性能各異的膠粘劑在智能手機組裝中的不同應用

中圖分類號：TQ433 文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2025）10-0023-04

Different applications of adhesives with different properties in smartphone assembly

ZHANGYinhua， RENLinde （Guangzhou Huitian New Material Co.，Ltd.，Guangzhou 51O8oo，China）

Abstract：This paper introduces the main adhesives used in the assembly process of smart phones，including the types and performance requirements of adhesives used in mobile phone motherboard，display module，back cover and middle frame，side key，HOME key，antenna and waterproof sealing.Adhesives for mobile phoneassemblyare clasified according tochemical types，including pressure-sensitive adhesive tape，epoxyadhesive，UV（Ultraviolet， Ultraviolet）adhesive，organic silica gel，hot melt adhesive，PUR（Polyurethane Reactive）hot melt adhesive，MS （Modified Silane）adhesiveand many other types.Accordingtothe functional clasification，inaddition toadhesive and sealant，italsoincludesoptical adhesive，thermal conductiveadhesive，conductiveadhesive，electromagnetic shielding adhesive，common coating and so on.

Key words：smartphone;adhesive;assembly

手機組裝膠粘劑涉及各種化學類型的膠粘劑，包括壓敏膠帶、環(huán)氧膠、UV（Ultraviolet，紫外線）膠、有機硅膠、熱熔膠、PUR（PolyUrethaneReactive，反應型聚氨酯）熱熔膠、MS（ModifiedSilane，改性硅烷）膠等眾多類型；從功能性上看，除了粘接、密封膠外，還包括光學膠、導熱膠、導電膠、電磁屏蔽膠、共性覆膜涂料等。手機組裝膠粘劑個性化需求多，更新迭代快，受產(chǎn)品結構和外觀設計、生產(chǎn)工藝升級以及技術進步等因素影響，對生產(chǎn)效率的追求達到了極致，因此壓敏膠帶、PUR熱熔膠、UV膠等高效率的產(chǎn)品得到了廣泛的應用。表1列舉了手機組裝過程中需要用到膠粘劑的3個主要應用場景及膠粘劑的種類和功能

1手機主板用膠

1.1 芯片保護用膠

隨著手機芯片引腳（PIN）密度越來越高，在手機芯片上點底部填充膠成為行業(yè)首選，如圖1所示。

由圖1可知，在其他工藝水平同等條件下，底部填充膠（UnderfilI）可有效降低由于硅芯片與基板間的CTE（Coefficient of thermal expansion，熱膨脹系數(shù)）不匹配或外力造成的沖擊，顯著提升產(chǎn)品可靠性與壽命[]。

1.2導熱界面材料

手機的主要發(fā)熱源來自其芯片和電池，小型化、高度集成化、多功能化的發(fā)展趨勢使得手機的內部空間利用率變得越來越高，只能通過導熱界面材料將熱量傳導至手機殼進行散熱，以此來降低芯片和電池的溫度2-3]，如圖2所示。

圖2有機硅導熱凝膠在手機中的用膠點Fig.2Adhesive point of silicone thermal conductive gelinmobilephone

由圖2可知，常見的手機導熱界面材料主要是有機硅導熱凝膠，導熱系數(shù)要求 2～8W/m?K 不等。單組分或者雙組分，預固化或者后固化均可。有機硅導熱凝膠具有良好的潤濕性，低硬度（邵氏00級別）熱老化后不會變干變硬、開裂或者析油，同時具有可重工性。市面上常見的有機硅導熱凝膠一般為加成型有機硅型體系，將氧化鋁、氮化鋁甚至金剛石粉體分散在乙烯基硅油和含氫硅油體系里，鉑絡合物催化劑催化固化成凝膠狀[4]。

2 顯示模組用膠

2.1 觸摸屏與邊框粘接

由于使用頻繁，對于配有LCD（LiquidCrystalDisplay，液晶顯示）或OLED（Organic Light-EmittingDiode，有機發(fā)光二極管）顯示屏的手機而言，必須在任何情況下都具備出色的抗跌落和抗沖擊性能。此外，還需要具備一些其他的重要功能，如防水、防漏光、耐皮膚相關的化學物質，如汗液、油脂和潤膚露等。

一般手機屏幕是通過膠粘劑固定在外殼邊框支架上，典型應用如圖3所示。

圖3手機觸摸屏與邊框粘接的典型應用 Fig.3Typical application of mobilephone touch screen and border bonding

