彼此相对且成直线布置的电连接器1710、1720(例如,可在组装电子设备的部件之前布置这两个电连接器)的透视图。可以看出,连接器1720可接收连接器1710,并且每个连接器的接触部分1712、1714和1722、1724可被构造成彼此机械接触和电接触。图12C示出了处于连接状态的电连接器1710、1720的横截面视图。可以看出,接触部分1712、1714、1722、1724可彼此重叠并且可被设计成略微变形,以在这些接触部分之间提供牢固的连接。因此,形成接触部分1712、1714、1722、1724的材料必须足够强以承受连接过程而不会劣化或破损,同时仍提供高水平的电导率以允许有效的电连接。虽然一些材料(诸如,非纳米孪晶铜)可实现期望水平的电导率,但该材料相对低的机械强度意味着,接触部分1712、1714、1722、1724必须相对较大以便确保这些接触部分可承受连接过程。然而,在一些示例中,在接触部分1712、1714、1722、1724包括纳米孪晶金属材料的情况下,接触部分1712、1714、1722、1724可被设计成具有明显较小的尺寸,然而这些尺寸仍然具有用于确保期望连接的必要机械性能。因此,与包括非纳米孪晶金属的连接器相比,在连接器1710、1720中使用纳米孪晶金属材料可允许连接器的尺寸显著减小。将相对于图13A至图13C描述关于包括纳米孪晶金属材料的电子部件的更多细节。

图13A示出了连接器插座1850。连接器插座可包括本文所述的任何部件的一些或全部特征,诸如包括纳米孪晶金属材料,并且可基本上类似于相对于图11B所述的连接器插座950。连接器插座1850可包括外壳1830,该外壳具有形成前开口1812的前引导件1810。在一些示例中,连接器插入件可经由前引导件1810中的开口1812插入连接器插座1850中。多个接触件1820可位于外壳1830中的狭槽或通道1813中。连接器插座1850还可包括附加接触结构,诸如可通过外壳1830中的侧开口暴露的侧接地接触件。当连接器插入件插入该连接器插座1850中时,接触件1820和侧接地接触件可提供保持力。外壳1830还可包括柱1822。柱1822可例如通过放置在印刷电路板、设备壳体或用于机械稳定性的其他适当基底的开口中而被电耦接到电子设备的其他部件。

电信号和/或功率可以高数据速率和/或高功率速率从连接器插入件传送到接触件1820。另外,可将相对大量的信号打包到非常小的连接器插座1850中。在一些示例中,为了提供高水平的信号完整性和质量以及高效的功率传输,接触件1820可由具有高水平的电导率的材料诸如纳米孪晶金属材料形成。例如,接触件1820可由纳米孪晶铜形成。所得的接触件1820可具有较低的阻抗或电阻,但也可具有期望水平的机械性能,这些机械性能可允许接触件1820在与连接器插入件接合时提供强梁弹簧力。因此,由于由接触件1820的高电导率和相对高水平的机械强度提供的效率,因此与由非纳米孪晶材料形成的类似接触件相比,接触件1820的任何数量的尺寸均可更薄、更短和/或更小,同时提供类似或甚至改善的性能水平。

图13B至图13C是连接器插入件1852和连接器插座1850的配合过程的简化横截面视图。图13B示出了在连接器插入件1852插入图13A所示的连接器插座1850的开口1812中之前的连接器插入件1852和连接器插座1850。图13C示出了连接器插入件1852完全插入连接器插座1850中,使得连接器插入件1852的接触部分1854与连接器插座1850的接触件1820电接触。在一些示例中,连接器插入件1852的接触部分1854可包括纳米孪晶金属材料,诸如纳米孪晶金属铜。由接触件1820的纳米孪晶金属材料和接触部分1854提供的增大的电导率可具有协同效应,从而提供从连接器插入件1852传输到连接器插座1850并且传输到包括连接器插座1850的电子设备的其他部件上的数据和功率的高水平效率。

