LDS技術(shù)介紹-20171026

1、LDS技術(shù)技術(shù)介紹介紹內(nèi)容目錄一. 什么是LDS技術(shù)二. LDS技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)三. LDS工藝流程四. LDS的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范五. LDS工藝需注意的問題點(diǎn)LDS技術(shù)就是激光直接成型技術(shù)（Laser-Direct-structuring）,利用計算機(jī)按照導(dǎo)電圖形的軌跡控制激光的運(yùn)動，將激光投照到模塑成型的三維塑料器件上，在幾秒鐘的時間內(nèi)，活化出電路圖案。簡單的說（對于手機(jī)天線設(shè)計與生產(chǎn)），在成型的塑料支架上，利用激光鐳射技術(shù)直接在支架上化鍍形成金屬天線pattern。這樣一種技術(shù)，可以直接將天線鐳射在手機(jī)外殼上。這種天線的好處是天線更加穩(wěn)定、也可以避免內(nèi)部元器件的干擾，同時也可以節(jié)省出更多的設(shè)計空

2、間，讓手機(jī)做得更加纖薄一.什么是LDS技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：（1）設(shè)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(shè)計自由度更大，有可能實現(xiàn)創(chuàng)新性功能。（2）天線更加穩(wěn)定，因為不會像機(jī)械加工的一樣存在尺寸和產(chǎn)線人工組裝誤差。（3）柔性制造：印制電路(PCB)工藝修改圖案需要改菲林；修改外型需要改模具。而LDS工藝不要模具，只修改激光機(jī)CAD數(shù)據(jù)，優(yōu)勢明顯。（4）傳統(tǒng)的塑膠表面電鍍金屬，抗剝離強(qiáng)度差，且需要酸粗化、水洗、沉積貴金屬鈀水等不環(huán)保流程，而LDS工藝無此流程，直接環(huán)保化學(xué)鍍；相比印制電路(PCB)工藝，屬于加法工藝，不要去掉銅泊，省略了蝕刻環(huán)節(jié)，無環(huán)境負(fù)擔(dān)。（5）相

3、比印制電路工藝，省略了漫長的制造菲林、模具、蝕刻等環(huán)節(jié)，制成短而靈活。缺點(diǎn)：（1）周期長，首先注塑和天線廠是分開的，導(dǎo)致運(yùn)輸過程加長；然后鐳雕化鍍時間也長；最后還要進(jìn)行表面處理，包括二級外觀面噴涂和一級面噴涂等工藝，過程比較復(fù)雜導(dǎo)致時間變長，一般需要10天才能拿到樣品。（2）成本高，首先材料價格是普通塑膠的34倍，且工藝復(fù)雜導(dǎo)致累加直通率較低，最終都要加在成本里面。（3）強(qiáng)度和韌性比PC稍差，控制不好會有殼裂現(xiàn)象。（4）品質(zhì)控制難，有時會出現(xiàn)批量不良，所以要注意控制每個環(huán)節(jié)。二. LDS技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)三. LDS工藝流程LDS工藝流程如下：金屬氧化物制備LDS專用料制備開模注塑LDS鐳雕化學(xué)鍍金

4、屬噴涂等二次加工1.金屬氧化物的制備有機(jī)金屬復(fù)合物的特性：（1）絕緣性（2）不是催化性活性劑（3）可以均勻的分散在塑料基體中（4）激光照射后能釋放出金屬離子（5）耐高溫（6）耐化學(xué)性（7）低毒（8）無溢出，無遷移 三. LDS工藝流程2.LDS專用料的制備LDS材料是一種內(nèi)含有機(jī)金屬復(fù)合物的改性塑膠，激光照射后，使有機(jī)金屬復(fù)合物釋放出金屬粒子。三. LDS工藝流程基體材料LDS材料顆粒高溫熔融物其他材料有機(jī)金屬復(fù)合物L(fēng)DS塑料顆粒生產(chǎn)工藝高溫混合冷卻粉碎LDS專用材料清單如下表有機(jī)金屬復(fù)合物有如下特性：絕緣性不是催化性活性劑抗可見旋旋光性可以均勻分散在塑料基體中激光照射后能釋放金屬粒子耐高溫，

