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5G时代塑胶外壳重生,这五种工艺必须知道
5G时代即将到来,手机外壳材料从塑胶到金属又到非金属材质的轮回,塑胶因为成本低,受到中低端市场的青睐。从IML延伸进化到IMT 工艺让塑胶变得白富美,可以接近模拟玻璃后盖的3D光学纹理,成为众多CMF 设计师的选择。LDS在4G时代的塑胶后壳天线上已大量应用,但是否能适应5G时代的高端曲面玻璃3D后盖,需要继续布局研发。IMT技术亦可以进一步延伸为IME技术,融合电气及装饰功能,应用于未来汽车智能表面。注塑透明PC背盖作为一种更低成本、高效的制品形态,具备更好的冲击强度及耐用性,正引起越来越多传统塑胶厂的关注。


LDS技术



LDS技术的原理是把含有金属成分的塑胶外壳,通过镭射激发其金属粒子,并以环保电镀技术把铜片浮现在塑胶之上,此铜片可于三维空间并把手机外壳直接变成天线接收讯号。


LDS技术制作流程:



天线及结构件一体化设计→注塑→雷雕→化镀→射频测试→表面处理→组装/后期装饰


图 LDS部件

图 LDS电路


目前LDS一大应用在智能手机终端天线上,称为LDS天线。普通的手机天线都被安装在手机的主板上。而LDS天线技术就是激光直接成型技术(Laser-Direct-structuring),利用计算机按照导电图形的轨迹控制激光的运动,将激光投照到模塑成型的三维塑料器件上,在几秒钟的时间内,活化出电路图案。这样一种技术,可以直接将天线镭射在手机外壳上,满足手机轻薄化空间小的设计需求。


图 LDS天线工艺流程


LDS技术的优势:


移动设备(智能手机、平板电脑及手提电脑)趋向大屏、机身纤薄、一体多功能,对天线的要求亦日益严谨。 LDS天线技术提供具备弹性和复杂的三维设计,该技术在体积细小和在移动设备上已超越传统实体天线(Flex-antenna)的技术应用,其优势在于:

  • 整合不同类型的天线;如:全球行动通讯系(GSM)、码分多址(CDMA)、无线网路(WiFi)、蓝牙(Bluetooth)、频率调变收音机(FM Radio)

  • 在纤薄和复杂的手提移动设备结构上节省空间

  • 减低在不同类型的天线干扰,减低用户直接触摸天线而导致信号下降的几率

  • 可广泛应用于智能手机、手提电脑及平板电脑


发展趋势:



未来5G时代,高端智能手机终端天线需要做到3D玻璃后盖上,3D玻璃的曲面结构不适合5G天线触点的放置,目前是个技术难题。近期据媒体透露比亚迪已具备在3D玻璃后盖做5G天线的量产技术储备,LDS天线是否适应曲面3D玻璃,需要继续布局研究。


IMR技术



模内转印工艺是模内装饰的一种,由日本写真印刷(Nissha Printing)从1980年代开始开发,从2006年起,和HP合作推出彩壳笔记本计算机,IMR工艺成为笔记本电脑外壳处理的主流工艺,并大量应用在手机终端。


IMR工艺制程的原理:将油墨印刷于一PE薄膜上其亦可以蒸着方式将金属材质蒸着于PE薄膜上,成为整卷型式于成型机台加定位系统,将薄膜的印刷位置与模腔内欲印位置对位后,与塑料成型,成型后成型品与油墨结合但与薄膜分离继续下一模的成型动作,成型后的成品经由UV照射后表面产生完成硬化。


IMR工艺可以实现不同的装饰效果(皮、布、竹、石等),优势在于更换薄膜,即可表现不同效果的图案。小米4上应用的IMR后盖,小米将其称为“光栅纹后盖”。


图 小米4“光栅格后盖”


除了光栅纹理效果,小米4配备木质、竹质、大理石、皮革等多种材质效果的后壳配件,用户可以手动更换。


图 小米4布纹后盖


发展趋势:



IMR产品开发最重要是包覆转印成功条件,高度、转角半径及拔模斜度都有限制,所以之前采用IMR工艺的产品只能做成四个角都是圆的,我们叫做圆弧机,完全没有侧墙高度。2015年从技术论坛了解到,戴尔新推出的Insprion New 17又重新采用了IMR,突破了之前无法实现的侧墙高度,并且R角为12甚至更低(Nissha的标准是R20)。目前亚光、高光都已大量出货,且在整个C键也使用了柔软触感的Soft touch皮革IMR,耐磨标准比油漆的更高。

