AF工作原理及制備工藝簡(jiǎn)述

在目前主流的工藝方案中，幾乎所有的手機(jī)鏡頭鍍膜都會(huì)涉及到AF。本節(jié)就AF的成分，工作原理及制備工藝進(jìn)行講述。

1. AF膜的直觀作用

鍍了AF的膜面通常會(huì)處于鏡頭的外側(cè)，要經(jīng)受各種考驗(yàn)：不同習(xí)慣動(dòng)作的人手撫摸，指甲刮擦，油鹽醬醋的腐蝕，日曬風(fēng)吹雨淋，各種布料口袋的摩擦，鑰匙等硬物的傷害等等。為了保持?jǐn)z像頭拍照質(zhì)量始終不受影響，薄膜必須具有一定的硬度要求，必須可以防水防潮，必須可以耐摩擦，必須盡可能防污且易被清潔，而AF膜可以最大程度的提升常規(guī)薄膜的這些能力。 由于這些優(yōu)點(diǎn)，手機(jī)外殼鍍膜也會(huì)大量用到這種技術(shù)，且一直是智能手機(jī)產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)的一大重點(diǎn)。加硬，耐摩擦，防水防潮，防污耐腐蝕，易被清潔，是手機(jī)業(yè)界一直在研究的技術(shù)。

2. AF膜的成分及工作原理

AF是Anti-Fingerprint的縮寫，字面意思是抗指紋膜，表示的是一種能力，具備抗指紋效果，抗污能力強(qiáng)，且易清潔。在講述原理之前，有必要先介紹下表面能。 決定物體表面防污防水的關(guān)鍵因素物體的表面能。直接影響著表面物質(zhì)的粘附性（易沾臟污指紋的程度），液體與表面的粘濕性和滲透性。物質(zhì)的表面能可以通過接觸角計(jì)算得到。接觸角θ越小，表面能越大，物體表面越濕潤(rùn)；接觸角θ越大，表面能越小，物體表面越不濕潤(rùn)，表面“不粘”，從而易于清潔。

下表為常見基底材質(zhì)的表面能。AF表面能最小，接觸角度最大，也就是防污、防水性能最佳。而氧化鈦膜的表面能為111最大，水接觸角越小，防污防水效果最差。手機(jī)上常用的材料鋁、鋼和玻璃表面能偏大，粘附性較強(qiáng)。

表 不同基底材質(zhì)表面能比較

目前已知的低表面能材料有機(jī)硅和有機(jī)氟材料，其分子集團(tuán)的表面能從大到小依次為：

-CH2->-CH3>-CF2->C-F2H>-CF3。

其中，-CF3基團(tuán)的表面能小至6.17mJ/m2，計(jì)算得到接觸角為115.12°，為目前已知最大分子排斥之接觸角。 業(yè)界普遍認(rèn)為，氟材料是目前唯一能達(dá)到用戶需求且長(zhǎng)期使用的產(chǎn)品；短期內(nèi)還是以氟材料為主，可以暫且將AF技術(shù)理解為氟技術(shù)。下表為某種AF材料的成分表。

需要補(bǔ)充說明的是，自然界中存在的荷葉自潔效應(yīng)，其本質(zhì)是表面有一層超微納米結(jié)構(gòu)層，如下圖所示。雖然都表現(xiàn)為大的水滴接觸角，但其原理與AF膜不同。

3. AF膜類別

目前氟材料在AF上面的應(yīng)用，已接近一個(gè)材料的極限了，再做突破難度很大。從大類劃分，低表面能的氟材料主要分為兩大類：可固化樹酯類膜和自我限制表面反應(yīng)類膜層。下表對(duì)這兩種膜層的特性進(jìn)行了總結(jié)。對(duì)于手機(jī)攝像頭，目前主流工藝是采用自我限制類有機(jī)氟化物。