如在图13B和图13C中还可以看出,连接器插座1850的接触件1820可具有弹簧偏置,使得这些接触件在连接器插入件1852未插入时处于升高位置,并且在连接器插入件1852插入时处于压低或朝下的第二位置(图13C所示)。该偏置可有助于在连接器插座1850的整个寿命期间保持接触件1820和接触部分1854之间的接触。然而,为了提供这种功能,接触件1820的材料除了具有期望的电性能之外,还必须具有期望水平的机械强度和耐久性。因此,形成接触件1820的纳米孪晶金属材料可提供此类特性。将相对于图14提供包括纳米孪晶金属材料的电子设备的部件的更多细节。

图14是相机模块1960的示意图的透视图。相机模块1960可包括本文所述的任何部件的一些或全部特征,并且可基本上类似于相对于图18B所述的相机模块960。在一些示例中,相机模块1960可包括透镜镜筒保持器1905,该透镜镜筒保持器可围绕固态透镜1910的外圆周向上延伸,从而提供物理屏障以保护固态透镜1910的边缘并且有助于最小化固态透镜1910在相机模块1960与外部物体接触时被损坏的可能性。

在一些示例中,透镜镜筒保持器1905或相机模块1960上的其他位置可包括对应于多个导电连接件1915的多个相应接触区域。在一些示例中,导电连接件1915可至少部分地位于固态透镜1910下方,并且可与固态透镜1910形成物理接触和电接触。类似地,多个相应的下方导电连接件1925可通过相应的导电互连件1920附接到导电连接件1915。

在一些示例中,导电连接件1915、下方导电连接件1925和/或导电互连件1920可包括纳米孪晶金属材料,诸如纳米孪晶铜。在一些示例中,导电连接件1915、下方导电连接件1925和/或导电互连件1920可通过激光直接成型(LDS)或其他增材制造工艺形成。在一些示例中,诸如在通过LDS工艺形成的情况下,激光器可沿着透镜镜筒保持器1905的壁追踪互连电迹线的期望位置(例如,通道),并且随后进行纳米孪晶金属材料沉积步骤(例如,如本文所述,电沉积或电铸)使得纳米孪晶金属材料沉积到并附着到透镜镜筒夹持器1905的壁的内表面上的追踪通道上至期望的厚度。

在一些示例中,包括纳米孪晶金属材料的导电连接件1915、下方导电连接件1925和/或导电互连件1920可传输各种类型的控制信号,提供电功率,并且/或者提供固态透镜1910与相机模块1960的基底之间的或包括相机模块1960的电子设备的其他部件之间的电接地,从而实现与一个或多个处理器、其他控制模块、电源和/或电接地连接件的通信。如本文所述,由导电连接件1915、下方导电连接件1925和/或导电互连件1920的纳米孪晶金属材料提供的机械强度和电导率的水平可允许将高功率水平和/或大量信息快速且有效地传输到相机模块1960。在一些示例中,使用包括纳米孪晶金属材料的导电连接件1915、下导电连接件1925和/或导电互连件1920可允许相机模块1960快速、可靠且高速地操作和捕获图像。

任何数量或种类的电子设备部件可包括纳米孪晶金属材料。用于形成此类纳米孪晶金属材料(例如,形成具有大于50微米的厚度的纳米孪晶金属材料)的工艺,可包括将纳米孪晶金属材料沉积到载体上至期望的厚度,如本文所述。纳米孪晶金属材料可在沉积期间形成为期望的形状并且/或者可经受制造工艺或处理以实现期望的形状,例如以形成电子部件的全部或一部分。下文将参考图15A至图15B描述包括纳米孪晶金属材料的各种示例性部件。

图15A描绘了用于一对无线耳塞2015、2016的壳体2000的简化平面视图。壳体2000和无线耳塞2015、2016可包括本文所述的部件的一些或全部特征。如图15A所示,壳体2000可包括外壳2025(也被称为主体),该外壳具有一个或多个腔并且被构造成接收一对耳塞2015、2016。在一些实施方案中,腔2000可在壳体的中心平面的相对侧上彼此相邻地定位。每个腔的尺寸和形状可被设定成与其相应耳塞2015、2016的尺寸和形状匹配。

