今年底到明年初有不少的國產(chǎn)手機(jī)新一代旗艦機(jī)都將考慮采用雙面3D曲面玻璃工藝。其中就包括OPPO的Find9、小米的Mi Edge/Mi Note Edge/魅族的PRO6 Plus等。相對于金屬機(jī)殼，3D曲面玻璃的制造工藝更加復(fù)雜，其中涉及到許多新興的材料及加工工藝。那么，3D曲面玻璃到底還有哪些制造難關(guān)需要克服呢？
就在幾年前，手機(jī)廠商還在紛紛比拼誰的塑料做得最好，外形更好看。三星更是一直被友商嘲笑為“萬年塑料殼”。不過隨著各大手機(jī)廠商紛紛轉(zhuǎn)型金屬機(jī)身，就連紅米、魅藍(lán)這樣的千元入門機(jī)都開始采用金屬機(jī)殼。各大手機(jī)生產(chǎn)商及代工廠紛紛大筆資金投入金屬件制造。小米雷軍更是在發(fā)布會(huì)上將其金屬外殼包裝成“一塊鋼板的旅行”，大肆宣傳其CNC工藝。
僅僅在去年，如果哪家的手機(jī)沒有金屬殼都不好意思出門打招呼。當(dāng)時(shí)整個(gè)業(yè)界的熱點(diǎn)在于全金屬機(jī)身、CNC工藝、2.5D屏幕。過去大筆投入塑料機(jī)殼的廠家產(chǎn)能積壓嚴(yán)重，直到今年VR設(shè)備成為熱點(diǎn)，才總算消化了一部分產(chǎn)能。 消費(fèi)類電子產(chǎn)品由于生命周期短，產(chǎn)品技術(shù)更新?lián)Q代快，因此每投入一種新技術(shù)都必須找準(zhǔn)時(shí)間點(diǎn)。有的熱點(diǎn)可能是偽需求，有的熱點(diǎn)可能是錯(cuò)的，有的熱點(diǎn)可能只會(huì)流行幾個(gè)月。所以新技術(shù)投入風(fēng)險(xiǎn)很大，需要非常慎重。隨著三星從塑料殼一舉跳到3D曲面玻璃屏，加上供應(yīng)鏈傳出消息，iphone8將采用3D曲面玻璃。3D曲面屏系列報(bào)道——三星、蘋果推動(dòng)手機(jī)業(yè)從2.5轉(zhuǎn)進(jìn)3D時(shí)代，供應(yīng)鏈準(zhǔn)備好了嗎？
為什么3D曲面玻璃將成新趨勢？
除了給供應(yīng)商增加額外的工序，給工藝工程師提供加班的理由之外，廠商掰彎的玻璃到底能帶來哪些用戶體驗(yàn)的提升呢？
以錘子的T1系列為例，其背面采用的是2.5D玻璃，這在當(dāng)時(shí)的旗艦手機(jī)中算是先行者。然而由于工藝過于復(fù)雜，導(dǎo)致產(chǎn)品良率不高，影響了最終出貨。在具體使用過程中，背部的手感非常不錯(cuò)，給人一種非常smooth的手感。
到了小米Note，則在背面采用3D曲面玻璃，小米Note機(jī)身尺寸比較大，采用的又是鋁合金中框，鋒利的棱角本身會(huì)給手掌握持帶來不適。3D曲面玻璃在兩側(cè)的弧度能讓整個(gè)背面更加貼合手掌，大大提高了舒適程度。
此外，3D曲面玻璃具有很強(qiáng)烈的立體感，握直感和美感更好，另外它因?yàn)閮蛇吇∶妫€可以增加很多功能，讓手機(jī)品牌商在設(shè)計(jì)時(shí)考慮更多應(yīng)用。另外它符合輕薄、簡潔、透明和表面的抗指紋的特性。玻璃的可塑性也非常好，非常通透。采用這種方式算是徹底與過去的手機(jī)形態(tài)產(chǎn)生從量變到質(zhì)變的區(qū)別，使得產(chǎn)品產(chǎn)生了一種科技感。
據(jù)了解，今年底到明年初有不少的國產(chǎn)手機(jī)新一代旗艦機(jī)都將考慮采用雙面3D曲面玻璃工藝。其中就包括OPPO的Find9、小米的Mi Edge/Mi Note Edge/魅族的PRO6 Plus等。
為什么說玻璃屏從2D、2.5D升級(jí)到3D成為趨勢呢？
趨勢一、手機(jī)創(chuàng)新推動(dòng)3D玻璃在手機(jī)中的應(yīng)用，因?yàn)橹悄苁謾C(jī)已經(jīng)非常同質(zhì)化，廠商為了有哪怕一丁點(diǎn)的創(chuàng)新，就愿意砸錢在新的技術(shù)和工藝上。
趨勢二、在柔性的OLED曲面屏幕發(fā)展上可以促進(jìn)使用3D玻璃，因?yàn)樗軌虮容^好跟屏幕做一個(gè)貼合。
