我们来晚了！揭秘边框去无踪的“瀑布屏”背后，手机后盖加工技术演进分析
文 | 小C君 ·
来源 ：Deccan Chronicle、CINNO
全球首个“瀑布屏”真机：超大曲面率
从2017年开始，手机行业进入了全面屏时代，刘海屏、水滴屏、挖孔屏、升降全面屏、滑盖全面屏等等百花齐放，现在又一种新的全面屏形态横空出世：瀑布屏。
7月29日消息，OPPO副总裁沈义人公布了全球首款“瀑布屏”真机。
如图所示，OPPO瀑布屏拥有近乎100%屏占比，屏幕弯曲度达到了88°。对比Find X，OPPO瀑布屏的曲度更高，视觉效果更具冲击力。
而且OPPO瀑布屏的机身更为修长，考虑到Find X的屏幕纵横比为19.5:9，OPPO瀑布屏真机的比例有可能会比19.5:9更激进。
值得注意的是，OPPO瀑布屏真机正面没有前置摄像头，由此猜测它可能使用了屏下摄像头（也可能是升降镜头）。此前OPPO在上海MWC2019上公布了屏下摄像头技术，前置摄像头巧妙隐藏在屏幕下方，拉开了真全面屏时代的序幕。
遗憾的是，OPPO并未公布瀑布屏量产时间，不排除该机会在今年下半年量产上市的可能。
手机后盖技术路径演进
手机市场竞争激烈，各品牌公司除了在手机屏幕，处理器等核心部件上不断突破外，手机后盖设计和材质的运用同样成为了手机最大的差异化卖点。
塑料材质：根据CINNO Research统计，手机后盖材质的技术变革非常快速，2015年中国市场手机中塑料占据65%的市场份额。
塑料材质在手机史上有着非常漫长的使用历史，而且只要通过吹塑就能快速成型，同时塑料着色非常容易，可以做出品牌商想要的任意形状和色彩。
金属材质：当CNC金属加工技术的逐渐改进，生产金属手机的成本不断降低，许多厂商纷纷将手机的主要材质转向金属。塑料也只能沦落为低端千元手机的标配，辉煌的塑料手机历史也将告一段落。2016年金属材质手机后盖占据中国市场59%的份额，一举超越塑料占据主导地位。
2014年HTC 推出金属后盖的HTC M8, 开启了手机后盖金属化之路
玻璃材质：到2017年金属材质后盖进一步提升至75%的市占，金属材质似乎要一统天下，国内众多厂商开始大量投资进入这个领域。但是玻璃后盖的出现一下打破了金属后盖市场。
相比金属，玻璃有一种温润如玉的感觉，让整个手机的档次感瞬间提升很多，而且玻璃还能够进行眩光处理，这样就能让他产生其他颜色。这一点是金属做不出来的。而且玻璃的档次摸起来也也比金属的高的很多，质感也会好的很多。
在2010年就实现双面玻璃设计的iPhone 4
同时，随着通信技术的不断发展，未来5G毫米波通信、5G天线设计，对手机机壳材料的要求也越发严苛。5G走的是毫米波，对金属很敏感，如果5G手机使用金属机壳，那么会直接屏蔽信号。因此手机后盖的主流从金属转向了质感更好的玻璃。
三星Galaxy Note 5的3D曲面玻璃后盖
根据CINNO Research统计，短短2年时间，玻璃后盖渗透率就从2017年的15%提升至2019年Q2的56%。
在玻璃材质细分领域，为了满足手机造型美感的需求以及最大化利用柔性AMOLED屏可挠的特性，玻璃后盖由传统的2D平面发展出了边缘弯折的2.5D,整体曲面的3D后盖，以及最新的3.5D后盖。根据CINNO Research数据，19年Q2 3D后盖整体占有率达到66%, 未来随着加工工艺的成熟成本的下降将进一步提升渗透率。
复合板材质：塑料材质后盖随着工艺的进步，又回到了市场主流。目前，3D复合板材手机盖板已经成为新的热点。通过超高压气体成型机，再配上目前的塑料纹理技术，在视觉上面足以满足手机颜值控对于手机“颜值”的要求。特别是在千元旗舰机的市场，或将成为新宠。并且，完全满足5G通信对信号的射频要求。在2019年Q2, 塑料材质后盖手机占据了38%的市场，和玻璃一起几乎将金属踢出了手机后盖市场。
