智能型手机发展若以第一代iPhone问世开始谈起, 机壳使用材料从铝合金搭配塑胶, 一路到现在出现纯塑胶外壳和金属为主外壳 (因通讯需求, 手机无法做到纯金属外壳) , 甚至玻璃和陶瓷等多元材料, 可视为随着智能型手机技术进步, 不同材料间竞合的结果. 如今玻璃外壳似乎在众多材料中逐渐胜出, 以下就各层面分析玻璃机壳的发展.
玻璃材质导热性佳
塑料作为机壳材料虽然成本便宜, 但质感欠佳, 且热导率低影响散热效果, 因此目前仅在功能机或中低阶智能型手机使用, 或用于金属机壳背面的天线开口. 铝合金在现阶段虽仍为机壳主流材料, 然而从三星开始率先大规模推动无线充电, 改采玻璃背盖设计, 加上5G时代即将来临与现今智能型手机外观同质性高等三大主要因素带动下, 非金属材质如玻璃和陶瓷开始成为市场关注焦点. 但考量成本, 加上金属材质在中低阶智能型手机渗透率持续提升, 因此目前玻璃或陶瓷材料主要出现在中高阶机种上.
玻璃的热导性比塑料好, 但差于金属和陶瓷, 在电磁屏蔽上则属于低屏蔽材料; 此外, 与塑料, 金属或陶瓷相比, 在同样厚度上玻璃的重量更轻, 硬度也可做到极高. 以康宁第五代大猩猩玻璃为例, 莫氏硬度7可抵抗日常生活中几乎各种材料的磨损. 反观陶瓷材料, 虽然在质感, 耐磨度与散热表现都优于玻璃, 但目前良率仍非常低, 使其成本高昂, 尚无法大规模放量. 所以玻璃是目前非金属材料中能兼顾质感, 良率, 成本适中与能大规模量产的理想选择.
手机玻璃盖板除了不断透过材料配方改良, 或以化学处理来改善强度外, 在外型上也拜柔性OLED出现之赐, 开始出现变化. 目前3种主要玻璃型态最大差别在于2.5D玻璃的曲度以CNC加工而成, 但3D玻璃则需仰赖设备来热弯而成, 因此两者在概念和制程上有根本的不同. 此外, 在视觉效果上, 由于3D玻璃于边界的曲度折射光线, 因此萤幕看起来将比实际宽度来得宽.
由于3D玻璃内围拥有曲度, 因此若搭配柔性OLED面板则可进一步将边框萤幕拉伸, 使整体萤幕尺寸看起来更大.
3D玻璃成本高昂
比较3种型态的玻璃盖板成本, 2D和2.5D玻璃的成本相差不大, 但与3D玻璃相比则可达3~ 4倍之多, 原因是3D玻璃需额外设备和模具成本, 且技术要求高, 良率较低使得成本高昂.
再比较目前主要机壳方案成本, 不同机壳方案间的成本差距颇大, 且由于玻璃本身脆度低, 因此玻璃机壳仍需搭配金属中框以提升强度, 但金属中框设计又比金属机壳复杂, 所需CNC加工时间更长, 因此可发现玻璃机壳方案成本平均都较金属机壳要高. 虽然目前以铝合金材料为主的金属机壳仍为中, 高阶手机的主流材料, 但高阶或旗舰机以上机种已开始往前后玻璃背盖加上金属边框方案迈进. 从全球市场逐渐往中高阶手机集中来看, 预计玻璃机壳的采用趋势将会带动整体手机的平均销售单价上升.
由于3D玻璃成本远高于2.5D或2D玻璃, 因此若没有办法搭配成本同样较高的柔性OLED面板, 厂商宁可使用2.5D或2D玻璃, 否则等于徒增成本却没有在工业设计上获得较好效益. 因此预期3D玻璃将与柔性OLED绑定, 且3D玻璃渗透率与柔性OLED的普及度将有一定正比关系.
玻璃机壳产业链
整体玻璃机壳产业链可分为上, 中, 下游, 上游是玻璃原料和设备提供厂商, 材料部分目前主要由美国和日本的厂商把持, 热弯机则以韩国厂商为主, 但在精雕机方面开始看到越来越多中国厂商出现. 中游为玻璃和金属加工, 目前由台湾和中国厂商主宰, 尤其在玻璃加工部分, 中国厂商的市占率就占全球约80% . 下游则是EMS代工厂, 包括富士康, 和硕与纬创等. 从成本结构来看, 上游材料占约27% , 下游人工组装约24% , 中游制造 (包含设备折旧) 则占高达49% .
中游制造成本占近半的主因为玻璃和金属制程各有一定技术门槛存在, 直通率 (全制程第一次产出的良品率) 低, 造成成本高昂.
2D, 2.5D与3D玻璃加工流程最大差别在于3D玻璃多一道热弯程序, 使后续加工过程全需在曲面上处理. 3D玻璃加工技术难度高, 连带成本也较为高昂, 但同时附加价值较2D和2.5D高.
热弯成形之所以困难, 在于玻璃和石墨模具的热膨胀系数需一致, 若不一致则玻璃可能爆裂或弯曲程度不一而成波浪形, 所以热弯是最关键的环节, 将决定3D玻璃整体产能和良率. 至于抛光和印刷, 由于在曲面上进行, 因此对设备和工艺都有更高要求. 再者, 3D玻璃与OLED的贴合, 所需设备目前主要由日本和韩国厂商提供, 三星的盖板玻璃贴合设备甚至由三星指定. 由于目前中国厂商的设备尚无法满足手机品牌的需求, 且3D玻璃和OLED皆属高成本元件, 因此尽管成本较高, 手机品牌厂也宁愿使用日本和韩国的设备, 毕竟因良率不佳而报废的损失更大.