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手机塑胶外壳趋势火爆!10大工艺助力其蓬勃发展

Diudi CMF设计军团号 2022-12-13

CMF设计军团 · 中国设计界最为专注的CMF原创型研究平台





5G时代即将来临,非金属外壳成功取代金属,未来,高端及旗舰机型以玻璃、陶瓷盖板为主,而中低端机型则以塑胶外壳为主。塑胶这里目前主要有四大工艺:普通注塑成型、复合板材(PC、PMMA)高压成型、IMT及透明PC注塑压缩成型。2019年,塑胶外壳的市占率有望突破60%,与玻璃盖板二分天下。


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塑胶外壳崛起,同时也带动了相关外壳成型及表面处理工艺的火爆发展,今天我们来看一下5G时代,助力手机塑胶盖板蓬勃发展的10大工艺。


图 手机外壳,拍摄于孚星光电展台



一、高压成型

 

复合材料盖板(PC、PMMA)的发展从去年就已经开始了,最开始的时候部分终端企业在外壳装饰条及电池盖上采用这种材料,后来逐渐过渡到手机后盖,成为了业内新的研究热点。它是通过PMMA和PC共挤制得(区别于塑料合金),包括PMMA层和PC层。既具有PC片材的韧性,能耐受更大强度的冲击,又具备亚克力加硬后的表面硬度,是手机外壳材质的优质选择之一。经过纹理制作等装饰工艺,能得到很好的流光炫彩的玻璃效果。


图 vivo Z1,2018年发布,复合材料盖板


这种盖板的成型工艺流程是先进行表面处理,然后再成型加工,最后做成3D曲面结构。主要工艺包括:印刷logo、UV转印(纹理加工)、镀膜(做颜色)、丝印等印刷底色、高压成型、加硬处理、冲切、包装等。其中高压成型是整个全制程中的关键环节,将直接影响产品的平面度及后加工尺寸精度,也是目前产能的主要瓶颈。


图 高压复合成型工艺流程


图 重点工序管控,来源于广东劲胜


2018年部分复合材料盖板手机一览


品牌

型号

发布时间

工艺

OPPO

realme 1

201805

复合板材+UV转印+光学镀膜

vivo

Z1

201805

复合板材+UV转印+光学镀膜

vivo

Y83

201805

复合板材+UV转印+光学镀膜

vivo

Y85

201803

复合板材+UV转印+光学镀膜


目前做复合板材加工厂商有汇诚塑胶、威博精密、阿特斯、景丰塑胶、通达集团、兆奕科技、比亚迪、东莞捷荣等企业。



二、IMT

 

进入2018年以来,一种双层纹理工艺(3D光学纹理+PVD)让塑胶外壳大火,随着oppo、华为等纷纷采用,IMT塑胶外壳崛起于中低端市场,但由于产能受限等原因,IMT外壳并未呈现爆发式增长。


图 OPPO K1 渐变色后盖


模内注塑转印IMT(Inner Molding Translate label)简单的理解就是模内嵌件注塑IML(Inner Molding Label)的膜片制作+模内转印注塑IMR(Inner molding Roller)的转印技术综合并延伸而成的新工艺。


图 IMT工艺流程


新IMT工艺结合目前最流行的3D光学纹理+PVD的装饰工法,与传统相比颜值更高,弧度更大。新IMT工艺的出现将替代目前行业中的喷油,UV罩光,电镀,真空彩镀,丝印,移印与转印等工艺,这种工艺既实现了三维立体,色彩渐变,R角等不规则产品外观装饰效果,同时也给外观工艺设计行业提供了更好的创新与平台。目前在日本,德国技术比较超前。


图 IMT双层3D光学纹理膜片(来源好年璟科技)


图 结构图


2018年部分复合材料盖板手机一览


品牌

型号

上市时间

工艺

华为

畅想8

201803

IMT

OPPO

K1

201809

IMT

OPPO

F7

201803

IMT

OPPO

A79

201711

IMT



三、PC注塑压缩成型


透明PC注塑仿玻璃盖板作为塑胶外壳的第四种方案(前三种分别为:普通注塑喷涂、复合板材高压成型、IMT工艺),因其具备盖板抗冲击强度高、成本低等特点,越来越受到产业链的关注,有望成为2019年主流的手机背盖方案,业内普遍认为,这种盖板方案未来可以与复合材料盖板分割中低端塑胶外壳市场。据了解,OPPO已经有该工艺机型量产

 

图 注塑压缩手机背盖,来源于明智超精密科技


注射压缩成型是指热塑性聚合物熔体进入略有开放的模具,同时或随后进行短行程合模压缩。这种短行程合模压缩可以通过机器或通过模具中的冲压完成,是传统注塑成型的高级形式,结合了射出成型和压缩成型两种技术,相比于传统注塑工艺而言,具备较低保压压力、产品更低残余应力等特点。注塑压缩成型PC背盖能在厚度上达成对标玻璃,而不需增加整机厚度或外观做妥协牺牲,正在被越来越多的厂家导入开发。