陶瓷材质：由于陶瓷材料具备硬度高，耐磨损、高亮等优点，用在手机背板、指纹识别等方面，显得十分的美观大方，尤其是在市场趋向于5G高速及无线充电时代，陶瓷材料制成手机后盖，相对于金属、塑料等材质，仅仅不会屏蔽信号这一项优势便已经成为了最佳的选择，何况陶瓷材质在硬度方面，可媲美蓝宝石。然而由于技术门槛高，成本较高，陶瓷材料后期加工想达到手机后盖精细化的要求依然十分困难，目前产能也正处于爬坡阶段，未能完全满足于市场需求，这也是陶瓷手机后盖还未能大范围推广开来的主要原因。目前仅有小米，一加，Essential采用陶瓷后盖的量产方案。
最新手机后盖和CNC加工工艺分析
从金属到3D玻璃搭配金属中框方案再到未来最新的3.5D方案技术趋势，加工工艺路线一直在演变，CNC精密加工一直扮演着至关重要的角色。
瀑布屏，3.5D玻璃后盖加工工艺
3.5D玻璃采用了关键的玻璃熔融粘接技术（Fusion bonding）和CNC精雕工艺，通过长时间抛光后，再内腔喷涂上色等一系列复杂工艺，实现了流畅衔接的“真一体化”外观。
把两片分离的玻璃加热至熔融状态，然后进行拼接，再冷却，CNC，抛光等，最后实现3.5D的形状。显然，熔融粘接方法可以实现更小的弯曲半径，以及许多难以想象的弯角设计（例如内侧直角），这是热弯成型方法无法实现的。此外，这种方法可以实现更大尺寸（> 7”）的3.5D保护玻璃，以及许多不同品牌保护玻璃的拼接。例如，有大猩猩玻璃和Dragontrail玻璃的拼接，大猩猩玻璃和Xensation玻璃的拼接; 甚至玻璃和陶瓷的拼接，或玻璃和蓝宝石。但该工艺的缺点是工艺复杂，生产周期慢，效率低。而且最令人担忧的是拼接部位的强度。因此，是否可以继续沿用现在3D玻璃加工路线，即CNC精雕搭配热弯的工艺同样在开发中。
3D玻璃+金属中框
手机3D玻璃盖板生产加工工艺的流程主要包括：工程→开料开孔→精雕→研磨→清洗→热弯→抛光→检测→钢化→开模→UV转印→镀膜（PVD）→印刷（丝印／喷涂）→镭雕→检包→贴合→包装等，工艺流程长，品质要求高，良率低。
其中玻璃本身需要用到2次CNC加工，同时热弯的石墨模具也需要用到CNC加工。
一、工程
确认客户图纸是否可以生产，制作本厂图纸及菲林，并确认流程。
二、 CNC开料
材料要求：玻璃材料必须是3D曲面玻璃材质。
板材玻璃在进入深加工作业时，第一道工序就是按照客户的图纸尺寸要求，进行加工余量放量后（一般单边留0.1mm余量），把数据输入到玻璃基板CNC切割机里进行粗坯制作，俗称开料。
注意事项：玻璃切割机需能够高效的进行直线、圆孔、曲线切割，这样可大量节省后续盖板玻璃CNC成型、抛光等工序的加工时间，对盖板玻璃行业提高生产效率，降低生产成本有着十分积极的意义。
三、 CNC精雕玻璃（磨边）
CNC精雕玻璃是采用精雕机砂轮槽对毛坯玻璃进行磨边，去除余量；并通过钻头将玻璃原料进行倒边和钻孔，用细砂轮对外形及摄像头孔精加工，以满足最终成品要求。加工精度达0.01mm
四、研磨抛光
加入抛光粉，通过研具在一定压力下与加工面作复杂的相对运动，将玻璃原料磨至要求厚度，并抛光成表面镜面效果。
五、清洗
不同加工企业清洗工艺时段不同，一般在磨边之后需清洗，然后再次打磨抛光。
主要清洗掉表面残留废渣，一般采用超声波清洗。
六、热弯工艺
热弯工艺是3D玻璃制程中最核心的工艺之一，也是难点之一。
精雕好外形和孔的玻璃放置在石墨模具中，再将模具放进热弯机中，经过预热、压型、冷却，玻璃在模具中成型成曲面玻璃。
玻璃热弯模具一般使用的是石墨材料。
石墨热弯模具制造流程
第一步，选择合适石墨纯度高和石墨密度高的石墨材料
第二步．石墨材料在切料房切好了之后进入CNC电脑锣加工中心迚行成型雕刻。
第三步．模具成型之后就可以拿到抛光机上进行最后的石墨抛光，抛光完成，经过三次元检测仪尺寸检验，即可投入生产。
七、双面扫光
玻璃经热弯后，产品表面须经抛光，以达通透无瑕疵。
八、质量检测
3D玻璃检测需要根据工艺要求。一般需检测两次，钢化前一次外观和尺寸，钢化后有应力释放延展曲变，应该再次进行外观和翘曲变形监测。
九、化学强化
采用高纯度的硝酸钾溶液及搭配的催化剂混合，一般4-6小时450℃高温钢化处理。
其原理是：玻璃结构表面的钾离子和钠离子进行离子交换而形成强化层。硬度可达7H，提高玻璃的防划伤，抗冲击等能力。