在一些示例中,壳体2000还可包括附接到外壳2025的盖2020。盖2020可能够在闭合位置和打开位置之间操作,在闭合位置中,盖2020在外壳2025的一个或多个腔上方对准,从而将一对耳塞2015、2016完全包封在外壳2025内;在打开位置中,如图所示,盖2020从外壳2025和腔移位,使得用户可从腔移除耳塞2015、2016或替换腔内的耳塞。盖2020可例如通过铰链部件2005可枢转地附接到外壳2025,并且可包括为盖2020提供双稳态操作的磁性或机械系统(未示出)。在一些示例中,壳体2000还可包括被构造成对一对耳塞对2015、2016进行充电的充电系统。在一些示例中,壳体2000可因此包括电池或其他电源(未示出),并且可包括可电耦接到电源的一个或多个电接触件2040。在一些示例中,当耳塞2015、2016插入外壳2025的腔中时,每个耳塞上的电接触件2047可与接触件2040形成电连接,以向耳塞2015、2016提供电功率,例如以对包含在其中的电池或其他电源进行充电。

图15B示出了包括设置在其腔中的耳塞2015的壳体2000的特写横截面视图。壳体2000可包括可结合到耳塞壳体2000中的壳体连接器或接触件2040以及设置在耳塞2015的柄部部分的端部处的电耳塞连接器或接触件2047。壳体连接器2040的一些或全部部件可与电耳塞连接器2047形成电接触,以向耳塞2015提供电功率。

耳塞接触件2047和耳塞壳体接触件2040上的弓形表面的组合使得每次耳塞2015、2016插入壳体2000并从该壳体拉出时能够进行接触擦拭运动,从而形成可靠的互连。在图15B中,壳体接触件2040的一部分2030被示出为处于挠曲状态,该部分示出了:当耳塞2015完全插入其接收腔中,使得耳塞接触件2047与耳塞壳体连接器或接触件2040接合时,壳体接触件的大致位置。

在配合事件期间,当耳塞2015更深入地插入耳塞接收腔中时,耳塞壳体接触件2040可与耳塞接触件2047形成物理接触和/或电接触并且向外偏转。当把耳塞2015从耳塞接收腔取出时,耳塞接触件2047和耳塞壳体接触件2040的外部接触表面在配合事件期间以及在去配合事件期间彼此摩擦。在一些示例中,耳塞壳体接触件2040还可包括基部接触部分2032,该基部接触部分可接触耳塞接触件2047的第二位置以提供可靠的连接。此外,耳塞壳体接触件2040可包括用于将部分2032、2030连接到壳体2000的电源的连接件2033。

在一些示例中,耳塞壳体接触件2040中的一些或全部(诸如部分2030、2032、2033)和耳塞接触件2047可由纳米孪晶金属材料(诸如纳米孪晶金属铜)形成或包括纳米孪晶金属材料。除了由纳米孪晶金属材料的高电导率提供的电效率之外,由于由耳塞2015、2016的插入和移除引起的擦拭运动可导致高水平的物理磨损,因此可能有利的是由纳米孪晶金属材料形成接触件2040、2047。如本文所述,纳米孪晶金属材料的高硬度和强度可确保这些接触件不会随时间推移而劣化或被不期望地磨损,从而确保在壳体2000的整个寿命期间的电接触。

另外,在一些示例中,耳塞2015、2016可包括磁体或磁性部件,该磁体或磁性部件可被吸引到设置在壳体2000内的至少一个外壳磁性部件。该吸引力可足够强以将耳塞2015、2016磁性地固定到它们相应的腔中。为了使该磁性保持系统根据需要操作,可能有利的是接触件2040、2047和壳体2000的其他部件由非铁磁材料形成。非铁磁的纳米孪晶金属铜可因此提供上述优点而不干扰壳体2000的磁性保持系统。