5、耐化學(xué)性低毒無逸出，無遷移，抗提性好三. LDS工藝流程3.開模與注塑：模廠根據(jù)終端客戶的需求和LDS專用料的要求開模和注塑。鐳射區(qū)域不能設(shè)計垂直面，要適當(dāng)?shù)脑O(shè)計斜坡，斜坡與垂直線的角度應(yīng)大于等于30以上。鐳射區(qū)應(yīng)盡量避開分模線，以免后續(xù)給鐳射工藝帶來斷線的致命影響。分模線的高度上限不能超過0.05mm。導(dǎo)通孔應(yīng)該設(shè)計為錐角，錐角角度應(yīng)為大于等于60的角度，導(dǎo)通孔 的最小直徑應(yīng)為0.2mm，孔邊可倒半徑為0.15mm的圓角。塑膠素材表面不應(yīng)做拋光處理，粗糙度為Rz5-10um，符合LDS制程要求。塑膠成品素材尺寸公差要求不能超過0.02mm平整度一致度要求要高.三. LDS工藝流程4.LDS鐳

6、雕：注塑成型后的素材到鐳雕線完成鐳雕過程(LDS材料鐳雕，化鍍示意圖)LDS鐳雕機(jī)被激光處理過的工件，電路導(dǎo)線部分嵌入工件內(nèi)部三. LDS工藝流程通過激光光蝕釋放出活性金屬種子和添加劑粒子，生成具有高附著力的微觀粗糙的表面具體說明：首先LDS塑料顆粒中的金屬復(fù)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(xué)鍍）的種子層，以便進(jìn)行進(jìn)一步的金屬原子覆蓋。一般情況下：鍍銅（12微米）、鍍鎳（24微米）、鍍金（0.1微米）三. LDS工藝流程5.化學(xué)鍍金屬已鐳雕完成的素材到化鍍線完成化鍍過程；（1）化鍍前LDS產(chǎn)品儲存要求鐳雕好的產(chǎn)品應(yīng)放置于濕度60%的環(huán)境中，并盡快送至下一工序，如

7、儲存時間較長或濕度較大，應(yīng)用塑料封存。禁止用手直接接觸產(chǎn)品鐳射面以防氧化。針對每款產(chǎn)品定制相對應(yīng)的塑膠托盤，以防止產(chǎn)品在運(yùn)輸過程中挪動而將產(chǎn)品刮花。（2）LDS產(chǎn)品化鍍要求一般產(chǎn)品都是鍍銅底再鎳覆蓋，部分產(chǎn)品應(yīng)客戶要求要鍍金。鍍層厚度一般為：Cu 6-12 、Ni 2-4 、Au O.1-0.2 。通過百格測試與鹽霧測試來驗證鍍層是否脫落。鍍層厚度一致性要好。無明顯溢鍍，尤其是線路與線路很窄的地方溢鍍很容易出現(xiàn)短路。鍍層表面不能有明顯的臟污或鍍層發(fā)黃、發(fā)暗等色差問題。鍍層表面不能用手直接接觸，以防氧化。三. LDS工藝流程LDS金屬化以鍍銅為例，其原理是離散的銅離子，在藥水中成為種子，被還原成

8、銅，并粘連在一起。三. LDS工藝流程LDS金屬化后烘干基本上到這一步，已完成了LDS的工藝過程，后續(xù)要根據(jù)性能測試情況，進(jìn)行噴涂等二次加工。6. 噴涂等二次加工：化鍍后的成素材測試相關(guān)性能；例如百格測試，RF測試，保證產(chǎn)品性能，為后續(xù)的噴涂等二次加工做好準(zhǔn)備。部分產(chǎn)品化鍍后需要噴涂。噴涂厚度一般為：底漆4-5 、面漆8-20 不等。噴涂后的部分產(chǎn)品如手機(jī)天線類的，還需組裝一個揚(yáng)聲器配件類，然后將組裝好的產(chǎn)品進(jìn)行性能測試?？偟膩碚f，LDS技術(shù)實現(xiàn)的關(guān)鍵因素包括三個，首要必須有對鐳雕激光敏感的LDS專用料作為基材；二是電路設(shè)計及激光雕刻系統(tǒng)；最后是良好有效化鍍系統(tǒng)及過程控制。三. LDS工藝流程