趨勢三、未來4G、5G新通訊技術(shù)的發(fā)明促進(jìn)3D玻璃在手機(jī)上的應(yīng)用，隨著4G、5G技術(shù)的發(fā)展，它會(huì)面臨電池以及頻段問題的困擾，無疑3D曲面玻璃會(huì)比較好能夠解決這個(gè)方面的問題。
趨勢四、隨著技術(shù)的發(fā)展，成本的降低也會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)3D玻璃的發(fā)展。很有可能3D曲面屏的手機(jī)，將在一段時(shí)間后進(jìn)入千元級(jí)入門機(jī)市場。
趨勢五、3D玻璃的曲面特色也符合其他3C產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求。3C產(chǎn)品設(shè)計(jì)如平板計(jì)算機(jī)，頭戴式VR設(shè)、智能手表、智能手環(huán)等可穿戴式智能產(chǎn)品，都會(huì)大大增加了它的應(yīng)用。
為什么玻璃背板與無線充電更配？
相對于金屬機(jī)殼，3D曲面玻璃的制造工藝更加復(fù)雜，其中涉及到許多新興的材料及加工工藝。那么，3D曲面玻璃到底還有哪些制造難關(guān)需要克服呢？據(jù)了解，3D玻璃加工的工藝有兩種，一種是把厚玻璃磨薄，邊緣留出弧形，另一種是熱成型。目前廠商基本都是采用熱成型工藝生產(chǎn)的。
科立視詹博士介紹了他們的3D曲面玻璃解決方案，包括高鋁玻璃薄板、3D熱彎成型技術(shù)、冷激光加工技術(shù)以及抗菌玻璃。
詹博士表示，根據(jù)2016年6月份IHS的報(bào)告，從2015年到2018年，整個(gè)手機(jī)用各外形保護(hù)玻璃的出貨量及市場份額均得到大幅度的上升。預(yù)計(jì)整個(gè)市場產(chǎn)值將達(dá)到12億3100萬美元。
值得一提的是，在手機(jī)產(chǎn)業(yè)大量采用玻璃材質(zhì)做背板之后，無線充電應(yīng)用可能激活。因?yàn)榻饘俦嘲鍥]辦法做無線充電，而對于塑料殼來說，很容易發(fā)熱而老話。從材料角度來看，玻璃和陶瓷機(jī)身更適合采用無線充電。
熱激光與冷激光的區(qū)別？
目前業(yè)界做3D曲面玻璃的主要方法有幾種：一種是通過氫氟酸進(jìn)行蝕刻。不過這種方式對環(huán)境和人體具有較大的傷害。
一種是通過熱彎+CNC的方式，這是目前業(yè)界主流的加工方式。不過這種方式在加工過后，邊緣會(huì)有很多的邊角，必須要經(jīng)過后處理，把這些邊角去除。
科立視的技術(shù)，采用傳統(tǒng)的熱彎成型加上iLS冷激光技術(shù)（有別于傳統(tǒng)的熱激光）。這種方式處理完以后，邊緣是非常光滑的，不需要再進(jìn)行后續(xù)處理。因?yàn)樗且粋€(gè)用超短脈沖的激光來做加工。
那么，冷激光和熱激光的區(qū)別在哪里呢？傳統(tǒng)認(rèn)為只要你的速度大于20ps的就稱為熱激光。
為什么要給3D玻璃蓋板抗菌處理？
據(jù)介紹，科立視的3D制造的流程與業(yè)界傳統(tǒng)的做法幾乎一樣。但是在3D玻璃成型完成之后，科立視就會(huì)進(jìn)行抗菌處理。科立視的抗菌方式是用離子交換的方式導(dǎo)入了雙離子，這也是國內(nèi)甚至全球第一家導(dǎo)入雙離子抗菌功能的玻璃。
為什么要進(jìn)行抗菌處理呢？智能手機(jī)上的觸摸屏細(xì)菌是很多的。圖中顯示的就是手機(jī)上的金黃色葡萄球菌和大腸桿菌。科立視的方式是導(dǎo)入雙抗菌離子到玻璃表面，區(qū)別于噴涂性的抗菌產(chǎn)品，及時(shí)刮磨也不會(huì)有損耗，可以維持持久的抗菌功效。
目前該技術(shù)已經(jīng)通過SGS的認(rèn)證，可以符合JIS Z 2801:2010的抗菌模型。在2015年1Q已申請抗菌玻璃產(chǎn)品專利。 詹博士表示，科立視第一條產(chǎn)線已經(jīng)在設(shè)計(jì)生產(chǎn)，而且總體良率達(dá)到業(yè)界水平。L2按計(jì)劃年底出玻璃，新配方KG-AL，性能明顯提升，預(yù)計(jì)明年Q1開始銷售。希望在今年年底全制程能力到2KK，迅速進(jìn)入3D玻璃蓋板市場。