任何数量或种类的电子设备部件可包括纳米孪晶金属材料。用于形成此类纳米孪晶金属材料(例如,形成具有大于50微米的厚度的纳米孪晶金属材料)的工艺,可包括将纳米孪晶金属材料沉积到载体上至期望的厚度,如本文所述。纳米孪晶金属材料可在沉积期间形成为期望的形状并且/或者可经受制造工艺或处理以实现期望的形状,例如以形成电子部件的全部或一部分。下文将参考图16至图17B描述包括纳米孪晶金属材料的各种示例性部件。

图16示出了支撑部件2130的透视图,该支撑部件可基本上类似于本文所述的支撑部件930,并且可包括本文所述的支撑部件930的一些或全部特征。支撑部件2130可具有基本上平面或平坦的形状或轮廓。即,支撑部件2130可具有在二维中以任何量的期望距离和构型延伸的期望形状,同时在垂直于前两个维度的第三维度中具有基本均匀的高度或厚度。因此,在一些示例中,支撑部件2130可包括具有任何期望的外围轮廓的板、片或另一基本上平面的结构。支撑部件2130可具有基本上平面的形状或轮廓,但是仍然可以包括一个或多个非平面的部分或特征部,诸如突起、凸起、凸缘、其组合或任何其他期望的特征部。此外,在一些示例中,支撑部件2130可限定第一表面,也被称为顶表面(示出),以及与第一表面相对的第二表面,也被称为底表面(未示出)。

在一些示例中,支撑部件2130可限定一个或多个孔或通孔,诸如设置在支撑部件2130上的任何期望位置处的孔2132。在一些示例中,如本文所述,孔2132可允许部件或电磁辐射在孔2132的位置处穿过支撑部件2130。在一些示例中,支撑部件2130可以包括或限定一个或多个附接特征部或位置。例如,支撑部件2130的外围的全部或一部分可被成形为给电子设备的一个或多个其他部件提供附接特征部或位置,如本文所述。在一些示例中,可通过焊接、接合、粘结、粘附或任何其他期望的附接形式或附接形式的组合,将部件在任何位置处(诸如沿着支撑部件2130的外围的位置)附接到支撑部件2130,或者附接到该支撑部件的一个或多个表面。

在一些示例中,支撑部件2130可由纳米孪晶金属材料(诸如,纳米孪晶铜)形成或者可包括纳米孪晶金属材料。在一些示例中,支撑部件2130可以是整体式的或一体的纳米孪晶金属材料件。可能期望可支撑电子设备中的一个或多个部件和/或为设备提供硬度和刚度的结构部件(诸如,支撑部件2130)也具有期望的导热特性,从而允许支撑部件2130用作用于与支撑部件热耦合的操作部件的吸热器和/或散热器。因此,本文所述的纳米孪晶金属材料的机械性能和热传导特性可允许支撑部件2130执行这些功能而不需要附加的结构材料或部件。

在一些示例中,支撑部件2130的厚度可在约50微米和约1000微米之间、在约100微米和约500微米之间或在约150微米和约250微米之间。在一些示例中,支撑部件2130可具有约200微米或更薄的厚度。将相对于图17A至图17B描述电子设备的结构部件的附加细节。

图17A示出了侧壁部件2210,该侧壁部件可类似于相对于图11B所述的复合侧壁部件1604、1606、1608、1610或者包括这些复合侧壁部件的特征。侧壁部件2210可包括连接到里面或内部部分2224的外面或外部部分2222。在本示例中,外部部分2222可至少部分地限定电子设备的外壳或壳体的外表面。内部部分2224可至少部分地限定电子设备的内部体积的表面。如图17A所示,复合部件2210可包括多个特征部2232、2234、2236,该多个特征部可例如充当用于电子设备的其他部件的附接特征部,以在其间提供机械、热和/或电连接。

