一種藍寶石手機貼膜及其加工工藝的制作方法

本發明涉及一種藍寶石材料制成的手機貼膜及其加工工藝，屬于藍寶石應用技術領域。

背景技術：

藍寶石的成分是Al₂O₃，俗稱剛玉，莫氏硬度9，僅次于金剛石，同時耐磨損、耐腐蝕、光透過性和熱穩定性好，國內藍寶石生長技術已經比較成熟，可以生長出大尺寸高品質的藍寶石單晶材料。隨著人民生活水平的提高，電子產品的使用快速增長，目前中國智能手機用戶已逾6.24億。智能手機面板多是采用有機玻璃，表面容易產生劃痕，手機掉落容易摔碎，使用前通常在面板表面貼上保護膜，該保護膜需要定期更換，并且會降低屏幕顯示效果。藍寶石面板雖然已經應用于幾款智能機型，但由于生產成本較高并沒有獲得大規模的推廣，藍寶石貼膜可以大幅降低智能手機的使用成本，同時使屏幕耐劃傷、強度提高、優化顯示效果。

藍寶石貼膜對藍寶石的機械加工提出了較高的要求，如何在控制成本的情況下提高藍寶石貼膜的成品率是大量推廣藍寶石貼膜需要解決的重要問題。

技術實現要素：

本發明采用的藍寶石加工工藝可以得到高品質的手機貼膜。

本發明采取的技術方案的步驟如下。

(1)選晶錠、定向、開料。選取無色均一、透明度高、沒有氣泡、晶界等瑕疵的晶錠，用晶向儀準確定位A面（18°55′），金剛線搖擺切割機切出A面矩形方料，并通過去頭尾、平面磨提高方料的平整度。

(2)切片、粗磨、外形加工。多線切割機槽輪上的槽距可調節，工作臺下降速度和線供給程序設置成先減小再增加，可得到厚度為0.2-0.45 mm的藍寶石切片，粗磨可以去除表面的線痕，使工件表面平整。利用精雕機加工出手機的外形并對邊緣進行倒角加工，雖然精雕機的磨頭是金剛石材質，由于加工聽孔、功能鍵孔的磨頭尺寸較小，為了減少磨頭的磨損，先用激光切割出如圖1中所示的位置聽孔1、功能鍵孔2的大致輪廓。

(3)退火、精磨、雙面拋光。退火的目的是降低由于切割和外形加工的外力造成的表面應力富集，減少表面缺陷的產生。用鉆石液進行雙面精磨達到去厚和提高平坦度的要求，用二氧化硅乳膠液進行雙面拋光使表面達到納米級精度，顯著提高透明度。

(4)清洗、甩干、涂膠。退火前、精磨后、拋光后都要經過界面活性劑、水、鹽酸加雙氧水、水進行清洗，并用專用甩干機甩干。在真空的無塵條件下，對藍寶石基板的一個表面貼合光學透明亞克力膠，再涂覆硅膠層，得到的藍寶石貼膜厚度為0.175-0.19 mm。對藍寶石貼膜進行表面硬度、防指紋測試、透光率、彎曲強度和抗沖擊等的試驗，測試結果如下表所示：

本發明與現有技術相比，具有的有益效果是：本發明采用藍寶石材料制成手機貼膜，解決了有機玻璃手機面板及普通貼膜不耐磨、易劃傷、易摔碎、指紋印較多等缺點，與藍寶石手機面板相比大幅度降低了生產成本并能基本達到同等耐磨與強度要求，更具靈活性，能滿足用戶不同需求，兼具經濟效益和環境效益。本發明對藍寶石貼膜的生產工藝進行了改進，使得最終的藍寶石貼膜厚度能小于0.2 mm，同時減少工序中出現的質量問題實現穩定地大規模生產。

附圖說明

圖1為藍寶石手機膜的結構示意圖。

圖2為藍寶石手機膜的四點彎曲試驗示意圖。

具體實施方式

實施例1

選取無色均一、透明度高、沒有氣泡、晶界等瑕疵的晶錠，用晶向儀準確定位A面（18°55′），金剛線搖擺切割機切出A面矩形方料，并通過去頭尾、平面磨提高方料的平整度（≤0.2 mm）。將矩形方料用膠粘在樹脂條上固定在切割機的工作臺，調節好多線切割機的槽距，設置其工作臺下降速度和線供給程序為先減速后加速，晶片浸泡去除膠水經檢測合格后粗磨去除表面的線痕，提高工件表面的平坦度。利用精雕機加工出手機膜的外形并對邊緣進行倒角加工，激光切割出聽孔、功能鍵孔的大致輪廓后再用精雕機的小磨頭精確加工聽孔和功能鍵孔，加工過程中利用真空固定。經界面活性劑、水、鹽酸加雙氧水、水四道清洗甩干后，放置于退火爐中升溫6 h，達到1550℃后保溫6 h，最后12 h降溫以減少手機膜片的應力富集。精磨過程采用粒徑為3 μm的鉆石研磨液，磨盤轉速為45 rpm，研磨溫度為30 ℃。拋光過程采用粒徑為80 nm的二氧化硅乳膠液，磨盤轉速為45 rpm，研磨溫度為30 ℃。對于清洗后無表面缺陷，滿足彎曲度（-6 μm≤ BOW ≤0 μm）、翹曲度（SORI ≤10 μm）等要求的藍寶石手機膜基板在真空的無塵環境中，對一個表面貼合光學透明亞克力膠，再涂覆硅膠層，得到的藍寶石貼膜厚度為0.175-0.19 mm。相比于傳統的C面（20°50′）切割的方料，在后序的加工中可以減少崩邊等瑕疵，在切片的工序中就可使藍寶石片的良率從93%提高到97%（200片的統計結果）。通過如圖2所示的四點彎曲試驗，分別對10片C面和A面藍寶石貼膜進行彎曲強度測試：四點彎曲裝置包括兩個上壓輥棒和兩個支撐輥棒7，將藍寶石貼膜6放置于測試夾具的兩根下輥棒中間，跨距設置為20mm/ 40mm，試驗機橫梁的速率為10mm/ min，C面藍寶石貼膜的平均彎曲強度均為305 MPa，而A面藍寶石貼膜的平均彎曲強度均為345 MPa。通過將32 g的鋼球距離藍寶石貼膜的中心點60 mm垂直下落的落球試驗發現，藍寶石貼膜均完好無損。由此可見：A面藍寶石可以提高藍寶石生產的良率，保證生產質量降低成本，并且A面藍寶石貼膜的彎曲強度比C面藍寶石貼膜高。

