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“塑料+金属”三兄弟:LDS、NMT、MIM技术

塑料质轻、高温流动性好、绝缘,金属具有高贵质感、轻度高、导电等优势。两者各有优缺点,工业上至少有三种技术将塑料和金属的优点结合起来,从而达到单个材料不能达到的效果,下面我们具体来看看吧!


一.LDS技术

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图:线路板

LDSLaserDirect Structuring)即激光直接成型技术:利用激光技术在特殊塑料件上直接三维打印电路板的技术。和传统的电路板相比,这类产品体积明显缩小、线路设计更加灵活;因此,LDS技术已经在要求很高的领域如,通信、汽车电子、机电设备、医疗器械等方面得到大量的应用。回复“LDS”查看更多文章

1.LDS工艺是怎样的?

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图:手机LDS天线工艺

如上图,以手机LDS天线为例:含有机金属复合物的改性塑料通过注塑成型得到特定的形状;通过激光照射得到特定形状活化区域;化学镀可将更多的金属原子依附在活化区域中,从而得到功能性电路板;为了防止电路板被磨损,一般通过喷涂或组装将其覆盖保护。

形象的讲,金属是在塑料基体上通过激光照射“长”出来的,故为塑上变金!

2.可用于LDS技术的塑料有哪些?

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图:可用于LDS的塑料,来源:百度百科

如上图所示:LDS技术用塑料比较多,覆盖了耐高温塑料、工程塑料和通用塑料,其中工程塑料种类最多。根据德国LPKF的相关建议,LDS技术对塑料有两个要求:电镀指数和粘接性;因此,LDS技术用塑料有:

聚酰胺类:HTN(杜邦)、PPARTP)、PA6/6T(巴斯夫)、PA4T(帝斯曼)、增强PA1010EMS)、PA(华力兴);

聚碳酸酯类:RTPMEPSABIC IPLucky Enpla(韩国乐喜)、中塑新材料、金发都有做;

聚酯类:PETPBT(朗盛、中塑)、PET/PBT合金;

PC/ABS类:相应的厂家包括RTPMEP、台湾华宏、SABICIPLucky Enpla、中塑、金发、华力兴、鼎启钟华;

其他类:LCPTiconaRTP)、PPPPOCOPPEEK等。

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图:LDS材料,来源:深圳华力兴

3.LDS技术应用在手机的哪个地方?

LDS技术在手机中可用来制作LDS天线。在塑料外壳手机中,LDS天线主要位于手机外壳和机身上。在金属外壳手机中,由于外壳中塑料含量很少,以这些塑料为基体制作LDS天线难度较大;故目前主要有两个方案:

1.增加塑料的含量,在有限的位置上镭雕出天线;

2.天线主体置于手机内部,接受信号部分刻蚀在手机外壳/中框的塑料上,达到保持良好信号的效果。

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图:LDS天线在手机塑料外壳上

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图:三星塑胶外壳手机,红框部分为LDS线路(包括天线、GPS等)

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图:LDS天线镭雕在有限的塑料上,来源:中塑新材料,艾邦高分子拍摄

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图:LDS天线部品,材质:PA,来源:三菱工程塑料株式会社,艾邦高分子拍摄


二.NMT纳米注塑技术

纳米注塑技术简称NMT(Nano Molding Technology),它是先将金属表面经过纳米化处理,塑胶直接注射成型在金属表面,得到塑胶+金属一体化结构的技术。NMT技术解决了塑料和金属粘接不良的问题,真正实现了塑胶和金属的一体化。

目前,该技术在智能手机上的应用得到了极大的推广;NMT技术还应用于汽车制造、医疗器械等,今后的应用领域还可能包括航天、航空、军事等。回复“NMT”查看更多文章

1.NMT技术工艺是怎样的?

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图:纳米注塑工艺流程

如上图:金属基材先通过碱洗除去表面的油脂等杂质,通过酸洗除去表面的金属氧化物并刻蚀出纳米级孔洞;再通过T处理刻蚀出尺寸更小的纳米级孔洞;水洗干燥后的金属夹持在模具内,和塑料注塑达到一体化结构。

形象的讲,塑料覆盖在通过表面处理的金属上,从而使两者紧密连接;故称之为金上覆塑!

2.可用于NMT技术的塑料有哪些?

