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行业新闻

手机后盖粘接中的胶粘剂应用

  今天智能手机已经成为人类日常生活中不可或缺的一部分。调研机构Canalys预计,2019年智能手机出货量将同比下降3.1%~13.5亿部,主要由于不确定因素普遍存在。随着5G手机换机潮的到来,Canalys预测2020年智能手机将实现正增长,预计全球出货量将回升至13.9亿部,同比增长3.4%。

5g手机应用

  为了降低手机厚度,手机设计者采用的方案之一就是将后盖与中框采用粘接的方案代替之前的卡扣设计,当然,根据手机设计的需要,粘接的方案也不尽相同。

  从材质上看,目前手机后盖的材质以玻璃、塑胶为主,陶瓷为辅,小众品种皮革、碳纤维等。陶瓷作为新兴的后盖材料,具有优异的外观/手感,但因为成本高,良率低,易碎等问题限制了大量的应用。通过共挤技术制备的PC+PMMA复合板材具有优异的外观/硬度等特点,是目前代替玻璃的最佳方案,作为后盖已经大量应用,但目前产能受限,产品易变形,良率低,投资风险大,工艺提升和降成本空间不大。塑胶板材在工艺过程造成的内部应力以及形变量对于后盖粘接有较大影响,如果内部应力较大,形变量较大,对于胶带的抗起翘性能有较高要求。

  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。

5G手机

  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。

手机测试

  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。

5G

  随着5G时代的到来,智能手机的各种零部件材料会发生很大的变化,同时对智能手机中的各种粘接方案提出新的要求,后盖粘接也不例外,我们必须紧跟新的手机设计周期,设计出能满足甚至超越客户期望的胶粘剂来满足粘接的要求。

        文章转载:粘接》2020年第2期

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