图 注塑PC背盖工序


目前,三景、通达、兆奕、捷荣、富士康、比亚迪、欣旺达、东方亮彩等加工厂商纷纷布局透明PC注塑手机背盖。



四、IME


将印刷电子技术和IMD整合,把高性能电子浆料印刷在IMD薄膜上,把电路、触控、天线、LED、IC等集中在一个部件,3D造型,厚度只有2毫米。进一步扩大了设计自由度,节省了装配时间、成本,使产品更小、更轻薄。由此产生了一门新的工艺:3D IME(3D In-Mold Electronics),即三维模内电子工艺。IME是IMD工艺的下一步延展

 


3D IME用于新能源汽车、飞机、家电、消费电子等产业领域,是“智能皮肤”或“电子皮肤”关键技术。

 

3D IME技术是在IMD和立体电路技术基础上发展起来的创新工艺,是裸露的“立体电路”的薄膜化表面装饰技术,由此,塑胶产品赋予了电子功能,塑胶与电子构成不可分的3D MID技术(三维模塑),目前是汽车内饰中热点技术,汽车制造商用此提升产品档次。


图 电路制造在膜或者塑胶上,来源于微航电子



五、LDS工艺

 

5G时代即将来临,天线数量更多且更复杂,天线技术是业内主攻的方向之一,LDS技术的原理是把含有金属成分的塑胶外壳,通过镭射激发其金属粒子,并以环保电镀技术把铜片浮现在塑胶之上,此铜片可于三维空间并把手机外壳直接变成天线接收讯号。

 


LDS技术制作流程为:天线及结构件一体化设计→注塑→镭雕→化镀→射频测试→表面处理→组装/后期装饰等。

 



六、喷涂

 

喷涂是通过喷枪使油漆雾化,涂覆于物体表面的加工方法。可以在各种基体上获得具有耐磨、耐蚀、隔热、导电、绝缘、密封、润滑以及其他特殊机械的物理、化学性能的涂层。应用范围非常广泛,属于传统工艺,手机塑胶外壳的加硬处理就有采用喷涂工艺实现。

 

随着消费者对手机外观要求的不断提高,喷涂工艺也在不断升级,进入2018年,渐变色成为了手机后盖主流的色彩趋势,渐变喷涂工艺由于易量产、良率高、成本低等特点,特别适合目前中低端机型中正在崛起的塑胶外壳(复合板材、IMT及透明PC注塑)。


图 手机塑胶外壳盖板,拍摄于孚星光电展台


渐变色喷涂则是利用两种以上的颜色涂料的喷涂设备,通过改造设备结构,能够让一种颜色缓缓过渡到另一种颜色,形成新的装饰效果,可以做到类似PVD镀膜加工形成的渐变色效果,设备操作比较简单,效率较高。

 

图 手机塑胶外壳,拍摄于崯涛油墨展台



七、UV纹理转印


随着消费者对于外观品质的要求不断提高,纹理装饰变得越来越重要,特别是配合3D曲面结构及主流的色彩装饰,可以更好的将光影变幻的效果呈现出来,让手机外观品质进一步提升,是仿玻璃工艺中非常重要的一环

 

图 纹理技术配合渐变色的外观效果呈现,拍摄于捷荣技术展台


UV转印工艺是采用UV胶水在紫外光固的情况下,通过固化的现象来复制细微的纹理结构的工艺,UV转印将各种纹路通过UV转印工艺从模具上转印到PET或复合板材上,从而做出CD纹、拉丝纹、雾面、亮面纹等效果,并保证纹路效果的完整性以及玻璃的完好性。被广泛用于复合材料盖板、膜片等。


图 纹理技术外观效果呈现,拍摄于捷荣技术展台



八、3D真空贴合

 

3D贴合原本是3D玻璃盖板制程中的重要一环,一般是指盖板与防爆膜的贴合,未来塑胶盖板的崛起,并不过多影响这一工艺的发展,比如目前火爆的复合材料盖板和即将大火的透明PC注塑盖板,都离不开贴合工艺,很多企业都纷纷推出了专用的贴合机。


图 承熹专用贴合机


塑胶外壳的3D真空贴合工艺流程如下:



3D曲面贴合视频:



据了解,目前有做贴合设备的企业有德派精密机械、承熹、普天达、大族激光、蓝狐思谷、希盟自动化、航林机械等。

 


九、塑胶加硬

 

塑胶加硬是指塑胶表面硬化涂层处理(Hardcoating)。通过淋涂、喷涂、浸涂等涂覆方式在产品表面涂装一层涂料,经加热或紫外(UV)/照射电子线(EB)照射固化后,在其表面生成一层微米级的功能涂层膜。这是塑胶外壳全制程工艺中重要的一环,跟玻璃盖板的钢化工艺性质一样,为了增强塑胶外壳表面硬度,改善产品耐刮擦效果,同时经过硬化处理后,可以降低手机盖板加工难度,进而降本。

 


复合板材加硬生产线实拍



目前做加硬的厂商有旭成光电、龙华光电薄膜、富田精密、宏旭光电、汇万川、旭龙光电、惠之星等。



十、PVD镀膜


这种表面装饰工艺可以说是目前应用最为广泛的工艺之一了,特别是在手机行业,塑胶外壳、陶瓷外壳及玻璃外壳大多都离不开这种工艺。由于篇幅有限,这里不过多介绍。


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THE  END

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