在一些示例中,部件2210的内部部分2224可被选择成使得其具有一组材料特性,该组材料特性可允许附接到其上的部件具有机械支撑,同时还提供高水平的热导率和/或电导率。因此,在一些示例中,内部部分2224可由纳米孪晶金属材料(诸如,纳米孪晶金属铜)形成或包括纳米孪晶金属材料。在一些示例中,包括纳米孪晶金属材料的内部部分2224可充当用于附接到其上的任何部件的散热器或其他形式的热管理部件。另外,由纳米孪晶金属材料提供的高水平的机械强度可允许部件牢固地附接到特征部2232、2234、2236,并且可允许部件2210也提供机械支撑。此外,外部部分的材料可被选择成具有独立于内部部分的材料特性的一种材料特性或一组材料特性,这种材料特性或这组材料特性允许外部部分2222具有例如高水平的硬度和耐腐蚀性和/或期望的装饰外观。

在一些示例中,在外部部分2222和内部部分2224中的一者或两者中形成的特征部,诸如特征部2232、2234、2236,可具有从约微米至多达约毫米或几毫米或更大的主要尺寸。在一些情况下,特征部诸如特征部2236可具有从约100微米至约1毫米的主要尺寸。此外,在一些情况下,特征部诸如特征部2236可具有从约100微米至约1毫米的次要尺寸。

此外,如图17A所示,外部部分2222可具有可与电子设备的外部轮廓对应的基本上弯曲的形状或轮廓。外部部分2222可具有期望的任何形状或轮廓。在外部部分2222具有基本上弯曲的形状或轮廓的一些示例中,内部部分2224可被完全定位在限定外部部分2222的曲线轮廓的曲线后面或内部。

图17B示出了部件2210的另一个透视图。如图17B所示,可移除外部部分2222的一个或多个区域诸如区域2238,使得可暴露形成内部部分2224的纳米孪晶金属材料中的至少一些。内部部分2222的暴露表面可以经受处理或其他加工,以便例如保护内部部分2222的暴露表面。尽管被描述为包括两个部分2222、2224并且包括不同的材料,但在一些示例中,部件2210可以是包括纳米孪晶金属材料的一体或连续部件。在一些示例中,纳米孪晶金属材料的有利的机械性能可允许部件2210具有期望水平的硬度和耐久性,以用作电子设备的外表面并承受日常磨损。

任何数量或种类的电子设备部件可包括纳米孪晶金属材料。用于形成此类纳米孪晶金属材料(例如,形成具有大于50微米的厚度的纳米孪晶金属材料)的工艺,可包括将纳米孪晶金属材料沉积到载体上至期望的厚度,如本文所述。纳米孪晶金属材料可在沉积期间形成为期望的形状并且/或者可经受制造工艺或处理以实现期望的形状,例如以形成电子部件的全部或一部分。下文将参考图18A至图18B描述包括纳米孪晶金属材料的各种示例性部件。

图18A示出了电子设备2300的示例。图18A中所示的电子设备为手表,诸如智能手表。图18A的智能手表2300仅为可与本文所公开的部件和方法一起使用的设备的一个代表性示例。电子设备2300可对应于任何形式的可穿戴电子设备、便携式媒体播放器、媒体存储设备、便携式数字助理(“PDA”)、平板计算机、计算机、移动通信设备、GPS单元、远程控制设备或其他设备。电子设备2300可被称为电子设备或消费设备。下文将参考图18B提供手表2300的更多细节。

图18B示出了支撑部件2360及其在内部体积中的位置的视图,该内部体积至少部分地由图18A的智能手表2300的外壳限定。在一些示例中,支撑部件2360可采取托架或支架的形式。支撑部件2360可通过特征部诸如双头螺栓、柱、螺钉或用于附接或固定的任何其他特征部附接到设备2300的其他部件。在一些示例中,一个或多个电子部件或传感器也可被附连到支撑部件2360。例如,部件2362、2364和2366可全部通过任何期望的技术或特征部如图所示地附连到支撑部件2360的表面。在一些示例中,这些电子部件2362、2364、2366可包括处理器、存储器部件、传感器、天线、发声或发光部件、电池或任何其他期望的电子部件。在一些示例中,支撑部件2360可包括纳米孪晶金属材料,诸如纳米孪晶铜。形成支撑部件2360的纳米孪晶金属材料的材料特性可允许支撑部件2360向部件2362、2364、2366提供期望水平的机械支撑,同时还管理和分配由部件2362、2364、2366生成的热负载,例如,通过将由部件2362、2364、2366生成的热量分配或引导到一个或多个期望的位置,以便允许改善设备性能水平。