图 戴尔Insprion New 17,来源百度


IML技术



模内镶件注塑(IML)技术的显著特点是:表面是一层硬化的透明薄膜,中间是印刷图案层,背面是塑胶层,由于油墨夹在中间,可使产品防止表面被刮花和耐摩擦,并可长期保持颜色的鲜明不易退色。


IML技术制作流程:



图 IML技术制作流程


IML技术产品效果:



1. 印刷外观效果的多样化:通过转印软触感与彩色、电镀等印刷技术结合,实现多样化各种外观

图 IML外观效果


2. 超薄IML的研发,最薄可达到0.80mm,变形度小于0.5mm;6寸电池盖变形度小于1.0mm;局部减胶厚度可做到0.6mm。


发展趋势:



在IML技术的现有设备及工艺流程上,改进演化为更适应未来用户需求及技术要求的IMT工艺,并由此重新激活传统塑胶成型厂的发展空间。


IMT技术



模内装饰(IMT)技术是模内镶件注塑(IML)技术及模内转印(IMR)技术的综合并延伸而成的新工艺。


其技术应用了IMR技术的膜片与油墨的分离技术,并兼顾IML技术的单体成形及注塑制造方式,其多层保护膜能有效保护主体装饰层的质量。


图 IMT制品层次结构


IMT工艺优点:

  • 产品厚度可薄至到0.70mm

  • 变形稳定

  • 无剥落风险

  • 通过工艺的延伸,如喷涂UV,能更好的实现产品表面的功能性要求,如防指纹、耐磨、光泽度,并可通过3D纹理印刷层并应用磁控溅镀技术,实现3D光学纹理效果。

图 IMT 3D光学纹理效果


目前IMT技术是智能手机背盖的热门解决方案,通达表示IMT项目非常成功,提供了玻璃背板之外的方案,18年会有更多IMT方案推出来配合中低端市场。IMT工艺的出现将替代目前行业中的喷油,UV罩光,电镀,真空彩镀,丝印,移印与转印等工艺,将会带动产品外观行业跨越性的创新,实现了三维立体,色彩渐变,R角等不规则产品外观装饰效果,同时给外观工艺设计行业提供了更好的创新与平台实现。新IMT工艺结合目前最流行的3D光学纹理+PVD的装饰工法,与传统相比颜值更高,弧度更大,当前IMT工艺,由新工艺的3D光学纹理+PVD基础上变成了双层+3D光学纹理+PVD。


图: 左图塑料IMT的渐变效果(摄于裕鼎纳米),右图华为P20 PRO 3D玻璃后盖渐变效果


发展趋势:



OPPO A79 采用IMT工艺已经在热卖,目前IMT遇到的难题是直通率还需提高。在5G时代,IMT工艺有可能会变得非常热门,据小编了解国内多个厂家如通达、兆奕、联懋、裕鼎纳米、比亚迪、景丰、环力等都在布局,并有些企业开始量产。IMT技术未来能够跟电子技术进行融合演变为IME技术,增加电路层并贴装电子元器件,赋予膜片电子功能及多样的视觉、触觉、感官效果,应用于未来汽车的智能表面。


PC仿玻璃注塑工艺


注塑透明PC背盖作为一种更低成本、高效的制品形态,具备更好的冲击强度及耐用性,正引起越来越多传统塑胶厂的关注,有望成为2019年主流的手机背盖方案。经了解,三景、硕贝德、通达、联懋、比亚迪、东方亮彩、捷荣、秀强、劲胜、欣旺达、惠科等多个厂家正在加速布局注塑透明PC手机背盖。三菱化学、Sabic等原材料厂家也在验证PC注塑手机背盖专用料,可以满足高硬度、低应力无彩虹纹等要求。


图 三菱化学展出注塑成型PC后盖样板


PC仿玻璃注塑工艺优点:


相较而言,PC仿玻璃注塑工艺更容易上量,且效率高,可以做到仿2.5D/3D玻璃外壳效果,通过喷涂(可以不用镀膜)和贴膜的工艺进行装饰。OPPO realme就是PC注塑仿2.5D玻璃外壳的试水之作。


发展趋势:


2018年复合板作为仿玻璃手机背盖方案已经大量应用,但目前产能受限、产品易变形、投资风险大、工艺提升和降本的空间都不大。而玻璃、陶瓷成本太贵又易碎,规模化生产和良品率使其更适用于高端机型。在玻璃及3D复合板成本短时间内难以下降的情况下,塑胶注塑手机后盖作为一种高效、低成本的替代方案应运而生,并迅速崛起。


图 2018CMPE安腾现场演示5G超薄透明PC塑料仿玻璃手机背盖的压缩注塑打样


文章参考:通达集团、知乎、百度、52RD,艾邦高分子团队整理编辑


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