由圖3可知，觸摸屏粘接用膠粘劑一般有遮光的要求，顏色要求黑色。根據(jù)粘接寬度的不同，采用的膠粘劑方案也不同。粘接寬度較寬時，一般使用PET雙面膠帶即可滿足；當粘接寬度降低為 2～3mm 時，采用PE泡棉膠帶或VHB膠帶比較好；大概粘接寬度降低為 0.4～0.6mm 甚至更窄時，膠帶通常不能抵抗屏幕起翹應力和跌落沖擊，主要采用PUR熱熔膠57。隨著手機廠商對于屏占比的要求不斷提高，屏幕和邊框粘接寬度越來越小，PUR熱熔膠成為目前觸摸屏與邊框粘接的主流趨勢。窄邊框手機組裝對PUR熱熔膠提出了更高的要求，其測試項目接近40項，包含外觀、理化性能、粘接性能、點膠工藝性、可靠性、功能性、整機測試、環(huán)保、包裝存貯等9個方面。

UV壓敏PUR是具有UV及濕氣雙重固化性能的聚氨酯一丙烯酸酯膠粘劑，有別于通用的UV濕氣雙重固化膠粘劑，該產(chǎn)品在UV固化后形成具備一定初黏力的壓敏膠，壓合后能即時定位，后期聚氨酯濕氣固化能形成較高的粘接強度，專為窄邊框及不透光材料粘接及密封應用而設計。對鋁片、ABS、PC、SUS、玻璃等材料具有良好的粘接力，膠膜柔軟，可返修。UV壓敏PUR不需要熱熔，常溫下是液態(tài)，具有較長的開放時間和較短的保壓時間，未來在手機組裝等領域有望部分替代PUR熱熔膠，從而加快裝配速度、提高產(chǎn)量并降低組裝成本。UV壓敏PUR固化工藝及強度曲線如圖4所示。

圖4UV壓敏PUR固化工藝 Fig.4The cured processUV-curable pressure sensitive PUR

由圖4可知，蘋果公司的iPhone 15Pro 系列的屏幕邊框革命性地采用了LIPO（Low-injection pressureover-molding，低壓注塑成型）工藝，如圖5所示。

將屏幕邊框由上一代的 2.2mm 縮減至 1.5mm 屏占比與顏值得到大幅提升。LIPO工藝最早在蘋果的手表上實現(xiàn)，采用熱固化的低溫固化環(huán)氧膠粘劑作為注塑成型材料，解決了窄邊框帶來的膠帶粘接面積不夠的問題，兼顧了美觀和可靠性的難題。熱固化工藝需要有較長的烘道以及較長的固化時間，不適用于手機的大規(guī)模生產(chǎn)，因而在iPhone 15Pro 系列手機生產(chǎn)中采用了紫外光固化的陽離子體系環(huán)氧膠粘劑作為注塑成型材料，大大提升了工藝效率。LIPO工藝雖然成本較高，工藝復雜，但其優(yōu)勢也十分明顯，有望成為未來智能穿戴設備和高端旗艦手機的主流工藝。

2.2 觸摸屏填縫膠

圖6手機顯示屏模組結構示意圖 Fig.6The structural schematic ofmobilephone displaymodules

如圖6所示，手機顯示屏模組的蓋板玻璃與LCM（LCDModule，LCD模組）的臺階之間存在一定的縫隙，因蓋板玻璃較薄，有碎裂的可能，故需要在此位置點模量相對較低的有機硅膠進行填縫保護。由于各顯示模組廠工藝的差異，該填縫膠又分為貼蓋板玻璃前點膠和貼蓋板玻璃后點膠。前者要求膠水具備一定的流動性和一定的堆高比，后者則要求膠水具有較低的黏度和填縫能力，能實現(xiàn)最小 0.15mm 的填縫需求。單組分濕氣固化有機硅膠非常適合于前點膠工藝，膠水還沒表干前貼合蓋板玻璃，一定壓力下膠水會均勻攤開，填滿縫隙。而后點膠工藝，因操作空間小，膠水流動性好，單一濕氣固化有機硅膠并不是最優(yōu)的解決方案，因而UV-濕氣雙重固化有機硅膠成為一種理想的解決方案。

圖7UV-濕氣雙重固化單組分有機硅密封膠點膠 示意圖 Fig.7The schematic diagram of UV/moisture dual-cure single-component silicone sealant dispensing

如圖7所示，UV燈照射后，表面和透明玻璃區(qū)域的膠水能快速固化，而油墨陰影部位、小孔內及深層縫隙中的膠水可以依靠濕氣緩慢固化，兼顧了效率和可靠性。有機硅膠原材料中殘留的硅氧烷環(huán)體D3～D10，會影響油墨的外觀，因此要求控制D3～D10總的含量低于 300ppm_?