任何数量或种类的电子设备部件可包括纳米孪晶金属材料。用于形成此类纳米孪晶金属材料(例如,形成具有大于50微米的厚度的纳米孪晶金属材料)的工艺,可包括将纳米孪晶金属材料沉积到载体上至期望的厚度,如本文所述。纳米孪晶金属材料可在沉积期间形成为期望的形状并且/或者可经受制造工艺或处理以实现期望的形状,例如以形成电子部件的全部或一部分。下文将参考图19A至图19C描述包括纳米孪晶金属材料的各种示例性部件。

图19A示出了电子设备的附件部件2411的透视图。电子设备诸如图19B中所示的设备2410可耦接到附件部件2411以与其一起使用。在一些示例中,设备2410可以是平板电脑。图19B的平板电脑2410仅为可与本文所述的系统和方法结合使用并且可包括本文所述的一个或多个部件和/或材料的设备的一个代表性示例。电子设备2410可对应于任何形式的可穿戴电子设备、便携式媒体播放器、媒体存储设备、便携式数字助理(“PDA”)、平板电脑、计算机、移动通信设备、GPS单元、遥控设备或任何其他电子设备。电子设备2410可被称为电子设备或消费设备。

在一些示例中,设备2410和部件2411可一起使用。例如,部件2411中的输入-输出部件的输入资源可用于采集来自用户的输入。这个用户输入然后可通过信号路径被传送到设备2410,以用于控制设备2410的操作。如图19A所示,部件2411可为可用于保护电子设备诸如平板电脑或其他计算设备的柔性覆盖件。在一些示例中,部件2411可包括主体2420。主体2420可具有由塑料、织物、嵌入聚合物层中的微纤维或其他合适的材料形成的表面。例如,主体2420的一侧(例如,当部件2411围绕设备2410闭合时,主体2420的外部)可由聚合物片材形成,并且主体2420的另一侧(例如,主体2420的内表面)可由微纤维层形成。

部件2411可包括输入-输出部件诸如键盘2426,该输入-输出部件包括按键2428、采集触摸和/或力输入的触摸板(触控板)和/或其他输入-输出部件。在一些示例中,键盘2426可安装在部件2411的下部部分2420A中。在一些示例中,部件2411的上部部分2420B可包含可折叠区段(水平条),诸如区段2422。在一些示例中,区段2422可围绕一个或多个弯曲轴线(诸如,弯曲轴线2424)弯曲。在一些示例中,上部部分2420B可具有连接器诸如连接器2417以提供与设备2410的电连接。在一些示例中,连接器2417可与和设备2410相关联的连接器配合。在一些示例中,连接器2417可包含用于耦接到设备2410中的对应连接器接触件的电接触件。这些接触件可电耦接到下部部分2420A中的电子部件,诸如键盘2426(例如,用于在键盘2426中的按键2428的操作期间采集击键信息的一个或多个集成电路)。

为了适应外壳主体2420围绕弯曲轴线2424的弯曲,外壳2420可沿着区段2422之间的边界(即,沿着轴线2424)设置有柔性铰链部分。用于将连接器2417耦接到键盘2426中的电路的信号路径可跨轴线2424延伸(即,信号路径可以直角与轴线2424中的每个轴线交叉,以便在连接器2417和键盘2426之间延伸)。在一些示例中,因为信号路径与弯曲轴线2424重叠,所以信号路径优选地由柔性信号路径结构形成。利用一种合适的布置,柔性信号路径结构可由柔性织物信号路径结构形成,该柔性织物信号路径结构在柔性织物基底上具有金属迹线或者具有形成为柔性织物基底的一部分的导电材料股线。在一些示例中,并且如本文所述,信号路径可包括纳米孪晶金属材料。

