材料人必看：手機全面屏下的天線工藝LDS

從2017年開始，全面屏成為眾多手機的標配，2018年依然會延續(xù)這一趨勢。全面屏設計，作為手機行業(yè)的一大熱點，意味著手機頂部空間的縮小，手機天線空間將受到影響。而LDS天線可以大幅度減小天線尺寸，可能是未來手機天線的主流趨勢，LDS工藝再一次受到行業(yè)的關注！

2014年，是我國的LDS發(fā)展的分水嶺，這之前，我國相當絕大部分的企業(yè)需要向LPKF公司繳納高額的專利費，而且還附帶購買其指定的加工設備及材料，但自2014年11月， LPKF在中國的專利徹底無效后，國內(nèi)的LDS產(chǎn)業(yè)便抓住了這個機遇，全力開發(fā)和提升自身的技術與服務水平，各大激光鐳雕設備廠、改性塑料廠、化鍍廠等紛紛提升行業(yè)競爭力。

一LDS的定義

努比亞Z5的后蓋設計，采用了LDS技術

官方的語言是“利用計算機按照導電圖形的軌跡控制激光的運動，將激光投照到注塑成型的三維塑料器件上，在幾秒鐘的時間內(nèi)用激光激活材料—激光使含有摻雜物的塑料中的金屬組織化合物分離（激光活化）。激光活化后暴露出來的金屬原子為接下來的化鍍工藝提供種子層，已激光活化的區(qū)域在化鍍過程中可生長出厚度為5～10微米的金屬層（表面金屬化）從而實現(xiàn)材料的三維電路形成”，簡單點說就是用特殊的激光將設定好的線路圖雕刻在塑料器件表面，經(jīng)過化學電鍍等步驟后，在塑料表面形成一層金屬層電路的工藝。

二LDS工藝過程

LDS工藝過程

在說塑膠成型之前，我們首先來了解下LDS塑料是怎么做的：

科普下什么是LDS塑料？即一種內(nèi)含有機金屬復合物的改性塑料，經(jīng)激光照射后，使有機金屬復合物釋放出金屬粒子。

而有機金屬復合物的特性必須達到：

絕緣性

不是催化性活性劑

抗可見光

可以均勻分散在塑料基體中

激光照射后能釋放出金屬粒子

耐高溫、耐化學性

低毒

無逸出、無遷移、抗提性好

而用于生產(chǎn)的LDS材料該如何選擇呢？這里有個LDS專用料及生產(chǎn)廠家的金字塔圖：

除了塔中的這些，另有：

下圖是巴斯夫、保理、朗盛三家六款LDS材料性能的對比：

附一張LDS材料與無線電性能關系的圖，以供參考：

其中：K = Dielectric constant DF = Dissipation factor

對于究竟如何選材，這邊引用下深圳華力興新材料股份有限公司曹艷霞博士的話：

首先，材質(zhì)選擇需考慮LDS的加工需求，如材料的熱膨脹系數(shù)、吸水性、機械特性、可焊性后制程的加工特性也是選擇的考量因素（如：鐳射、超聲波焊接等…..）。

其次，材料的規(guī)格特性也是選擇材質(zhì)的一個重要考量因素，在開發(fā)階段也可以參考材料供應商的模流分析、產(chǎn)品尺寸調(diào)整的一些經(jīng)驗。

了解了什么是LDS塑料顆粒及如何選材后，接下來看下LDS工藝的第一個步驟“塑膠成型”，其實這是一個簡單的注塑的過程，將塑料粒子喂入到注塑機，經(jīng)注射成型后得到塑膠元器件：

第二個步驟便是LDS的重要環(huán)節(jié)——激光鐳雕，其原理圖如下：

經(jīng)過上面這個步驟，LDS塑料顆粒中的金屬復合物被激活，在器件表面附上一層很薄的金屬層，這是接下來金屬化（化學鍍）的種子層，以便進行進一步的金屬原子覆蓋。一般情況下：鍍銅（12微米）、鍍鎳（2~4微米）、鍍金（0.1微米）。

第三個步驟便是金屬化（化學鍍層），以鍍銅為例，其原理是離散的銅離子，在藥水中成為種子，被還原成銅，并粘連在一起。

化學鍍的步驟圖

基本上到這一步，已完成了LDS的工藝過程，后續(xù)繼續(xù)測試器件的性能，以便進行噴涂等二次加工。

三LDS工藝加工設備

說完了材料、工藝，接下來稍微說下LDS的生產(chǎn)設備，在德國LPKF的專利還在生效前，其通過捆綁商業(yè)模式迫使很多加工廠家購買其設備，獲取了大量的利潤，然在2014年我國判定其專利失效后，我國設備廠商抓住了機遇，產(chǎn)品的性能得到迅速的提升，目前市場上做的好的有：

舉個德國樂普科兩款設備的性能對比例子(四頻段GSM天線、按照一月22天，每天運行10小時)：

四LDS工藝優(yōu)勢及其應用范圍

相比較傳統(tǒng)的加工工藝，LDS技術擁有以下幾個優(yōu)點，也正因為此，其現(xiàn)在的應用領域相當廣泛：

1、設計靈活，節(jié)省空間：三維電路載體，可供利用的空間增加；器件更小、更輕；功能更多，設計自由度更大，有可能實現(xiàn)創(chuàng)新性功能。

2、柔性制造：印制電路（PCB）工藝修改圖案需要修改菲林，修改外形需要修改模具，而LDS工藝只要修改CAD數(shù)據(jù)，優(yōu)勢明顯。

3、環(huán)境友好：制造過程無污染、無高壓、無廢水、無強電、無噪音

4、技術效率極高：產(chǎn)品生產(chǎn)周期短，激光系統(tǒng)耐用、少維護，適合7X24不間斷生產(chǎn)，并且故障率低

應用領域：

射頻及通信行業(yè): 手機天線、筆記本天線等；

汽車及運輸設備制造行業(yè),體現(xiàn)在減輕重量、提供耐用性；

電子電氣領域

醫(yī)療設備領域

適用于高密度醫(yī)療器械的集成式小螺距

另有 精密儀器&測量及軍事/航空工業(yè)等。

五LDS工藝加工設備