一文区分手机LDS丨NMT丨MIM三种塑胶+金属技术!

艾邦高分子2020-06-29 16:17:12

我们先来做一个小小的测试:


“塑上变金”、“金上覆塑”、“聚砂成金”分别是LDS、NMT、MIM技术的形象比喻,您答对了吗?

不知道不要紧,我们下面通过工艺简介所用塑料在手机中应用的位置来介绍LDS、 NMT、 MIM这三种塑胶+金属技术以及他们的区别。希望做塑料的朋友看完这篇文章,LDS、 NMT、 MIM:这三种塑胶+金属技术,再也不会傻傻分不清了!


一.LDS技术


图:线路板

LDS(LaserDirect 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。


1
LDS工艺是怎样的?


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?


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粘接性;因此,LDS技术用塑料有:

聚酰胺类:HTN(杜邦)、PPA(RTP)、PA6/6T(巴斯夫)、PA4T(帝斯曼)、增强PA1010(EMS)、PA(华力兴);

聚碳酸酯类:RTP、MEP、SABIC IP、Lucky Enpla(韩国乐喜)、中塑新材料、金发都有做;

聚酯类:PET、PBT(朗盛、中塑)、PET/PBT合金;

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

其他类:LCP(Ticona、RTP)、PP、PPO、COP、PEEK等。


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。


图:LDS天线在手机塑料外壳上

图:三星塑胶外壳手机,红框部分为LDS线路(包括天线、GPS等)


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


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。


1
NMT技术工艺是怎样的?


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?


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:PPS、PPA、PBT、PA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:


图:纳米注塑手机外壳


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MIM(Metal 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。


1
MIM技术的工艺是怎样的?


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。

形象地讲,金属粉末在塑料的帮助下注塑成型,故称之为聚砂成金!


图:日钢(JSW)MIM专用全电动注塑机,来源:深圳兴荣精密机械有限公司


2
哪些塑料可以应用于MIM技术?


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PE、PP、EVA。

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:


图:手机金属卡托


图:镜头装饰圈


图:手机按键


四.3种技术的总结比较

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,LDS、NMT、MIM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。


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