全玻璃手機技術(shù)—復(fù)合玻璃性能研究

馬 蘭

（比亞迪精密制造有限公司，廣東深圳 518116）

隨著物質(zhì)生活質(zhì)量的提高，3C 行業(yè)消費電子領(lǐng)域已有越來越多的新技術(shù)應(yīng)用于其中，典型的是3D 玻璃在手機后蓋上的應(yīng)用。伴隨著5G 時代的來臨，為減少手機對信號的屏蔽，玻璃、陶瓷以及PC 復(fù)合板材成為手機殼蓋的選擇。玻璃以其獨特的優(yōu)勢獲得大眾青睞，目前3D 曲面玻璃已成為手機市場的主流標配。3D 玻璃帶來的是更舒適的握感及更大屏比的視覺感受。

3D 玻璃的誕生來自于2008年顯示器非平面具曲面的想法，歷經(jīng)6年時間，美國某玻璃廠家研制成功。該玻璃質(zhì)感優(yōu)美，可增加弧形邊緣觸控功能、無線充電機能，解決天線布置空間不足的問題，增強收訊。3D 玻璃不僅應(yīng)用于手機后蓋，目前已大量運用于電腦、手表、平板、電視等電子產(chǎn)品。

目前市場上的3D 玻璃多采用熱彎成形，該技術(shù)的缺點是曲面角度大、無法達到直角，結(jié)構(gòu)不夠緊湊，給后續(xù)的電子元件布置來不便；熱彎弧度小，厚度薄，尺寸小，加工成本高，限制了3D 玻璃的應(yīng)用。目前3D 玻璃的加工基本采用石墨高溫加壓成型，存在的問題主要有：長寬尺寸精度超差，高度精度超差，造成“大小邊”不良，兩面彎的3D 玻璃“翹腳”不良，磨具印等。這跟使用石墨模具有非常大的關(guān)系，而且石墨模具成本高，尺寸有限。

為解決以上問題，本文提供玻璃熔合技術(shù)，該方法具有的優(yōu)點是自由度大，可以從單邊彎到四邊，而且加工溫度低于熱彎溫度，避免了玻璃因軟化而造成變形，玻璃熔合寬度越寬，可得到的弧度越大，在實際應(yīng)用中有較高的改進和實用效果。

1 原理

玻璃底板加上一層或者多層玻璃中框，或者其他玻璃部件，形成多層玻璃的疊加，對疊層的接觸面進行熔合，最后成為一個整體，類似于將鐵塊焊接在鐵板上面。之后對熔合體進行CNC、拋光、強化、裝飾等加工。該技術(shù)的難點在于保證產(chǎn)品的外觀及透過率。

2 熔合工藝及研發(fā)成果

2.1 熔合工藝

熔合技術(shù)采用熱、冷加工相結(jié)合的方法，避免了熱彎的全段熱加工。減少高溫對玻璃的不良影響。

如圖1所示，熔合前段為加熱壓合，后段為CNC 加工。

圖1 熔合工藝流程

以玻璃來料開始計算，實際包含三個過程：玻璃來料加工、玻璃疊片壓合成形、成品CNC 加工。對于玻璃來料，潔凈度要求較高，這將直接影響到壓合后的成品良率，雙層玻璃熔合的良率可達95%以上。

此外，玻璃來料的崩邊和劃傷也會對熔合良率造成影響，一般情況下，內(nèi)崩邊的不良是100%，因為后續(xù)不會對內(nèi)部進行CNC 加工；外崩邊的直徑不能超過1mm。

玻璃疊合影響的是成品的外形，直接影響到后續(xù)的CNC加工，雙層玻璃熔合成品的CNC 加工良率在98%左右。

2.2 研發(fā)成果

熔合成品包括生產(chǎn)上主要使用的德國某品牌玻璃以及美國某品牌玻璃。

2.2.1 德國某品牌玻璃

該玻璃的優(yōu)點是薄，目前已用0.25mm、0.4mm、0.55mm、0.6mm 厚度的玻璃做過玻璃與非玻璃的熔合，效果良好。0.55mm 厚度玻璃與非玻璃的熔合成品3PB 測試結(jié)果均值為16.534kgf。130g 鋼球落球測試，結(jié)果最低碎裂高度為25cm。

2.2.2 美國某品牌玻璃

該玻璃三、五、六代均已熔合出成品，但不可跨代熔合，因為不同代數(shù)玻璃的膨脹系數(shù)不同，熔合會出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。