表 兩類材料性能對(duì)比

自我限制表面反應(yīng)類膜層按產(chǎn)品應(yīng)用通常分為兩大類。一類是硅表面的氟，水滴角大于115°，動(dòng)摩擦系數(shù)小于0.03。硅表面的氟材料通常會(huì)用在玻璃、陽極氧化、金屬等材質(zhì)。以現(xiàn)在技術(shù)發(fā)展來看，常見的固體表面都能做上去。另外一類是塑料表面的氟化物，比如PC、PMMA、ABS等水滴角通常大于105°。 在全球范圍內(nèi)，比利時(shí)Solvay和大金是AF技術(shù)的頂級(jí)廠家，其他如度恩、PPG、信越、富士康、旭硝子、巴斯夫等也有能力生產(chǎn)。

4.AF膜檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于AF膜，目前主要有三種評(píng)價(jià)測(cè)試方法。 a. 接觸角測(cè)試：可以很快判定是否具備AF效果以及是否失效。 b. 動(dòng)摩擦測(cè)試：水滴角及感官體驗(yàn)。 c. 耐摩擦測(cè)試。雖有測(cè)試方法，但具體實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)比較混亂。 華為，蘋果、三星等各有標(biāo)準(zhǔn)。蘋果認(rèn)為產(chǎn)品表面的摩擦是剛性的，接觸的都是剛性物品，如鑰匙和紐扣等，因此測(cè)試方法傾向于用鋼絲絨。三星講究感官體驗(yàn)。認(rèn)為軟的東西如手指和布料等是AF表面的重要接觸物，所以傾向于用工業(yè)橡皮來測(cè)試；并希望做到表面觸感順滑。

5.AF膜制備工藝

目前最常用的是硅表面氟材料，它由低表面能氟化基團(tuán)和表面反應(yīng)基團(tuán)兩種官能基團(tuán)所組成。當(dāng)有機(jī)氟化物接觸到物質(zhì)表面后，表面反應(yīng)基團(tuán)將對(duì)對(duì)應(yīng)的表面官能基進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生化學(xué)鍵結(jié)，然后成膜。自我限制有機(jī)氟化物的主要反應(yīng)基團(tuán)是與沉積玻璃（主要成分是SiO2）表面的羥基（Si-OH）進(jìn)行縮合反應(yīng)，但是手機(jī)金屬表面并無Si-OH，所以若要在金屬或其他材料上使用此類的有機(jī)氟化物，必須先在鍍一層 SiO2，再鍍低表面能的有機(jī)氟化物，如下圖所示。

市場(chǎng)有多種型號(hào)的AF藥丸，不同型號(hào)的性能有明顯差異，裝藥量也會(huì)有明顯區(qū)別。實(shí)際應(yīng)用時(shí)也要依據(jù)最終客戶的判定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行慎重選擇。蒸發(fā)AF通常有兩種方法，一種是石墨坩堝，一種是蒸發(fā)舟。對(duì)于石墨坩堝， 度恩官方曾給出了石墨坩堝電子束蒸發(fā)時(shí)的注意事項(xiàng)，詳見下圖所示。

須注意電子束轟擊位置，并控制束流，束流一般在50mA左右，過大的束流或位置不對(duì)很容易造成AF受熱分解，導(dǎo)致鍍膜失效。除此外，還要注意以下事項(xiàng)。

a. AF藥丸拆開包裝后須立即使用。拆開長(zhǎng)久放置藥性會(huì)揮發(fā)失效；

b. 結(jié)合層SiO2的厚度以15-20nm為宜，建議不能太致密，便于AF藥化學(xué)鍵結(jié)成型；

c. 結(jié)合層結(jié)束后鍍AF，建議速率0.8nm/S。為保證AF充分發(fā)揮其效果，實(shí)際鍍膜中可能需要適當(dāng)增加膜層厚度，不一定局限于廠家給出的15~20nm的參考厚度；

d. 成膜后取出鏡片，常溫靜置120min以上，讓薄膜充分老化。

6.總結(jié)

補(bǔ)充一下，硬度也是手機(jī)薄膜很重要的一個(gè)指標(biāo)。硬度與基板本身材質(zhì)特性有很大關(guān)系。一般情況下，同樣工藝鍍膜條件下，較硬的基板表面，可以得到硬度更高的測(cè)試結(jié)果。市場(chǎng)上專用的加硬液，可以涂在基板表面，進(jìn)行表面改性，提高硬度，通常稱為HC膜。與AF配合使用，可以大幅度提高薄膜的測(cè)量硬度。

編輯：黃飛