9、（1）導(dǎo)通孔的設(shè)計規(guī)范 有一個錐形孔或雙錐形孔，用哪種結(jié)構(gòu)主要是看外觀需要，如果壁厚太厚孔徑會太大，會影響外觀效果,這時可以用雙錐形孔; （如圖1） 錐形孔角度需要大于30度，以便激光鐳雕；小邊的孔徑需要大于0.6毫米，因為這個位置是模具的靠破位置（就是模具鋼料相互結(jié)合碰撞位置），太小模具鋼料容易變形，注塑產(chǎn)品會產(chǎn)生毛邊（因為在外觀面，太大影響外觀） 孔徑一般是內(nèi)部大，外部小，是為了外觀看起來孔比較小。但是有的時候由于模具的出模問題，可以犧牲外觀，錐形孔內(nèi)部小外部大。一般都需要一個圓角過渡，圓角半徑R0.2毫米。 注意合模線的斷差小于0.03毫米（需要模具廠控制），斷差過大容易斷線。四. LD

10、S的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（2）激光穿孔的設(shè)計規(guī)范現(xiàn)在的手機(jī)對于二級外觀面要求越來越高，如果設(shè)計的導(dǎo)通錐形孔比較多，從外面會看到很多孔，影響外觀，這個時候就需要用到激光穿孔技術(shù)。這個激光穿孔技術(shù)是不需要設(shè)計孔，只需要在饋點(diǎn)旁邊需要導(dǎo)通的位置直接用激光打出微孔，因為微孔的直徑只有0.10.14毫米，再加上二級外觀面噴涂，人的肉眼是看不出來的，就保持了二級外觀面的完整性，同時滿足天線的效果。激光穿孔需要的塑膠肉厚小于0.5毫米，這個時候有兩種形式，一個是平均肉厚小于0.5毫米。另一種如果平均肉厚大于0.5毫米，需要局部掏膠，在需要穿孔的位置把肉厚做到小于0.5毫米。一般最好做到局部為0.30.5毫米。有下面

11、兩種形式：需鐳雕穿孔區(qū)域的厚度0.30.5mm，這時鐳雕穿孔的時間大概是12秒鐘；鐳雕后的孔徑0.100.14毫米；化鍍后的孔徑0.080.12毫米如果塑膠肉厚小于0.5毫米，可以直接鐳雕穿孔，如圖2所示；如果肉厚大于0.5毫米，需要在打孔區(qū)域減膠，使肉厚在0.30.5毫米之間（圖3所示）臺階處需要圓角過渡，這樣不會斷線，R10.2毫米拔模斜度一般ANG1 30度，如果空間有限可以最低做到20度，不能小于20度。（3）三維表面鐳雕結(jié)構(gòu)設(shè)計LDS尺寸公差一般情況，線路與線路之間為 0.1mm，線路到塑膠殼邊緣為0.15mm。 General Tolerance TableDimensionDes

12、criptionToleranceALDS pattem to pattem+/-0.10mmBLDS pattem to pattem+/-0.15mm四. LDS的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范盡量將LDS的面設(shè)計在一個平面上在一個平坦的表面上設(shè)計線路將可以避免漏鍍或膜厚過薄的問題產(chǎn)生若無法將線路連續(xù)的設(shè)計在一個平面上，將可加入柔和的曲線（如倒大R等）避免后續(xù)將會產(chǎn)生的問題四. LDS的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范鐳雕線邊緣到墻的距離（1）鐳雕線距離附近擋墻的距離最好是大于0.5mm以上（2）如果實在沒有空間，旁邊擋墻的角度要盡量做大四. LDS的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范轉(zhuǎn)角處的設(shè)計規(guī)范四. LDS的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范Bad PL desi

13、gn choiceGood PL design choice（4）塑膠模具設(shè)計要求分模線，頂針印，縮水印都應(yīng)該避免在鐳雕線路的區(qū)域內(nèi)，分模線段差最大不要超過0.05mm四. LDS的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范Good designBad design塑膠模具頂針排布要求1.鐳雕區(qū)域禁止排布頂針，如果不可避免，頂針位結(jié)合斷差0.03mm，毛邊斷差0.03mm。2.澆口位置離鐳雕區(qū)域至少0.5mm以上3.如果LDS區(qū)域必須排布頂針，需將頂針頭部設(shè)計成30度以下的斜面。四. LDS的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范1.導(dǎo)電線路設(shè)計須知（1）盡可能的將線路設(shè)計在同一個面，曲面平面不受限制，拿一個長方體素材來說，拐角相連的線路非常影響L

