1, Миниатюризация и прецизност: Технологичен пробив в милиметровото бойно поле
Основната тенденция в многофункционалната интеграция на електронни продукти е миниатюризацията, която налага почти строги изисквания към точността на обработка на шприцформите. Вземайки смартфоните като пример, техните корпуси трябва да интегрират десетки малки структури като бутони, интерфейси, слотове за антени и отвори за разсейване на топлината. Някои ключови размери трябва да имат допустими отклонения, контролирани в рамките на ± 0,01 mm, което е еквивалентно на 1/6 от диаметъра на човешки косъм. Формата на задния капак на мобилните телефони с извити екрани от серията OPPO Find трябва да постигне безпроблемно прилягане между извитата повърхност и екрана чрез механичен център за връзка с пет оси. Грешката на хлабината на матрицата трябва да бъде по-малка от 0,005 mm, в противен случай това ще доведе до преливане при леене под налягане или разхлабване на монтажа.
Предизвикателство 1: Стабилност на обработката на микроструктурата
Съотношението на дълбочината на кухината към ширината на миниатюризираните форми често надвишава 10:1 и традиционните процеси на фрезоване са склонни към вибрации, причинени от недостатъчна твърдост на инструмента, което води до повърхностни вълни или отклонения в размерите. Например, когато се произвежда вътрешната скоба за антена на интелигентен часовник, матрицата трябва да издълбае канал за инжектиране на микропяна с ширина 0,3 mm. Ако точността на обработка е недостатъчна, това ще доведе до възпрепятстване на потока на материала и силата на крайния продукт ще намалее с повече от 30%.
Път на пробив: Многоосно свързване и ултра прецизна обработка
Обработващият център с пет оси може да постигне еднократно-затягане и формоване на сложни повърхности чрез високо-прецизни решетъчни линийки с радиално отклонение на шпиндела По-малко или равно на 0,005 mm, намалявайки повтарящите се грешки при позициониране. Чрез комбиниране на режещи инструменти с покритие от твърда сплав (диаметър, по-малък или равен на 0,5 mm) и стратегия за наслоено пръстеновидно рязане, деформацията на тънко-стенни структури може да се контролира в рамките на 0,02 mm. В допълнение, технологията за електроразрядна обработка (EDM) може да издълбае канали с микрометрово ниво, които традиционната механична обработка не може да постигне, като например контрола на разстоянието между щифтовете на калъфа за зареждане на слушалките Huawei FreeBuds, който разчита на EDM за постигане на точност от ± 0,003 mm.
2, Съвместимост на материалите: Съвместно предизвикателство на множество материали
Многофункционалната интеграция на електронните продукти изисква съвместимост с различни характеристики на материалите, като композитни структури от метали и пластмаси, съвместно съществуване на материали с висока топлопроводимост и изолационни материали и екологични изисквания за материали на биологична основа. Вземайки за пример опората за длани на лаптопа, серията ASUS Unparalleled приема-дизайн на формоване от една част, което изисква комбинация от ABS+PC сплав и скоба от алуминиева сплав чрез процес на леене под налягане. Формата трябва да издържа на висока температура от 280 градуса и налягане от 150 MPa едновременно и да избягва напукване, причинено от разликата в коефициента на топлинно разширение между метал и пластмаса.
Предизвикателство 2: Сила на свързване на повърхността на различни материали
При производството на корпуси на интелигентни часовници, процесът на съвместно леене под налягане на PC (поликарбонат) и LCP (течнокристален полимер) често се използва за балансиране на устойчивостта на падане и проникването на сигнала. Вискозитетът на стопилката на LCP обаче е само 1/5 от този на PC. Неправилното проектиране на канала за потока на матрицата може да доведе до преждевременно втвърдяване на LCP и образуване на дефекти при разслояване. Практиката на формите за опаковане на чипове на TSMC показа, че чрез оптимизиране на позицията на затвора и кривата на задържане на налягането, деформацията на щифта може да бъде намалена от 0,1 mm на 0,02 mm, но с цената на съкращаване на живота на формата с 40%.
Път на пробив: Анализ на потока на модела и модификация на материала
Софтуерът за анализ на потока на мухъл (като Moldflow) може да симулира поведението на пълнене на различни материали и да оптимизира броя и позицията на портите. Например, при дизайна на калъпа на преносимия компютър с превъртащ екран Lenovo ThinkBook Plus Gen 6 чрез симулация беше установено, че традиционните странични врати биха причинили следи от свиване по краищата на екрана. В крайна сметка вместо това бяха използвани вентил-оформени порти и конформни охлаждащи канали, което доведе до 60% увеличение на плоскостта на продукта. В допълнение, технологията за модифициране на материала (като добавяне на нано пълнители) може да подобри здравината на междуфазното свързване. Композитният материал PC/LCP, разработен от определено предприятие, има междинна якост на срязване от 35MPa, което е два пъти по-високо от чистия PC.
3, Разсейване на топлината и структурна стабилност: предизвикателства за управление на топлината за интеграция с висока-плътност
Интегрирането на функциите на електронния продукт води до значително увеличаване на топлинната плътност на единица обем и шприцформите трябва да се справят едновременно с разсейването на топлината и проблемите със структурната деформация. Като вземем за пример капака на антената на 5G базовата станция, той трябва да отговаря на изискванията за ниски загуби за високо-честотно предаване на сигнал и да издържа на температурни разлики на открито от -40 градуса до 85 градуса. Формата за LCP материал, използвана от Huawei, използва технология за лазерно селективно топене (SLM) за отпечатване на конформен канал за охлаждаща вода, което подобрява равномерността на температурата на матрицата с 80%, съкращава цикъла на охлаждане от 90 секунди на 40 секунди и намалява деформацията на изкривяването на продукта със 75%.
Предизвикателство 3: Обработка на миниатюрни структури за разсейване на топлина
При производството на AR очила, за да се намали тежестта върху главата, краката на очилата трябва да интегрират батерии, сензори и комуникационни модули. Пластмасовата скоба има дебелина на стената само 0,8 мм, но трябва да се постави охлаждащ микроканал с диаметър 0,5 мм. Традиционните техники за пробиване не могат да постигнат това, докато технологията SLM може да отпечата сложни водни пътища, но грапавостта на повърхността може да достигне Ra 10 μm, което може лесно да причини турбуленция и да намали ефективността на разсейване на топлината.
Път на пробив: Композитна обработка и повърхностна обработка
Определено предприятие приема комбиниран процес на „SLM печат+електрохимично полиране“, който първо отпечатва водния път до Ra 6 μm и след това намалява грапавостта на повърхността до Ra 1,6 μm чрез импулсна електрохимична обработка, увеличавайки скоростта на потока на охлаждащата вода с 40%. В допълнение, прилагането на вложки от берилиево-медна сплав значително подобрява топлопроводимостта на матрицата с топлопроводимост от 180 W/(m·K), което е пет пъти по-високо от традиционните стоманени форми и може да намали диапазона на температурни колебания на матрицата от ± 15 градуса до ± 3 градуса.
