随着技术的进度,手机对信号的要求越来越高,从而对天线的设计带来越来越多的挑战,传统的FPC天线已经不能满足要求,于是,LDS天线应运而生,本文就对LDS天线相关工艺和设计要求做个介绍:
一、什么是LDS天线
LDS天线技术就是激光直接成型技术,是利用激光在LDS材料做的壳体上投射后,在表面化镀成金属,形成三维天线电路图案,这样就可以把天线直接做在壳体表面。
二、LDS天线的优缺点
LDS优点:
1.节省空间,让手机设计更加薄。
2.天线更加稳定,因为不会像机械加工的一样存在尺寸和产线人工组装误差。
LDS缺点:
1.周期长。
首先注塑和天线厂是分开的,导致运输过程加长;然后镭雕化镀时间也长;最后还要进行表面处理,包括二级外观面喷涂和一级面喷涂等工艺,过程比较复杂导致时间变长,一般需要10天才能拿到样品。
2.成本高。
首先材料本身价格是普通塑胶的3~4倍,且工艺复杂导致累加直通率比较低,都要最终加在成本里面,后壳会比没有LDS工艺的后壳价格高13元左右。
3.强度和韧性比PC稍差,控制不好会有壳裂现象,注意控制也可以达到可靠性测试的要求。
4.品质控制难,有时会出现批量不良,所以要注意控制每个环节。
三、设计规范
3.1 LDS结构分类
1.导通孔。2. 激光穿孔。3.三维表面镭雕;
3.2.1导通孔的设计规范
设计的基本要点如下:
◆有一个锥形孔或双锥形孔,用哪种结构主要是看外观需要,因为如果壁厚太厚孔径会太大,会影响外观效果,这时可以用双锥形孔; (如图1)
◆锥形孔角度需要大于30度,为了方便激光镭雕;
◆小边的孔径需要大于0.6毫米,因为这个位置是模具的靠破位置(就是模具钢料相互结合碰撞位置),太小模具钢料容易变形,注塑产品会产生毛边;因为在外观面,太大影响外观。
◆孔径一般是内部大,外部小,是为了外观看起来孔比较小。但是有的时候由于模具的出模问题,可以牺牲外观,锥形孔内部小外部大。
◆一般都需要一个圆角过渡,如图1 ,圆角半径R≥0.2毫米。
◆注意合模线的断差小于0.03毫米(需要模具厂控制),断差过大容易断线。
3.2.2激光穿孔的设计
现在的手机对于二级外观面要求越来越高,如果设计的导通锥形孔比较多,从外面会看到很多孔,影响外观,这个时候就需要用到激光穿孔技术。这个激光穿孔技术是不需要设计孔,只需要在馈点旁边需要导通的位置直接用激光打出微孔,因为微孔的直径只有0.1~0.14毫米,再加上二级外观面喷涂,人的肉眼是看不出来的,就保持了二级外观面的完整性,同时满足天线的效果。
激光穿孔需要的塑胶肉厚小于0.5毫米,这个时候有两种形式,一个是平均肉厚小于0.5毫米。另一种如果平均肉厚大于0.5毫米,需要局部掏胶,在需要穿孔的位置把肉厚做到小于0.5毫米。一般最好做到局部为0.3~0.5毫米。有下面两种形式:
激光穿孔设计基本要点(见上图2 ,图3):
◆需镭雕穿孔区域的厚度0.3~0.5mm,这时镭雕穿孔的时间大概是1~2秒钟;
◆镭雕后的孔径0.10~0.14毫米;化镀后的孔径0.08~0.12毫米
◆如果塑胶肉厚小于0.5毫米,可以直接镭雕穿孔,如图2所示;
如果肉厚大于0.5毫米,需要在打孔区域减胶,使肉厚在0.3 ~0.5毫米之间(图3所示)
◆台阶处需要圆角过渡,这样不会断线,R1≥ 0.2毫米
◆拔模斜度一般ANG1 ≥ 30度,如果空间有限可以最低做到20度,不能小于20度。
3.2.3.三维表面镭雕结构设计:
天线确定好需要的区域和图案后,就要进行镭雕,用激光在LDS材料做的壳体上投射,然后在表面化镀成金属,形成天线需要的电路图案。在投射过程中,激光头和产品都是可以转动的,主要是看天线要求,编辑的程序根据需要来设计。
4. LDS工艺需要注意的问题点:
1)顶针痕迹,模具钢料结合和浇口避免在镭雕区域,如果不可避免,结合断差≤0.03毫米,毛边断差≤0.03毫米。
2)镭雕区域不能有拉模痕迹。
3)內孔面不可有斷差,凹陷,毛邊,粉尘等。
4)镭雕区域不能有结构凸起(比如卡勾,螺丝柱和插骨等)挡住激光。
5)线路与素材边缘需有0.30mm以上间距,因为线路与素材边缘太近,镭雕产生的粉尘会依附在塑胶边缘,化镀工艺上依附在塑胶边缘的粉尘就会造成溢镀。
6)表面线路区域不可有异常縮水現象。
7) 塑胶件公差不能大于LDS公差。
8) 一般LDS的壳料生产制程比较复杂(外观件一般有6~8个工序),每个工步都会有不良,这样会导致累加良品率非常低。所以,对于LDS壳料,工艺尽量不要太复杂,否则会导致直通率很低。
9)如果产品表面处理工艺是真空镀,会影响外观效果。
因为LDS导通孔或激光穿孔的工艺,首先因涂层打磨,孔形状不一定一致,其次生产中可能有的喷5涂,有的因返打砂要喷6涂,孔大小会不一致。激光穿孔的位置真镀后会有一个比较明显的痕迹,要求高的机器不可以接受,所以一级面的孔不应该做MIC那样的小导通孔或激光穿孔。
10)化镀铜的厚度控制在5~9um,镀镍的厚度控制在3~5um,如果还需要镀金,镀金的厚度需要大于0.1um。
11)一级面要求:线条与线条之间的间隙≥1.0毫米,线路的宽度≥0.3毫米。
12)塑件表面粗躁度在Rz5 um~Rz 10 um符合LDS製程要求,打磨表面一般是沒有必要的(特殊情況下Rz15um是可以接受的),不能超过Rz 15um。
13)外观面采用LDS方式、喷涂过程需要打磨的,需要控制走线薄弱环节(如侧按键孔薄弱地方)、避免打磨造成断线或损伤。
14)如果化镀区域的边沿有圆角,则距离边沿的距离需要大于0.5毫米,因为有圆角,容易镭雕到侧面,影响天线效果