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图:可用于NMT的塑料

由于塑料需要和残留在纳米孔洞里的T处理液通过位置交换才能进入纳米孔洞,从而具备良好的粘接力;而T处理含有胺类成分,故塑料需要含有特定的官能团与之反应如,酯基、酰胺基等。目前在量产的塑料有:PPSPPAPBTPA等

3.NMT技术应用在手机的哪些部位?

NMT技术一般应用在手机金属外壳或手机金属中框上,如下图所示:

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图:纳米注塑手机外壳

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图:纳米注塑手机中框半成品


三.MIM粉末冶金技术

金属粉末注射成型简称为MIMMetal injection Molding),它是一种将金属粉末与粘接剂(塑料)的增塑共混,然后注塑成型、脱脂、烧结的工艺。关于MIM有一个很实用的解释:把金属零件设计的像塑胶注射零件一样;利用塑胶注射快速复制的优点,将金属零件注射成形,然后经过热制程作成金属实体零件。

MIM技术由于生产时间短、成本低,能够大量生产精密、小型的金属制品。现在主要应用在手机、笔记本电脑上如:手机金属卡托、镜头装饰圈、手机按键、手机支架、笔记本电脑转轴用凹凸轮。回复“MIM”查看更多文章

1.MIM技术的工艺是怎样的?

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图:MIM技术工艺流程

如上图:金属粉末和粘接剂先进行充分的混合得到MIM粒料;MIM粒料加入专用注塑机中注塑得到生坯;生坯通过脱粘处理脱除大部分粘接剂得到棕坯;棕坯中仍然含有少量粘接剂,通过烧结将剩下的粘接剂除去得到烧结件;最后再通过CNC等将多余的部分铣去得到成品。

形象的讲,金属粉末在塑料的帮助下注塑成型,故称之为聚砂成金!


2.哪些塑料可以应用于MIM技术?

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图:可用于MIM的塑料

MIM工艺的脱脂过程目前主要分为三种方式:

热脱系统:在空气或真空下,脱脂剂在热氛围中分解脱除;此类脱脂剂有PEPPEVA

溶脱系统:脱脂剂在溶液(如:水)中分解;此类脱脂剂有PEG(聚乙二醇)。

酸脱系统:在硝酸或草酸中,脱脂剂在热氛围中分解脱除;此类脱脂剂有POM(聚甲醛)。

3.MIM技术应用在手机的哪些部位?

MIM主要用来制造手机金属卡托、镜头装饰圈、手机按键等,如下图所示:

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图:手机金属卡托

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图:镜头装饰圈

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图:手机按键


四.3种技术的总结比较

表:3种技术的总结比较


LDS技术

NMT技术

MIM技术

所用塑料

种类较多,聚酰胺类、聚碳酸酯类、聚酯类、PC/ABS类等

PPS、PPA、PBT、PA

PE、PP、EVA、PEG、POM

材料的功能

塑料为基体,金属为电路板

塑料和金属都可做结构件

塑料提高金属流动性

技术特点

打破电路板设计极限,大大节省空间

极大增强塑料和金属的粘接力,避免用到胶水

使更多金属的注塑成型成为可能

所用机器

挤出机、注塑机、LDS镭雕机

注塑机

挤出机、注塑机、酸脱炉、烧结炉

应用领域

通信、汽车电子、机电设备、医疗器械

手机、汽车制造、医疗器械

主要为手机、笔记本电脑

应用于手机的部位

手机天线

金属后壳、金属中框

金属卡托、镜头装饰圈、按键、支架

总的来讲,LDSNMTMIM可分别理解为“塑上变金”、“金上覆塑”、“聚砂成金”。在手机方面:LDS产品主要为手机天线,NMT产品主要为手机金属后壳/中框,MIM产品主要为金属卡托、镜头装饰圈、按键、支架等手机精密零部件。

虽然这三种技术工艺完全不同,但应用的领域十分相似:电子、通信等高附加值、高技术要求领域。相信随着技术的成熟以及成本的降低,这三种技术将会在更多的领域得到普及。

近期,艾邦高分子将推出MIM系列文章,涉及到工艺、市场、应用以及相关工艺对比等。下一篇MIM文章我们将探讨MIM金属粉末注射成型的五大工艺选择?敬请期待!


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