該玻璃同代數(shù)板與板的熔合，有兩層的熔合成品，玻璃板厚度（mm）包括0.55、0.6、0.7、1.1、1.5和2。

該玻璃同代數(shù)板與框的熔合，有兩層、三層、四層、五層的熔合成品，玻璃板及框厚度（mm）包括0.55、0.6、0.7、1.1、1.5和2。

圖2樣品是五代玻璃0.55mm+1.2mm 雙層結(jié)構(gòu)，3PB 實驗和落球?qū)嶒灉y試性能。

圖2 樣品

3PB 實驗采用夾具直徑3.0mm、夾具間距離30.0mm、按壓夾具直徑3.0mm、壓速度：3mm/min 的條件進行驗證。實驗結(jié)果見圖3：

圖33 PB實驗

從圖3 看出，在25 個樣品中，有3 個樣品低于標準數(shù)據(jù)14.040kgf，最低值為13.217kgf，最大值為18.457kgf。均值為15.272kgf。

落球?qū)嶒灢捎?30g 鋼球，以15cm 高度為起始點，每次增加5cm，直至玻璃碎裂。實驗結(jié)果見圖4。

圖4 落球?qū)嶒?/p>

圖4落球?qū)嶒灡砻鳎?5個樣品落球高度均高于15cm，最小值為20cm。最大值為60cm。

3 樣品展示

圖5為雙層結(jié)構(gòu)熔合后，經(jīng)CNC 加工及拋光后的樣品，該結(jié)構(gòu)為單純的手機后蓋。

圖51 #樣品圖6為1#樣品截面圖，圖中可以看出，熔合后的兩玻璃之間沒有出現(xiàn)明顯的界線。

圖61 #樣品截面圖

圖7為雙層結(jié)構(gòu)熔合后，經(jīng)CNC 加工及拋光后的樣品，該結(jié)構(gòu)為火山口攝像頭結(jié)構(gòu)。

圖72 #樣品

圖5和圖6中的結(jié)構(gòu)為雙層，即板+框的結(jié)構(gòu)形式，四邊熔合，良率較高。隨著層數(shù)的增加，良率下降，實驗中的數(shù)據(jù)表明，每增加一層，良率會下降20%，隨著接觸面的增加，玻璃表面被污染的概增加，導(dǎo)致良率下降。

三層結(jié)構(gòu)熔合后，經(jīng)CNC 加工后的坯料圖，框厚度2mm，板厚度0.7mm。該結(jié)構(gòu)是手機后蓋加玻璃中框的結(jié)構(gòu)。

圖7、圖8均為多層結(jié)構(gòu)，層數(shù)增加，形成玻璃中框與玻璃后蓋相連接的結(jié)構(gòu)，使得全玻璃結(jié)構(gòu)成為可能。

圖83 #樣品

4 存在的問題及展望

目前該技術(shù)的問題是疊片玻璃的幻彩、亮點以及疊片時出現(xiàn)錯位，解決方法是保持玻璃潔凈度和使用合理的放置方法。此外還有壓合過程中出現(xiàn)部分玻璃碎裂的問題，解決方法是調(diào)節(jié)熱彎機臺的壓合板高度、壓合力大小、加熱溫度以及加強對模具的清潔，碎裂率可控制在1%以下。

玻璃熔合技術(shù)可實現(xiàn)多種玻璃、多種尺寸的結(jié)合，例如手機后蓋攝像頭保護件、按鈕件等，并且使用有色玻璃可免去后段裝飾的絲印和鍍膜工序。現(xiàn)階段掌握該項技能的公司非常少，目前國內(nèi)能將該項技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)手機蓋板的屈指可數(shù)，如廈門祐尼3D 等，市場需求大于供應(yīng)，開發(fā)潛力巨大。

5 結(jié)語

本文針對熱彎玻璃成型工藝的缺點，提出新的工藝技術(shù)，生產(chǎn)出新型產(chǎn)品，并對新產(chǎn)品進行力學(xué)性能測試，結(jié)果表明,德國某品牌玻璃與非玻璃的熔合產(chǎn)品測試結(jié)果均值為16.534kgf。130g 鋼球落球測試，結(jié)果最低碎裂高度為25cm。高于要求值15cm，滿足要求。

美國某品牌五代玻璃，0.55mm+1.2mm 玻璃熔合后樣品的3PB 測試結(jié)果均值為15.272kgf，高于要求值14.040kgf；以130g 鋼球進行落球測試，結(jié)果最低碎裂高度為20cm，最高為60cm，高于要求值15cm，完全滿足要求。