在做抗菌的處理過程中，需要對3D玻璃蓋板進(jìn)行噴涂。表面處理廠商新力光董億祥先生表示，其產(chǎn)線采用柔性機(jī)器人噴涂裝備，采用低溫等離子和CO2干冰清洗，水滴角5~10度，能耗低30%VOC減30~50%,中波紅外線性控溫，視覺控制系統(tǒng)，自動(dòng)選擇產(chǎn)品型號(hào)對應(yīng)的噴涂工序并自動(dòng)光學(xué)檢測。
傳統(tǒng)的3D玻璃蓋板大都采用低溫等離子和CO2的清晰處理。活化：大幅提高表面的潤濕性能，形成活性的表面。清洗：去除灰塵和油污，精細(xì)清洗。涂層：通過表面涂層處理提供功能性的表面。提高表面的附著能力。提高表面粘接的可靠性和持久性，通過消靜電裝置去除工件所帶電荷，并吹掃浮沉，保證水滴角5-10°。
如何解決3D曲面玻璃的四大加工難題？
針對3D曲面玻璃的外形加工，專注于精密數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)械手、非標(biāo)專機(jī)自動(dòng)化、大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的遠(yuǎn)洋翔瑞總經(jīng)理毛國威表示。目前玻璃行業(yè)采用傳統(tǒng)的熱加工方式，普遍面臨“工藝復(fù)雜，成品率低、表面波紋與爆裂、人力成本高”等四大難題。
遠(yuǎn)洋翔瑞毛國威詳細(xì)介紹了3D玻璃外形加工工藝：
目前市場上主流的有兩種加工方法：第一類就是用CNC切削成型的方式加工。其生產(chǎn)效率主要受3D曲面蓋板玻璃的曲率半徑及產(chǎn)品高度影響。 第二類就是用CNC批量加工好2D平面玻璃，后再采用熱烤爐、石墨模具等熱彎設(shè)備與治具，把玻璃加熱到軟化點(diǎn)，通過自由貼合模具成型或模具壓力成型的方式來固定玻璃的3D曲面曲率后，再冷卻成粗坯，其后再用CNC加工成型，其生產(chǎn)效率更多的決定因素受限于熱彎設(shè)備的產(chǎn)能。
熱壓成型的原理是什么呢？首先在模具里面放置玻璃球，來頂住推板，把這個(gè)裝滿平板玻璃的模具送入加熱的爐子里面。它的熱成型的原理就是我們把玻璃置入模具里面，通過加熱再成型，最后慢慢冷卻，最后把它取出，是這樣一個(gè)過程。 采用熱成型的加工工藝，最大的難點(diǎn)和挑戰(zhàn)包括四個(gè)方面： 工藝的復(fù)雜，成品率低；表面波紋、爆裂問題；成型偏差的精度問題；人力成本高的問題。
針對這些問題，TPK采用的是一種新的解決方式。TPK的李裕文博士介紹了他們的“3D玻璃熔接技術(shù)方案”。“我們的技術(shù)不是熱彎的技術(shù)，而是融合技術(shù)。利用這個(gè)技術(shù)之后，仍然需要很多的纖細(xì)加工。我們的技術(shù)比較適合做很輕巧、精細(xì)的產(chǎn)品。”
李裕文博士表示，將不同厚度的玻璃疊層熔接成不同形態(tài)的3D曲面玻璃，在不改變現(xiàn)有的蓋板玻璃加工流程下，增加熔接工序后，就能生產(chǎn)3D曲面玻璃，可視區(qū)與原有的蓋板玻璃一樣完美顯示。
與一般的熱彎技術(shù)的玻璃只有兩邊彎曲不同，采用熔接技術(shù)可以做到三邊以及四邊彎曲。“我們基本上是把兩片玻璃做溶接，也就是用一個(gè)平板玻璃再加一個(gè)框，再加一個(gè)平板玻璃，兩片玻璃經(jīng)由溶接和制成，完美地融合在一起。” 那么這兩種不同工藝生產(chǎn)出來的3D玻璃，到底有什么區(qū)別呢？
李博士表示，采用熔接技術(shù)只在邊框加熱熔解，讓兩片玻璃熔在一起，所以玻璃的可視區(qū)可以保證完整的平整度，不會(huì)有熱彎玻璃形成的彎狀和水狀和凹凸點(diǎn)。
此外，熔接技術(shù)的玻璃材質(zhì)不受限制，大猩猩或者國產(chǎn)的熊貓等都可以用。尺寸方面不希望做得太大，大概是平板以下的尺寸。厚度就用現(xiàn)有的玻璃厚度，可以從0.55mm到2mm，0.7mm為最佳。3D曲面玻璃的高度在0.5至2mm，3D弧距在0.1-6mm。
“我們的產(chǎn)品不需要像熱彎玻璃需要開模具，這是我們最大的優(yōu)點(diǎn)，局部受熱，且未達(dá)到玻璃軟化點(diǎn)。”李博士表示。