十、设计开模
提供（依据）与客户（终端）希望达到的3D纹理（或炫光）效果设计，制作UV转印模具。
十一、UV转印（加纹理）
UV转印通俗点说是加纹理，这里指的是GDF工艺，将纹理或数码图文转印到玻璃防爆膜上（一般为PET材质），转印过程中无像素损失。
注：GDM工艺指的是直接UV转印到玻璃盖板上，直接印在玻璃上的效果比GDF差，缺乏深邃感。
十二、镀膜（PVD）
镀膜目的是防止指纹及油污不易粘附且轻易擦除。表面顺滑，手感舒适，不易刮花。增加玻璃表面耐磨性。
具体防指纹处理工艺流程如下：
1. 前处理：使用弱碱性清洗剂或溶剂去除基材表面油分、水分等污迹，通过超声波清洗效果更好；
2. 将AF药液镀在产品表面成膜；
3. 烘烤：喷涂后取出玻璃，放入烤箱（120℃，30min），视具体要求及产品情况调整至最佳；
4.经过PVD加工后转丝印印刷
十三、丝印／喷涂
制网版，调油墨，辅以定位治具，将字符印在产品凹面。烤干，上治具，调漆，钛晶黑／陶瓷白，往复喷涂。烤干。
十四、镭雕
加工好的膜片送往镭雕机进行精雕，按照图纸要求切边钻孔，保证贴合时与玻璃尺寸完全一致，误差控制在纳米级。
十五、检包
镭雕加工后的膜片经过全检、清洁、包装整齐后可以进行贴合加工了。
十六、贴合
这一工艺是将已经装饰好的防爆膜与玻璃盖板贴合。
十七、贴保护膜
十八、包装
将效果处理完成且达到客户要求的产品进行清洗、检验、包装，包装时用低粘保护膜包装，覆膜时不能有气泡现象。
手机金属中框加工工艺:
金属中框的加工流程如下，高度依赖于高效高精度的CNC精密加工设备。
第一步，CNC开粗
将金属板材冲压出的金属中框毛坯定位，定位后粗铣出内腔结构、与夹具结合的定位柱、铣去外部大部分冗余材料。
第二步，T处理
T处理，纳米成型技术：酸性溶液浸泡，在金属表面腐蚀成蜂窝孔，增强后续金属与塑胶的结合强度。
第三步，纳米注塑
纳米注塑是金属与塑料以纳米技术结合的工法。先将金属表面经过纳米化处理后，塑料直接射出成型在金属表面，让金属与塑料可以一体成形。
第四步，CNC精加工
对部件外部结构、外表面、侧边弧度等进行精铣。
第五步，CNC钻孔
对侧边按键孔位及耳机孔位等进行加工。
第六步，CNC磨边
做出高光C角。
第七步，阳极氧化处理
阳极氧化是通过铝表面形成规整的氧化铝纳米孔，再将颜料放进孔内，封孔处理即得到色彩多样的手机中框。
最后经过CNC去除辅助结构，得到颜色多样，工艺精美的手机金属中框。
对话久久精工
CINNO Research有幸受邀参访深圳的久久精工科技园，采访了久久精工总经理廖艺龙先生，进行了深入交流。
以下为专访内容:
1. 介绍下久久主要发展历程，创办久久的初衷，目前的营运状况，（生产基地,产能..)以及未来规划
答: 久久精工是在2012年由袁层威先生于深圳创建的。创立之初即瞄准了中国电子行业精密加工市场。目前公司在深圳设有前期研发中心，在东莞设有久久精工科技园，为公司主要生产基地以及应用研发中心。目前公司CNC设备年产量在3000-4000台左右。
公司在成立初期主要从事金属按键加工等小配件金属加工，后在手机后盖由塑胶转向金属的过程中公司抓住机遇成功转型进入手机领域，并且开发了OGS触控玻璃精密加工设备。虽然OGS技术未能成为市场主流，但是公司在OGS阶段积累的玻璃精密加工经验，帮助公司在手机全面屏进程中，即LCD显示屏U槽/V槽以及开孔工艺技术演进中占据了领先优势。目前公司全面屏精密加工产品已大量出货给国内主要面板厂以及后段配套加工厂，得到了客户的广泛好评。
同时，随着手机后盖的技术变更，公司持续和品牌紧密联系，在金属加工，3D玻璃加工以及目前复合板，5G塑胶注塑后加工工艺方面均有深厚的积累和布局。
2. 请介绍一下久久核心竞争力技术:
久久精工的企业文化是诚信，创新，共赢，因此重研发，重创新，持续进行微创新是久久的核心竞争力。
具体来说，首先，由于精密加工业市场敏感度高，我们不能始终以单一产品单一市场维持公司运营，因此研发创新至关重要，帮助我们不断拓展新的应用领域，可以始终抓住市场新热点，享受新技术的红利而不是在单一产品上做恶性竞争。
