作者：黄义钧
某特制手机外壳与保护盖用双面胶粘合装配好一段时间后，原保护盖银粉漆（油）印刷区域的银白色Al层局部地方变成了透明区域，正常的银色消失了。如果这些异常不良产品出货，将对公司信誉产生严重影响，必须找到产生问题的原因及解决方法。为此，需要先对不良区域进行相关检测，以方便原因分析。
一、检测方法说明
图1.测试部位及对应关系
图1是手机外壳组件。其视窗区域边缘有三个圆圈为非银色异常透明区域。我们对不良的a点和正常的b点位置作SEM形貌和EDS成分测试。其中手机壳装配组件上的a点与显示屏保护盖上c点相对应，c点为保护盖上的异常透明区域；b点与d点相对应，d点为保护盖的正常银白色区域。
SEM也叫扫描电镜，是利用聚焦电子束在样品上扫描时激发的二次电子来调制一个同步扫描的显像管在相应位置的亮度而成像成表面形貌图。EDS也是类似的原理，不过它所激发的特征二次电子与元素有关，故能得到不同元素的比例信息。
将已粘合好的手机壳和保护盖分开后对a、b、c、d四点进行扫描测试。
二、表面形貌分析
图2.手机壳不良透明区域50X表面形貌图
从图2可以看出：1.透明区域有一U字形沟槽，基本可以判断这是由气泡所形成的；2.透明区域的颜色与周围的胶层不同，这大概是胶层与外来物和Al层发生反应所致。初步判断，气泡和反应是导致这一现象的原因。下面是更进一步的论证。
图3. 不良透明区域200X形貌(a点)
图4.正常区域200X形貌(b点)
从图3、图4的200X放大的形貌看，手机壳上a点处的胶水已荡然无存，b点处却全部被胶水覆盖。
图5.2000X不良透明区域放大图(a点)
图6.2000X正常区域放大图(b点)
从图5、图6的2000X放大的形貌看，手机壳上a点处有明显的分子团的堆积，表面形貌粗糙，b点处却是胶水凝固后较光滑的表面。
我们再来对显示屏保护盖进行分析。从图7、图8的200X放大的形貌看，保护盖不良透明区域的c点处显得较平整，无问题的不透明区域 d点处的表面显得较粗糙。
图7.保护屏不良透明区域200X放大图(c点)
图8.保护屏正常Al层放大图(d点)
图9.保护屏不良区域2000X放大图(c点)
图10.保护屏正常Al层放大图(d点)
从进一步放大到2000X的照片看，保护盖c点处仍显得较平整，看不到Al膜；d点处的表面则显得更加粗糙，并能明显看到一片一片的Al膜。但与图5的手机壳含Al的不良表面形貌相比，那里片状的Al片变成了团状，说明反应后形貌已有变化，导致其在保护片上的附着力变差，加上粘胶的作用Al元素被转移到了机壳上。
三、表面成分分析
形貌分析是否符合成份分布的特征？验证如下。本组件的加工流程为：
加工流程
此流程的印刷（含Al的银油）主要是针对保护盖的，流程中的擦拭为非正常工序，即在正常情况下不需要擦拭。当表面不干净有问题时才会用酒精或去脂类溶剂擦一擦。从理论上讲，只有保护盖表面才会有Al,手机壳表面不应有Al。下面是对手机壳和保护盖表面的元素含量（单位为%）所作的对比测试。
手机壳和保护盖表面的元素含量（单位为%）所作的对比测试
从表中我们可以看出：
1、手机壳无异常的b点处不含有Al元素，只含有C、O（其实还含有H，但EDS无法测出H元素），这些都是有机物的元素组成成分。保护盖无异常的D点含有28~59%的Al元素，这正好是Al层膜，与上面的理论分析相符。
另外需要说明的是：表中手机壳无异常的b处第3点中含有25.75%的Si及少量的Al和Fe,此点的位置在下图的S3处。从图中我们可以看出，S1处为正常的胶层表面，S2处也为正常的胶层表面，只是该处的胶层有一裂纹，并无其它异常。但在S3处，我们明显可以看到其表面有一异物，绝非正常的胶层表面，其25.75%的Si和Fe、Al即来源于这一异物，且它并未产生透明的异常现象，也未影响附着力，故我们在分析透明现象产生的原因时，可以把S3处25.75%的Si等当成偶然因素予以排除，以免干扰我们对问题的分析。
2、手机壳上异常位置（a处）均含有Al、Na、Cl等元素，显然，正常情况下它是不含Al的（如b处）。a处的Al元素或者是因为在装配时产生的气泡膨胀扩散使Al渗透到了手机壳上，也可能是外来物与Al的反应物中的Al元素附着到了手机壳上所致。由于手机壳表面含有Na、Cl，这让我们怀疑可能员工在擦拭时是否是因为手汗或有关溶剂产生的？从反应的角度来说，很可能有O参与了反应。因为Al遇O极易氧化产生Al2O3, 而Al2O3是无色透明的，这正好可以解释为什么异常处的Al层不见了，取而代之的是透明层。 3、保护盖有异常的C处只含有C、O而无Al，这一点比较令人费解。从理论上来说，无论是否有反应，Al元素都会以单质或化合物形式存在于此处。保护盖异常透明区域的Al到哪里去了？我们可以解释如下：
(1)从气泡膨胀扩散的角度来说，Al被膨胀的气体压力挤走了。
(2)从保护盖c、d的SEM形貌图比较可以看出，无异常处的表面比较粗糙，这是Al片造成的。异常处的表面比较光滑，这是因为气体挤压所致。
(3)还有一种原因：那是因为有异物产生化学反应后，印刷的Al层可能变成了Al2O3等使其附着力变差，当我们在测试前将机壳与保护盖分开时，Al及其反应物就更易被胶层粘到了机壳上，这样保护盖的c点就无Al了。
（4）还有一个矛盾：正常情况下，保护盖上的Al的比例大都在28%~60%之间。如果这一现象纯粹是由反应产生的，那么保护盖上c处的Al就会完全被转移到与手机壳相对应的a处，但表中与之对应的Al的含量仅为4.1~12.6%，这说明有一部分Al仍被所产生的气泡赶走了。
四 、元素分布
从下面机壳表面不良透明区域的元素分布及其密度看，C、O、Na、Al 的分布与透明区域的形状完全一样。也就是说它们可能都与反应有关。从O和Al的分布图我们还可以隐约看到图1中的凹槽的形状，这也说明气泡仍然是存在的。 Si、Cl、S、K的分布很均匀，无异常变化，说明它们未参与反应或扩散。
五 、结论 及改善措施
1、印刷后烘干不充分，使一部分溶剂所挥发的气体逐渐积累，形成高压气泡，将Al粉驱赶至气泡边沿，或气体中所含O2与Al反应生成Al2O3；
2、机壳与保护盖装配粘合时将一部分空气密封在了Al层与胶层之间，在一定时间内因温度的变化而膨胀将Al粉驱赶至气泡边沿，或气体中所含O2与Al反应生成Al2O3；
3、 工件印刷前的表面擦拭等动作所残留的异物和溶剂与Al发生了某种反应而产生了透明物（如Al2O3等）。
以上三个原因导致了印刷异常透明区域的产生，只是程度不同而已。充分烘干、仔细粘合减少Al层与胶层间的残留气体，减少溶剂擦拭及其残留物可避免这一问题的产生。
作者：黄义均
编辑：材料表面处理在线
图文版权：材料表面处理在线
本文不做商业用途