2.3折疊屏鉸鏈粘接和密封膠

折疊屏最重要的一環(huán)就是鉸鏈，好的鉸鏈可以讓折疊屏的折痕問題得到很好地解決，并且還能提供一定的功能性[8]。2019年三星折疊手機GalaxyFold率先采用滑軌加雙轉軸的模式，使得屏幕在閉合狀態(tài)呈現(xiàn)U形，該方案減少了彎折半徑，但缺點是無法實現(xiàn)完全閉合。華為MateX選用了外折的折疊方案，閉合性非常出色，但它的整個屏幕都會暴露在空氣中，易受到磨損。2020年9月，摩托羅拉在Razr5G上率先引入了“水滴\"形態(tài)概念，使屏幕閉合時呈自然下垂狀態(tài)，較為有效地解決了折痕問題，其后華為和OPPO等公司均陸續(xù)采用了“水滴”設計。如圖8所示，陶氏化學開發(fā)出一款高強度的有機硅膠粘劑應用于折疊屏鉸鏈的粘接，可直接作為彈性中框材料，具有高強度、高韌性，可有效釋放應力，從而提高可靠性。

圖8折疊屏鉸鏈彈性粘接劑應用 Fig.8Application of folding screen hinge elasticadhesive

3手機整機防水密封材料

有研究表明，手機進水是造成智能手機損壞的第二大原因，僅次于跌落損壞。防止手機進水一直是用戶的痛點，增加防水功能明顯增加手機的耐用性和壽命，同時讓用戶擴大使用場景，比如水下拍攝等。

電子設備的外殼對外界異物入侵的防護程度，通常用IP（IngressProtection，防護等級）分級制度來表示，最初由國際電工委員會IEC提出，并在IEC60529標準中給予了定義。IP分級制度由IPXX表示，第一個X表示外殼保護固體外來物入侵的等級（防塵等級），第二個 X 表示外殼防水的等級（防水等級）。IP67表示完全防止灰塵人侵，防短時間浸水影響。IP68表示完全防止灰塵入侵，防持續(xù)浸水影響

手機上有各種各樣的縫隙，耳機接口、降噪麥克風、聽筒等等，與工業(yè)應用相比，手機的防水工藝的各個環(huán)節(jié)（設計、制造、測試）要求更加嚴苛。要達到高等級的防水要求（IP67以上），需要多種工藝的配合，不同部位，防水手段差異較大。例如在麥克風和聽筒部分，由于需要傳導聲音，必須使用只能允許空氣通過，而不能讓水通過的特殊工藝。總的來講，智能手機的防水技術在不同的部位采用不同的隔離方案，首先在外殼上以硅橡膠（圈、墊）密封和防水膠粘劑、聲學防水（防水透氣隔膜），進一步采用線路板三防等多種方式，以達到高等級的防水效果。圖9和圖10列舉了主要的手機防水密封應用點和主要的防水密封膠粘劑。

圖9主要的手機防水密封用膠點Fig.9 Themainmobilephonewaterproofsealingdots

圖10主要的手機防水密封膠粘劑Fig.10The mainwaterproof sealant for mobile phone

Type-C是一種時下主流采用的USB接口形式，它的全稱叫：USBType-C，其核心特點可以用“快、強、小”三個字來概括。與前幾代傳統(tǒng)接口相比，Type-C能夠更先進地同時支持充電、數(shù)據(jù)傳輸、影像傳輸?shù)裙δ埽嬲龑崿F(xiàn)\"一口多用\"的強大用途。通常，我們俗稱手機或者電腦上的接口叫“母頭”，而連接線的接口叫“公頭”。隨著防水手機越來越普及，Type-C連接器的防水極為重要，超過 0.8mm 縫隙在1.5m 深的水中，手機就會有水滲入機內的可能，顯然Type-C的防水密封對膠水的要求相當高。

如圖11所示，Type-C連接器點膠固化防水，可選改性環(huán)氧樹脂膠，加溫快速固化，對各類塑料金屬材質有極佳的附著力，不開裂，滲透均勻不起泡。亦可選用單組分縮合型硅膠，以使其具有更好的耐溫性和防水性為佳。為保證最佳的工藝性能，保證膠水能夠充分滲透，應根據(jù)針數(shù)選擇不同的粘度，針數(shù)密集應控制膠水粘度在 5000～8000mPa.5， 針數(shù)少且較疏的可選用 8000～20000mPa.S 粘度范圍的膠水。

圖11Type-C連接器密封膠水需求 Fig.11 RequirementsforType-Cconnectorsealant

折疊屏手機除了上述進水部位，還有鉸鏈、柔性屏幕、電線等部位也同樣容易進水，常規(guī)橡膠墊圈已不能完全滿足要求。

4結語

智能手機在更輕、更薄、更大、更快、更炫的設計理念影響下，對膠粘劑的性能要求也逐步走向了極致。窄邊框的膠線寬度最低到了 0.15mm ，但同時要求高強度、高韌性、耐蠕變、長開放時間、快固化、短保壓、可返修，這里面的很多指標都是互相矛盾的，對我們的膠粘劑研發(fā)人員提出了非常大的挑戰(zhàn)，但創(chuàng)新是永無止境的，只要有“痛點”存在，就會有新的解決方案出現(xiàn)，甚至革命性的新膠種得到快速地發(fā)展。

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