其次是生产环节的掌握。CNC设备作为精密加工设备，其设备核心规格即精度，影响精度的环节非常多，零部件稳定度，组装的精细度等等。我们制定了非常完整的标准化作业流程，采用分段细分管控的方式控制好每一个步序的组装精度，并辅以完整的检验手段对每条设备进行严格检查，以保障我们制造的每台设备都可以达到客户的要求。
久久精工的核心竞争力同样体现在我们的技术储备上。目前，我们有30%以上的研发团队，在各种材质的精密加工上，玻璃类（功能片/显示玻璃等），塑胶，五金，复合板材，不锈钢，合金类，陶瓷类已全面布局。并且在和CNC设备相关的在线检测CCD，激光扫平面度，探针平面度，四轴/五轴技术，车铣复合，钻铣复合技术等方面均有深厚积累和应用经验，正在以手机市场为基础，积极向汽车领域，军工，通讯配件领域发展。
3. 久久精工在显示产业取得的成绩及相关布局
久久精工是最早参与全面屏设备开发的公司，目前我们的全面屏加工产品已进入多家大型面板企业如欧菲光，华星光电，龙腾，国显（维信诺）等。并且我们的3D玻璃以及金属机壳加工设备同样被蓝思，领益，欧菲光，联创等知名企业采用。经过多年的发展，公司产品已经被市场广泛认可。
特别是公司最新TFT全面屏智能研磨切割一体化自动线项目，打破了CNC设备单机布局效率低下，自动化程度低人力需求大等弊端，首次将自动上下料机、CNC精雕机、物料搬运系统、清洗机和AOI等多种功能性设备串联成Inline自动线。这在业内尚属首次开发，满足了当前全面屏玻璃制品智能生产加工的要求。目前该自动线对应3”-8”全面屏产品各种形状的加工需求，可以达到综合良品率:99.6%以上（排除刀具磨损、调机、人为等非正常损耗）；整线节拍7秒以下（基于加工LCD屏幕4R+1U）。
CNC自动线布局图
CNC自动线精雕机单元配置
CNC自动线实物图
自动线项目的开发成功，在业内实现了多项第一，充分体现了久久精工在显示产业玻璃精密加工方面的核心竞争力
1) 在业界首次构建TFT全面屏智能研磨切割一体化自动线，提供全面屏屏幕切割研磨全工艺链解决方案
2) 在业界首次提出8台以上(含)精雕机的联机生产方案，实现高品位全面屏产品的“自动化”
3) 在业界首次由精雕机设备商整合多种不同功能类型设备，包括精雕机、清洗设备、光学检测设备以及自动化设备等，涉及技术种类多、跨越学科领域广，整合难度大。
最后，我们同时开发了智能人机交互与智能追溯作业软件系统，满足面板厂操作便利并且数据可追踪的要求。
4. 久久精工在玻璃精密加工领域面临其余技术特别是激光切割技术的竞争
CNC的优势则是崩边量优于激光，在打孔工艺，U/V槽加工中其加工强度优于激光；对于激光等新技术的竞争，我们认为两者都市场广阔，两者可以在各自的优势领域长期共存发展，事实上现在很多加工工艺已经是激光和CNC两者配合使用，既提高了生产效率又可以保证加工强度。
5. 3D盖板玻璃，陶瓷盖板等对CNC技术的要求
3D形状玻璃盖板主要涉及技术有CNC 激光在线扫曲率，滚刀角度自动调整等，目前久久在这方面技术均已成熟。对于未来最新的3.5D以及瀑布屏等热点方向，以及陶瓷盖板等新材质，我们同样会和下游客户紧密合作，凭借久久强大的研发能力和创新能力，为客户提供完善的解决方案。
关于久久精工
深圳市久久犇自动化设备股份有限公司于 2012年正式创立，现拥有2万平方米独立科技园，致力于精雕数控机床技术的钻研。公司自成立以来，着力构建优秀的管理、研发、生产、营销团队，不断积累技术实力和生产能力，先后申获了60多项数控研究专利，形成了玻璃精雕系列、复合板材加工系列、五金精雕系列、钻铣复合系列、智能雕铣高光系列、五轴智能雕铣系列、智能视觉对位CCD系列、全自动生产线等八大系列，产品涵盖三十多种不同型号的设备，广泛应用于各个领域：3C通讯、智能穿戴、智能汽车、高端卫浴、医疗用品等行业。
公司主要产品
公司首次推出的TFT全面屏智能研磨切割一体化自动线
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