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乾貨|手機3D曲面玻璃表面處理解決方案

一、研發背景

北京時間9月13日淩晨, 蘋果在Apple Park約伯斯劇院舉行秋季發佈會, 發佈了新一代iPhone和Apple Watch等產品。 在手機機身外表上, 新一代iPhone 手機採用了3D曲面玻璃作為蓋板和背板。 蘋果對3D曲面玻璃的選擇, 一定程度上也將引領手機機身的科技發展。

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目前出售的智慧手機多在使用鋁制機身, 3D玻璃為什麼會成為手機的新寵呢?

一般認為, 玻璃具有輕薄、透明潔淨等特點, 作為手機後殼時能提升顏值。 在手機市場競爭已經非常充分的今天, 玻璃材質的引入會為產品設計帶來新意, 凸顯差異化。 另外, 我們的手心是有弧度的(向裡), 而3D後殼正好有一個相反的弧度(向外), 這個背部曲線設計正好符合人體工程學, 加之弧形邊緣的觸控功能, 都將大大的提升消費者的握感體驗。

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圖1:已上市的部分3D玻璃手機

除了3D玻璃自身的優點之外, 5G、無線充電以及OLED等相關技術的發展與成熟也促使了3D曲面玻璃的應用成為未來的趨勢, 具體分析如下:

隨著5G等新通訊技術的使用臨近, 無線頻段越來越複雜, 金屬機殼的遮罩效果成為重大瓶頸, 背板材料必須要更換成非金屬材料;

無線充電技術的應用需要非金屬背板, 因為金屬背板的遮罩效果同樣制約了無線充電技術的應用, 而以往使用的塑膠背板容易發熱老化並不適宜, 從材料角度來看, 玻璃和陶瓷為首選;

新一代的手機將採用OLED螢幕, 這就需要蓋板也配合做成曲面的形狀以增加蓋板與OLED之間的貼合度。 而相比陶瓷而言, 玻璃因其加工成形性更優而最早被選為金屬的替代材料。

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圖2:3D曲面玻璃應用在手機行業的優勢匯總

二、噴塗機會

3D曲面玻璃這一新材質的引入, 對傳統的手機制成和後處理工藝提出了巨大的挑戰。 有些成熟的工藝不再適用, 這就為噴塗技術帶來了新的機會。 具體而言, 在3D曲面玻璃製成後處理這方面,

可能存在的噴塗應用空間包括但不局限於, 3D玻璃內、外表面處理、光阻油墨及防水處理, 在3D玻璃及手機金屬邊框的後處理中需要噴塗保護膠, 另手機組立和貼合中也有噴塗膠的需要。

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圖3:噴塗在3D曲面玻璃製成後處理的創新應用

用噴塗的方式實現上述應用場景, 相對原有的傳統工藝具備哪些比較優勢呢?具體分析, 可如圖4所示:

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圖4:噴塗在3D曲面玻璃製成後處理的應用優勢

1. 3D曲面玻璃內外表面處理應用的噴塗機會

以3D曲面玻璃內外表面處理為例,傳統的工藝是用印刷去做。但是印刷通常適用在平面物體表面,而對於3D曲面玻璃的表面處理,如果沿用印刷的方式去實現,就需要套印多次,不但花費時間長,而且因搭接縫的不可避免而影響美觀,浪費塗料。

最早的三星是用真空鍍膜的方式來去實現的,但是鍍膜也有鍍膜的問題,一是鍍膜速度慢,二是成本高。還以三星最早推出針對3D曲面玻璃的鍍膜工藝為例,同時期的平面手機像S5和3D的出貨量之比為3:7。即只有30%是3D曲面的,有更多的是平面的。可以說,真空鍍膜工藝的應用只是解決了市場上有跟沒有的問題,不可能解決大批量生產的問題。另外,鍍膜的膜厚比印刷要厚,一定程度上影響了手機的散熱。而手機在從2D走向3D的轉變中,由於存在的內部受熱不均勻,因此對散熱的需求相比傳統的手機要更加嚴格。

經過一段時間的工藝摸索和打樣實驗,很多的終端客戶已經證實使用噴塗來解決3D曲面玻璃內、外表面處理是件技術可行、經濟更優的實現方式。在該應用中,具體的噴塗工藝全流程如圖5所示:

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圖5:3D曲面玻璃內外表面處理的噴塗工藝全流程圖

2. 3D曲面玻璃光阻油墨防水處理應用的噴塗機會

再以3D曲面玻璃光阻油墨防水處理的應有為例,傳統的2D手機的光阻油墨是通過印刷的方式實現的,可剝防水膠是通過網印的方式實現的。但是如前文介紹過的,印刷和網印工藝在應用於3D曲面產品時都有致命的缺陷,而噴塗作為替代工藝,可以完成曲面的印刷,並且大幅提升生產效率和產品的品質。在該應用中,具體的噴塗工藝全流程如圖6所示:

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圖6:3D曲面玻璃光阻油墨防水處理應用的噴塗工藝流程圖

以3D曲面玻璃內外表面處理為例,傳統的工藝是用印刷去做。但是印刷通常適用在平面物體表面,而對於3D曲面玻璃的表面處理,如果沿用印刷的方式去實現,就需要套印多次,不但花費時間長,而且因搭接縫的不可避免而影響美觀,浪費塗料。

最早的三星是用真空鍍膜的方式來去實現的,但是鍍膜也有鍍膜的問題,一是鍍膜速度慢,二是成本高。還以三星最早推出針對3D曲面玻璃的鍍膜工藝為例,同時期的平面手機像S5和3D的出貨量之比為3:7。即只有30%是3D曲面的,有更多的是平面的。可以說,真空鍍膜工藝的應用只是解決了市場上有跟沒有的問題,不可能解決大批量生產的問題。另外,鍍膜的膜厚比印刷要厚,一定程度上影響了手機的散熱。而手機在從2D走向3D的轉變中,由於存在的內部受熱不均勻,因此對散熱的需求相比傳統的手機要更加嚴格。

經過一段時間的工藝摸索和打樣實驗,很多的終端客戶已經證實使用噴塗來解決3D曲面玻璃內、外表面處理是件技術可行、經濟更優的實現方式。在該應用中,具體的噴塗工藝全流程如圖5所示:

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圖5:3D曲面玻璃內外表面處理的噴塗工藝全流程圖

2. 3D曲面玻璃光阻油墨防水處理應用的噴塗機會

再以3D曲面玻璃光阻油墨防水處理的應有為例,傳統的2D手機的光阻油墨是通過印刷的方式實現的,可剝防水膠是通過網印的方式實現的。但是如前文介紹過的,印刷和網印工藝在應用於3D曲面產品時都有致命的缺陷,而噴塗作為替代工藝,可以完成曲面的印刷,並且大幅提升生產效率和產品的品質。在該應用中,具體的噴塗工藝全流程如圖6所示:

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圖6:3D曲面玻璃光阻油墨防水處理應用的噴塗工藝流程圖

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