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渐变色工艺揭秘

 渐变色工艺揭秘

   作为华为品牌下的高端时尚旗舰,P系列在ID设计上一直都倾注了极大的心力,并一次又一次地验证了P系列独有的时尚嗅觉。
华为P30系列沿用了P20系列的渐变结构色设计,并再一次挑战了结构渐变色的全新表达。
其中大热的“天空之境”的成功开发,首创真空光学溅镀工艺和由昆山海斯电子有限公司设计开发的最新的inkjet微米级喷墨打印工艺这两项关键技术

一、3D玻璃的工艺流程:

如上标识三个制程涉及到渐变色的关键制程,如下为渐变色的膜层结构:
二、首次应用OC0技术,盖板强度提升30%以上
为什么镀膜前要先喷一层有机硅物质?
因为镀膜工艺是单面内腔镀膜,膜层表现为表面张力,之前白片玻璃强化后的压应力平衡受到破坏,另玻璃两面受力不平衡,这样会导致四杆弯和落球冲击测试强度急剧下降。如下图为受力分析图。
该涂层作用:增强玻璃的强度,抵消镀膜层产生的内应力,提升玻璃盖板强度。
该有机硅涂层有什么技术难点?
该有机硅涂层难度在于膜厚要严格控制在1-2um内,透明隐形,光滑平整透亮,对光反射没有彩虹纹。
为了解决此问题,昆山海斯电子有限公司和玻璃盖板厂及终端用户从2016年开始,经过近两年的技术攻关,采用自主研发应用的OC0技术,将盖板玻璃的强度提升30%以上,让手机前后玻璃盖板美得更持久。这是OC0技术在国产手机上的首次应用,同时也是OC0技术在3D玻璃上的首次应用,开创了行业先河。昆山海斯从2016年开始研发,将喷墨打印技术应用于手机玻璃盖板,2017年上市的iPhone8就有采用昆山海斯技术的产品。昆山海斯专注于喷墨技术十余年,在喷墨技术的应用方面,坚持创新,做好技术储备沉积。这次助力国内创新标杆企业华为新款手机的发布也是水到渠成。
图 镀膜后玻璃受力分析图
三、渐变色镀膜原理及过程
1. 镀膜原理:
物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)技术表示在真空条件下,采用物理方法,将材料源--固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子,并通过低压气体(或等离子体)过程,在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。
物理气相沉积的主要方法有:真空蒸镀、溅射镀膜、等离子体镀膜、离子镀膜等。如下为几种镀膜方式优劣对比,可以得出溅射镀膜要优于其他镀膜方式。
图 PVD镀膜方式对比
华为P30系列的极光色工艺即是采用溅射镀膜实现,但在工艺和靶材上都进行了创新改进。在镀炉空间内,用超高速度的电子轰击特定的靶材,并采用某种特定的遮罩,将一部分离子云遮住,只让另一部分的离子云附着在玻璃表面,形成一层极薄的纳米镀层。通过控制镀层的厚度,形成纳米级的厚度差别,再喷上底色,就实现了充满神秘感的极光色。
图 磁控溅射镀膜原理
2. 工艺流程:
镀前处理→装炉→抽真空→洗靶及离子清洗→镀膜→冷却出炉→后处理
做渐变色镀膜时,会在靶材和工件的中间增加一个挡板(MASK),MASK大的区域对应的位置沉积的膜厚少,MASK小的地方沉积的厚度多。如下图
图 靶材和工件的中间增加一个挡板(MASK)示意图
a、b、c三点的成膜角度∠A> ∠B> ∠C,成膜区与蒸发源的距离da<db<dc,最终导致a、b、c三点的厚度显著不一样,三点的成膜区的厚度不同,宏观结果即反射后透过的光出现差异,形成彩虹色效果。如下图
图 由于距离不同,成膜区的厚度不同,导致呈现不同颜色(渐变色)
四、inkjet微米级喷墨打印工艺:
白片镀膜后,在内腔通过喷墨打印工艺进行喷涂底色,传统的喷涂和丝印工艺均不能满足要求。喷涂由于是气压驱动油墨,将油墨气化喷在承印物表面,无法做到按需喷印。由于墨滴体积大小不一,也会造成膜厚的不均一。由于采用了曲面玻璃,丝网无法做到全接触,所以丝印也无法满足需求。而且这两种工艺都会造成油墨的浪费。喷墨打印采用非接触式印刷,每个喷头有几千个喷嘴,通过调整加载在压电陶瓷上的电压,以KHz的频率将皮升级的墨滴挤出喷头,均匀喷涂在玻璃盖板的非用户面。膜厚的均一性非常好。由于是按需喷印,材料的利用率也非常高,基本上毫不浪费。
图 喷涂工艺流程
五、总结
从工艺上来说,由于颜色跨度大,天空之境的镀膜膜厚相比于去年的极光色有着明显的增加,原本是难以实现量产的。玻璃厂商通过几个月的技术攻关,通过磁控溅射镀膜,在不同区段调整工艺参数轰击不同靶材,改变镀膜的厚度和层数,并通过定制纹理把丰富多变的光线反射出璀璨光影,打造出的新一代镀膜结构色,结合昆山海斯电子有限公司的inkjet喷墨打印工艺,呈现出天空之境这样自然且独特的美感。