这三种塑胶+金属技术:LDS、NMT、MIM,不要再傻傻的分不清!
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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。回复“LDS”查看更多文章
1.LDS工艺是怎样的?
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?
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)、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。
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: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。回复“NMT”查看更多文章
1.NMT技术工艺是怎样的?
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?
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:
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。回复“MIM”查看更多文章
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!
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?
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:
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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