1, Miniaturizace a přesnost: Technologický průlom v milimetrovém bitevním poli
Primárním trendem multifunkční integrace elektronických produktů je miniaturizace, která klade téměř přísné požadavky na přesnost obrábění vstřikovacích forem. Vezmeme-li jako příklad chytré telefony, jejich kryt potřebuje integrovat desítky malých struktur, jako jsou tlačítka, rozhraní, anténní sloty a otvory pro odvod tepla. Některé klíčové rozměry musí mít tolerance řízené v rozmezí ± 0,01 mm, což odpovídá 1/6 průměru lidského vlasu. Forma zadního krytu mobilních telefonů se zakřivenou obrazovkou řady OPPO Find musí dosáhnout bezproblémového zapadnutí mezi zakřivenou plochou a obrazovkou prostřednictvím pětiosého spojkového obráběcího centra. Chyba vůle formy by měla být menší než 0,005 mm, jinak to způsobí přetečení vstřikování nebo uvolnění sestavy.
Výzva 1: Stabilita zpracování mikrostruktury
Poměr hloubky dutiny k šířce miniaturizovaných forem často přesahuje 10:1 a tradiční frézovací procesy jsou náchylné k vibracím způsobeným nedostatečnou tuhostí nástroje, což má za následek zvlnění povrchu nebo rozměrové odchylky. Například při výrobě držáku vnitřní antény chytrých hodinek musí forma vyřezat 0,3 mm široký kanál pro vstřikování mikropěny. Pokud je přesnost zpracování nedostatečná, způsobí to zablokování toku materiálu a pevnost konečného produktu se sníží o více než 30 %.
Průlomová cesta: Víceosé spojení a ultra přesné obrábění
Pětiosé spojkové obráběcí centrum může dosáhnout -jednorázového upnutí a tvarování složitých povrchů pomocí vysoce přesných{1}} pravítek s mřížkou s radiálním házením vřetena menším nebo rovným 0,005 mm, což snižuje opakované chyby polohování. Kombinací řezných nástrojů potažených tvrdou slitinou (průměr menší nebo rovný 0,5 mm) a strategie vrstveného prstencového řezání lze deformaci tenkostěnných struktur řídit v rozmezí 0,02 mm. Technologie elektroerozivního obrábění (EDM) navíc dokáže vyřezat drážky na úrovni mikrometrů, kterých tradiční mechanické obrábění nedosáhne, jako je například ovládání rozteče kolíků formy konektoru nabíjecího pouzdra sluchátek Huawei FreeBuds, které využívá EDM při dosažení přesnosti ± 0,003 mm.
2, Materiálová kompatibilita: Kolaborativní výzva více materiálů
Multifunkční integrace elektronických produktů vyžaduje kompatibilitu s různými materiálovými charakteristikami, jako jsou kompozitní struktury kovů a plastů, koexistence materiálů s vysokou tepelnou vodivostí a izolačních materiálů a ekologické požadavky biologických materiálů. Vezmeme-li jako příklad opěrku rukou notebooku, řada ASUS Unparalleled využívá jednodílný-výlisek, který vyžaduje kombinaci slitiny ABS+PC a držáku z hliníkové slitiny prostřednictvím procesu vstřikování. Forma musí současně odolat vysoké teplotě 280 stupňů a tlaku 150 MPa a vyhnout se praskání způsobenému rozdílem v koeficientu tepelné roztažnosti mezi kovem a plastem.
Výzva 2: Pevnost spojů různých materiálů
Při výrobě pouzder chytrých hodinek se často používá proces společného vstřikování PC (polykarbonát) a LCP (polymer z tekutých krystalů), aby se vyrovnala odolnost proti pádu a pronikání signálu. Viskozita taveniny LCP je však pouze 1/5 viskozity PC. Nesprávná konstrukce průtokového kanálu formy může vést k předčasnému tuhnutí LCP a vzniku defektů delaminace. Praxe forem na balení čipů TSMC ukázala, že optimalizací polohy hradla a křivky přídržného tlaku lze snížit deformaci kolíku z 0,1 mm na 0,02 mm, ale za cenu zkrácení životnosti formy o 40 %.
Průlomová cesta: Analýza toku modelu a modifikace materiálu
Software pro analýzu toku formy (jako je Moldflow) může simulovat chování při plnění různých materiálů a optimalizovat počet a polohu vtoků. Například v designu formy notebooku Lenovo ThinkBook Plus Gen 6 s posuvnou obrazovkou bylo pomocí simulace zjištěno, že tradiční boční brány způsobí na okrajích obrazovky stopy po smrštění. Nakonec byly místo nich použity vějířové-brány a konformní chladicí kanály, což vedlo k 60% zvýšení rovinnosti produktu. Navíc technologie modifikace materiálů (jako je přidání nano plniv) může zvýšit pevnost mezifázového spojení. Kompozitní materiál PC/LCP vyvinutý jistým podnikem má mezifázovou pevnost ve smyku 35 MPa, což je dvakrát více než u čistého PC.
3, Odvod tepla a strukturální stabilita: výzvy tepelného managementu pro integraci s vysokou-hustotou
Integrace funkcí elektronického produktu vede k výraznému zvýšení hustoty tepla na jednotku objemu a vstřikovací formy musí řešit problémy s odvodem tepla i strukturální deformací současně. Vezměme si jako příklad kryt antény základnové stanice 5G, který musí splňovat požadavky na nízké ztráty pro přenos vysokofrekvenčního signálu-a odolat venkovním teplotním rozdílům od -40 stupňů do 85 stupňů . Forma z materiálu LCP používaná společností Huawei používá technologii laserového selektivního tavení (SLM) k tisku konformního kanálu chladicí vody, který zlepšuje rovnoměrnost teploty formy o 80 %, zkracuje cyklus chlazení z 90 sekund na 40 sekund a snižuje deformaci produktu o 75 %.
Výzva 3: Zpracování miniaturizovaných struktur pro odvod tepla
Při výrobě AR brýlí, aby se snížila zátěž hlavy, je třeba, aby nožky brýlí integrovaly baterie, senzory a komunikační moduly. Plastová konzola má tloušťku stěny pouze 0,8 mm, ale je třeba zařídit chladicí mikrokanál o průměru 0,5 mm. Tradiční techniky vrtání toho nemohou dosáhnout, zatímco technologie SLM dokáže tisknout složité vodní cesty, ale drsnost povrchu může dosáhnout Ra 10 μm, což může snadno způsobit turbulence a snížit účinnost odvodu tepla.
Průlomová cesta: Zpracování kompozitů a povrchová úprava
Jistý podnik přijal složený proces "SLM tisk + elektrochemické leštění", který nejprve vytiskne vodní cestu na Ra 6 μm a poté sníží drsnost povrchu na Ra 1,6 μm pomocí pulzního elektrochemického zpracování, čímž se zvýší průtok chladicí vody o 40 %. Kromě toho aplikace vložek ze slitiny beryllium mědi výrazně zlepšuje tepelnou vodivost formy s tepelnou vodivostí 180 W/(m · K), která je pětkrát vyšší než u tradičních ocelových forem, a může snížit rozsah kolísání teploty formy z ± 15 stupňů na ± 3 stupně.