图19B中示出了部件2411和相关联的电子设备诸如设备2410的横截面侧视图。如图所示,部件2411可沿着弯曲轴线2424折叠以形成设备2410的支架。在一些示例中,设备2410可具有外壳2430和安装在外壳2430中的显示器2432。部件2411可将设备2410支撑在允许用户在键盘2426上打字时容易地查看显示器2432的位置。当设备2410由部件2411支撑时,设备2410的连接器可与部件2411的连接器2417配合。在一些示例中,设备2410的连接器和连接器2417中的一者或两者可包括纳米孪晶金属材料。在一些示例中,部件2411可沿着轴线诸如轴线2424和/或跨越部件2411的宽度的其他弯曲轴线弯曲。

图19C示出了部件2411的例示性横截面侧视图。在一些示例中,部件2411可包括一个或多个加强件,诸如玻璃纤维加强件2434(例如,刚性矩形材料面板)。在一些示例中,柔性织物信号路径结构2436可包括耦接在连接器2417与印刷电路2438或部件2411的其他电子部件之间的端部2436E。在一些示例中,印刷电路2438可位于主体2420的下部主体部分2420A中,并且可包含用于控制键盘2426的操作的电路(例如,按键开关、集成电路、信号迹线等)。在一些示例中,柔性织物信号路径结构2436可跨越主体2420用作沿着弯曲轴线2424的铰链的局部变薄部分。

在一些实施方案中,织物结构2436可包括纳米孪晶金属材料,并且可限定一个或多个信号路径以传输电功率和信号。在一些示例中,信号路径可由沿着织物结构2436的长度(即,在连接器2417和印刷电路2438之间)延伸并且用作信号总线的一系列并联纳米孪晶金属迹线形成。在一些示例中,纳米孪晶金属材料可被电镀、电沉积、电铸或以其他方式制造,诸如通过如本文所述的LDS工艺,以形成迹线。有利的是,形成迹线的纳米孪晶金属材料的高电导率和机械强度可允许可与部件2411一起弯曲和变形的非常薄的金属材料区段,但仍然可以期望的速率有效地传输功率和信号或传输期望的量。

任何数量或种类的电子设备部件可包括纳米孪晶金属材料。用于形成此类纳米孪晶金属材料(例如,形成具有大于50微米的厚度的纳米孪晶金属材料)的工艺,可包括将纳米孪晶金属材料沉积到载体上至期望的厚度,如本文所述。纳米孪晶金属材料可在沉积期间形成为期望的形状并且/或者可经受制造工艺或处理以实现期望的形状,例如以形成电子部件的全部或一部分。下文将参考图20A至图20C描述包括纳米孪晶金属材料的各种示例性部件。

图20A示出了电池或电池组2500。在一些示例中,电池2500可以是可再充电电池。在一些示例中,并且如图20B所示,电池2500可包括多个电化学电池单元2502、2504、2506。电池单元2502、2504、2506可以串联或并联耦接,并且可对应与可再充电(例如,二次)电池单元,诸如镍镉(Ni-Cd)电池单元、镍氢(Ni-MH)电池单元、锂离子电池单元、锂聚合物单元和/或现在已知或将来发现的任何其他形式的电化学电池单元。例如,一个或多个电池单元2502、2504、2506可对应于锂离子电池单元,这些锂离子电池单元中的每个锂离子电池单元包括多个层(例如,具有集电器的阴极、分隔件和具有集电器的阳极)。下文将参考图20C讨论单个电化学电池单元2502的结构。