實施例2

選取無色均一、透明度高、沒有氣泡、晶界等瑕疵的晶錠，用晶向儀準確定位A面，金剛線搖擺切割機切出A面矩形方料，并通過去頭尾、平面磨提高方料的平整度（≤0.2 mm）。將矩形方料用膠粘在樹脂條上固定在切割機的工作臺，調節好多線切割機的槽距，設置其工作臺下降速度在10-30 mm/h的范圍內、線供給在5-20 m/min的范圍內先減速后加速。晶片浸泡去除膠水經檢測合格后粗磨去除表面的線痕，提高工件表面的平坦度。利用精雕機加工出手機膜的外形并對邊緣進行倒角加工，激光切割出聽孔、功能鍵孔的大致輪廓后再用精雕機的小磨頭精確加工聽孔和功能鍵孔，加工過程中利用真空固定。經界面活性劑、水、鹽酸加雙氧水、水四道清洗甩干后，放置于退火爐中升溫6 h，達到1550 ℃后保溫6 h，最后12 h降溫以減少手機膜片的應力富集。精磨過程采用粒徑為3 μm的鉆石研磨液，磨盤轉速為45 rpm，研磨溫度為30 ℃。拋光過程采用粒徑為80 nm的二氧化硅乳膠液，磨盤轉速為45 rpm，研磨溫度為30 ℃。對于清洗后無表面缺陷，滿足彎曲度（-6 μm≤ BOW ≤0 μm）、翹曲度（SORI ≤10 μm）等要求的藍寶石手機膜基板在真空的無塵環境中，對一個表面貼合光學透明亞克力膠，再涂覆硅膠層，得到的藍寶石貼膜厚度為0.175-0.19 mm。相比于現有的總切割時間相同工作臺下降速度和線供給程序設置為勻速的工藝，工作臺下降速度在10-30 mm/h的范圍內、線供給在5-20 m/min的范圍內先減速后加速的工藝，使切割藍寶石片后回收的金剛線磨損程度減小，可再利用于正常切割2英寸圓片，而勻速切割工藝的回收金剛線用于切割2英寸圓片時會出現斷線情況。

實施例3

選取無色均一、透明度高、沒有氣泡、晶界等瑕疵的晶錠，用晶向儀準確定位A面，金剛線搖擺切割機切出A面矩形方料，并通過去頭尾、平面磨提高方料的平整度（≤0.2 mm）。將矩形方料用膠粘在樹脂條上固定在切割機的工作臺，調節好多線切割機的槽距，設置其工作臺下降速度和線供給程序為先減速后加速，晶片浸泡去除膠水經檢測合格后粗磨去除表面的線痕，提高工件表面的平坦度。利用精雕機加工出手機膜的外形并對邊緣進行倒角加工，激光切割出聽孔、功能鍵孔的大致輪廓后再用精雕機的小磨頭精確加工聽孔和功能鍵孔，加工過程中利用真空固定。經界面活性劑、水、鹽酸加雙氧水、水四道清洗甩干后，放置于退火爐中升溫6 h，達到1550℃后保溫6 h，最后12 h降溫以減少手機膜片的應力富集。精磨過程采用粒徑為3 μm的鉆石研磨液，磨盤轉速為45 rpm，研磨溫度為30 ℃。拋光過程采用粒徑為80 nm的二氧化硅乳膠液，磨盤轉速為45 rpm，研磨溫度為30 ℃。對于清洗后無表面缺陷，滿足彎曲度（-6 μm≤ BOW ≤0 μm）、翹曲度（SORI ≤10 μm）等要求的藍寶石手機膜基板在真空的無塵環境中，對一個表面貼合光學透明亞克力膠，再涂覆硅膠層，得到的藍寶石貼膜厚度為0.175-0.19 mm。相比于傳統的直接用精雕機進行聽孔、功能鍵孔的加工，利用激光先切割出聽孔、功能鍵孔的大致輪廓，可以減少一個鉆孔磨頭的使用，而磨頭直接加工可能會出現藍寶石片的碎裂，激光切割可以保證藍寶石手機膜的良率在99.9%。

以上所述是本發明優選的對比實施方式，應當指出，對于本領域技術人員來說，在不脫離本發明改進的工藝的前提下，還可以作出潤飾，這些潤飾也視為本發明的保護范圍。