14、DS生產(chǎn)效率，若能改為在兩條對邊上就可以提高生產(chǎn)效率，尤其是較大機(jī)殼。（2）鐳射線路最細(xì)可設(shè)計為0.2mm左右。（3）線路之間的間距最小0.5mm左右，防止后續(xù)化鍍過程中產(chǎn)生溢鍍而造成線路短路。（4）線路邊到塑膠殼邊的距離為最小0.1mm左右。（5）線路邊到塑膠殼墻體邊的距離為1-2mm左右，（防止鐳射過程中因金屬粉塵濺到壁上而產(chǎn)生溢鍍）。（6）平坦面相對曲面鐳射可能會給化鍍厚度及粘附力帶來不同的影響，平坦面鐳射效果比曲面效果好。（7）表面線路區(qū)域不可有異常縮水現(xiàn)象。五.LDS工藝需注意的問題點(diǎn)2.LDS過程應(yīng)注意事項（1）首先確認(rèn)要導(dǎo)入鐳雕設(shè)備LDS STP文件中的3D線路應(yīng)為零厚度的。（2

15、）導(dǎo)入圖案后先驗證夾具的穩(wěn)定性。（3）調(diào)試過程中不能輕易修改設(shè)計好的線路，只要改動0.1mm都有可能會給后面的RF性能測試帶來影響。（4）參數(shù)的設(shè)置也很重要，能量與激光運(yùn)行速度、頻率設(shè)置的合理性以及顯微鏡下觀察鐳射后的表層不能有燒焦和能量不足帶來的外觀不良，這將會給后面化鍍帶來嚴(yán)重的影響，也將直接影響性能測試。（5）當(dāng)一個產(chǎn)品要用多個POS才能完成時，首先應(yīng)考慮夾具旋轉(zhuǎn)的角度，在程序里應(yīng)設(shè)置為角度是從小到大或從大到小依次旋轉(zhuǎn)，來節(jié)省加工時間提供生產(chǎn)效率。（6）從設(shè)備光學(xué)Z軸與機(jī)械Z軸綜合考慮多個POS機(jī)械Z軸值，盡量控制機(jī)械Z軸的運(yùn)動最小范圍。（7）Hatch線的寬度在鐳射效果允許的情況下盡可

16、能的設(shè)置寬一點(diǎn)，（一般設(shè)置在0.03-0.05mm）以減少加工時間，提高生產(chǎn)效率。（8）復(fù)雜的產(chǎn)品需要2個工作臺才能完成的，盡量考慮將兩邊的加工圖案分布均勻，合理安排鐳射與拆裝產(chǎn)品時間，做到人與機(jī)器在時間上互不相等，從而提高生產(chǎn)效率。五.LDS工藝需注意的問題點(diǎn)（9）內(nèi)孔面不可有斷差,凹陷,毛邊，粉塵等。（10）鐳雕區(qū)域不能有拉模痕跡、結(jié)構(gòu)凸起（比如卡勾，螺絲柱和插骨等）擋住激光。（11）塑膠件公差不能大于LDS公差。（12）一般LDS的殼料生產(chǎn)制程比較復(fù)雜（外觀件一般有68個工序），每個工步都會有不良，這樣會導(dǎo)致累加良品率非常低。所以，對于LDS殼料，工藝盡量不要太復(fù)雜，否則會導(dǎo)致直通率很低。（13）如果產(chǎn)品表面處理工藝是真空鍍，會影響外觀效果。因為LDS導(dǎo)通孔或激光穿孔的工藝，首先因涂層打磨，孔形狀不一定一致，其次生產(chǎn)中可能有的噴5涂，有的因返打砂要噴6涂，孔大小會不一致。激光穿孔的位置真鍍后會有一個比較明顯的痕跡，要求高的機(jī)器不可以接受，所以一級面的孔不應(yīng)該做MIC那樣的小導(dǎo)通孔或激光穿孔。（14）化鍍銅的厚度控制在