从形状上,3D由于具有良好的弧度握持感已慢慢代替2.5D。3D玻璃工艺已经非常成熟,但由于成本相对较高,许多手机生产商采用3D复合板材(PC+PMMA)方案代替玻璃方案。
目前手机中的中框结构一般包括两个部分,一是外部的边框,二是边框包围的内部板件。低端手机外部边框一般采用塑胶,比如PC+GF、PA+GF或PBT甚至PPS+GF;高端手机一般采用金属,可以使得手机的机身强度和导热性能大幅提升,并且能够增加质感。而为了防止信号屏蔽问题,在外框与中框之间一般要模内注塑塑胶材料。
将后盖固定到中框的胶粘剂实际接触的表面主要是塑胶表面,也有部分金属表面。由于手机后盖直接与外界接触,容易受到各种外界力的作用,所以后盖粘接用的胶粘剂要求较高。
它要求手机整机组装后经历低温贮存(-40℃)、高温贮存(70℃)、高低温循环(-40℃~70℃)、高低温冲击(-40℃~70℃)、高温高湿(60℃,90%)、定向跌落(1m或1.5m高度,6面4角2个循环)及滚筒跌落(0.5m或1m跌落相应次数)后,后盖与中框仍然粘接牢固,不会发生明显起翘、分离。除此之外,有些高端机型需要达到较高的防尘防水等级,比如IP68。除了粘接可靠外,手机厂商还要求胶粘剂易返工移除。
定向跌落试验机、滚筒跌落试验机
根据手机设计的需求,设计者会采用各种不同的粘接方案。
2.5D玻璃后盖通过泡棉胶带粘接在中框表面。这种设计是第一代手机后盖粘接方案代替卡扣方案,好处是让手机厚度得到减薄;为了减小信号屏蔽,用玻璃材质代替之前的金属。但随之带来的缺点是不好拆卸以及跌落时容易碎裂。
有些设计采用将2.5D或3D塑胶板材通过胶带粘接到塑胶卡扣框表面,再将塑胶卡扣框固定到中框。这样做的好处是有利于后盖的拆卸,但会增加手机厚度。高端手机为了达到手机手感、质感、厚度的要求,一般采用将3D玻璃后盖通过胶带粘接在中框表面的方案。
手机后盖粘接用胶粘剂没有遮光要求,但不能影响手机外观,所以一般采用黑色。厚度一般为0.25~0.4mm,通常为0.25mm/0.3mm/0.35mm/0.4mm。最近出现的Unibody工艺,即PC注塑手机后盖及中框一体化可能会导致胶带的厚度进一步增加。粘接宽度相对较宽,一般为1~2.5mm,有返工维修的需求。有的设计者为了粘接的可靠性采用胶水方案,比如采用双组分丙烯酸胶水方案。大部分设计者选择胶带方案。对于2.5D玻璃后盖的粘接,采用一般的泡棉胶带可以达到要求,但由于PE泡棉胶带内聚强度较低,定向跌落时容易内聚破坏,造成玻璃破碎率较高。3D设计会使后盖与中框之间的空隙公差较大,存在后盖起翘变形和密封性较差的风险,所以需要胶带具有非常好的抗起翘性能和贴服密封性能。一般采用PE泡棉双面胶带或VHB胶带。胶带的抗起翘性能与面胶的设计与泡棉的选择都有关。
PE泡棉双面胶带或VHB胶带都具有较好的贴服性,保证在粘接界面的密封,但前者为开孔泡棉,后者为闭孔泡棉,后者具有更好的本体密封性。两者都具有较好的缓冲性能,但前者由于内聚力较差,在跌落过程中容易分层失效。后者内聚力更好,保证在跌落过程中不会内聚破坏,并且后者在返工时可以干净移除,而前者几乎不能干净移除。
如果采用后盖粘接在塑胶框表面,塑料框与中框仍然采用卡扣方式固定的方案,除了以上的要求之外,需要胶带具有较强的剪切强度,因为在后盖与塑胶框粘接过程中,塑胶框会发生较大的形变,胶带会受到较强的剪切力,如果剪切力较小就会导致后盖与塑胶框之间的空隙较大,影响手机外观。有些设计者采用胶水方案,比如PUR热熔胶,它需要通过专门的点胶机,在加热的状态下点到塑胶框上,吸收湿气,再贴合后盖,随后放入压合制具中保压2~4小时,才算初步粘接完成,后续胶水会继续固化,这种方案效率相对较低。
图片来源:《粘接》
有人说,2020年是5G的时代,在5G技术迅速发展,5G基站加快建设的同时,各种智能手机零部件材料也在不断发展,同时对智能手机中的各种粘接方案提出更高的要求,后盖粘接也不例外。手机厂商也必须紧跟手机设计周期,设计出满足甚至超越客户期望的胶粘剂来满足需求。
*内容摘自《粘接》2020年第2期
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