在一些示例中,电化学电池单元2502可包括固定或粘结到集电器2510的阳极活性材料或阳极层2512。电池单元2502还可包括固定或粘结到集电器2530的阴极活性材料或阴极层2532。阳极材料2512和阴极材料2532可通过多孔分隔件层2520彼此隔开。在一些示例中,分隔件2520可包括聚合物并且可包括导电电解质。在一些示例中,阴极材料2532可包括锂化合物,并且集电器2530可包括传导性膜或箔,诸如金属箔,例如铝箔。然而,在一些示例中,集电器2530可包括纳米孪晶金属箔或膜,诸如纳米孪晶铜箔。在一些示例中,阴极材料2532可沉积或涂覆到集电器2530上。在一些示例中,阳极材料2512可包括碳,诸如石墨。集电器2510可包括传导性膜或箔,诸如铜箔。在一些示例中,集电器2510可包括纳米孪晶金属箔或膜,诸如纳米孪晶铜箔。在一些示例中,阳极材料2512可沉积、涂覆或形成到包括纳米孪晶金属材料的先前形成的集电器2510上。

尽管电池2500的电化学电池单元被示出为具有平坦的或层状的层结构,但可使用基本上任何形状和构型的电池单元。例如,电池2500可包括电池单元,这些电池单元包括层诸如纳米孪晶金属集电器,该纳米孪晶金属集电器可围绕芯轴卷绕以形成螺旋卷绕结构。另外,在一些示例中,电池单元可在尺寸上变化并且可堆叠成某种构型,以根据需要实现任何形状或形式的电池2500。

本文所述的部件的材料、结构、特性、特征或方面中的任一者可被组合或包括在任何变化的组合中。例如,包括纳米孪晶金属材料的任何部件的设计和形状均不受任何限制,并且可以是电子设备的任何一个或多个部件的全部或一部分。虽然已经讨论了某些示例性纳米孪晶材料及其形成和制造工艺,但是这些材料可以任何期望的方式使用并且可包括所述材料特性中的任何特性。

在适用于本技术的限度内,采集和使用得自各种来源的数据可以被用于改进向用户递送其可能感兴趣的启发内容或任何其他内容。本公开设想,在一些实例中,该所采集的数据可包括唯一地识别或可用于联系或定位特定人员的个人信息数据。此类个人信息数据可以包括人口统计数据、基于位置的数据、电话号码、电子邮件地址、

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如本文所用,术语外部、外面、内部、里面、顶部和底部仅用于参考目的。部件的外部部分或外面部分可形成部件的外部表面的一部分,但可不一定形成部件的外面表面的整个外部。类似地,部件的内部部分或里面部分可形成或限定部件的内部部分或里面部分,但也可形成或限定部件的外部表面或外面表面的一部分。在部件的一些取向中,部件的顶部部分可位于部件底部部分的上方,但也可根据部件的取向与底部部分成一直线、在其下方或与底部部分成其他空间关系。

如本文所用,术语“第一”和“第二”在用于描述第一层和第二层时仅用于参考,并不旨在指示或暗示层、材料或部件,或包括层、材料或部件的任何过程之间的任何顺序或关系。例如,可以在涉及第一层和第二层的过程中首先提供、形成或处理第二层。此外,在一些示例中,第二材料可以覆盖第一材料,而在其他示例中,第一材料可以覆盖第二材料。因此,术语“第一”和“第二”不旨在以任何方式限制材料、层或部件的顺序或取向。

本文参考某些具体实施方案和示例描述了各种发明。然而,本领域技术人员将认识到,在不脱离本文所公开的本发明的范围和实质的情况下,可以进行多种变型,因为在以下权利要求中阐述的那些发明旨在覆盖本发明所公开的所有变型形式和修改形式,而不脱离本发明的实质。在说明书和权利要求中使用的术语“包含”和“具有”应具有与术语“包括”相同的含义。

为了说明的目的,前述描述使用具体命名以提供对所述实施方案的透彻理解。然而,对于本领域的技术人员而言将显而易见的是,不需要具体细节即可实践所述实施方案。因此,出于例示和描述的目的,呈现了对本文所述的具体实施方案的前述描述。这些描述并非旨在是穷举性的或将实施方案限制到所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是,鉴于上面的教导内容,许多修改和变型是可行的。

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