LDS材料2016年或?qū)⒈l(fā)，產(chǎn)業(yè)鏈深度分析！

2014年11月19日，LPKF集團LDS專利失效，此后國內(nèi)LDS相關(guān)產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展。本文作者從材料出發(fā)，詳細介紹了如何選用LDS專用料？LDS產(chǎn)業(yè)鏈知名廠商以及新的形勢下，我們該如何將LDS技術(shù)應(yīng)用更廣？

一、LDS工藝技術(shù)簡介

LDS（激光直接成型）技術(shù)由德國LPKFLaser & Electronics AG集團發(fā)明，是一類在改性塑料表面激光刻蝕出電路的技術(shù)。目前已廣泛應(yīng)用在智能手機、筆記本電腦天線，醫(yī)療設(shè)備傳感器、汽車設(shè)備傳感器、電子電氣產(chǎn)品等中。LDS技術(shù)的具體介紹請查看→一張圖看懂什么的LDS天線技術(shù)？

圖1：LDS技術(shù)激光活化原理

LDS技術(shù)實現(xiàn)的工藝流程包括六步，如圖2所示。

圖2：LDS技術(shù)完整工藝流程

具體的說，完整的LDS技術(shù)工藝流程包含以下六個步驟：

1)  具備特殊晶體結(jié)構(gòu)的金屬氧化物的制備；該金屬化合物作為LDS專用料的助劑提供專用料對激光鐳雕的敏感程度；

2)  選用合適種類和用量的LDS助劑，采用熔融共混技術(shù)制備LDS專用料；

3)  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；

4)  注塑成型后的素材到鐳雕線完成鐳雕過程；

5)  已鐳雕完成的素材到化鍍線完成化鍍過程；

6) 化鍍后的成素材測試相關(guān)性能，為后續(xù)的噴涂等二次加工做好準備。

總的來說，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。

其中，LDS專用料國外供應(yīng)商包括Sabic、DSM、BASF和三菱工程塑料，國內(nèi)如深圳華力興新材料、成都麥艾迪、中塑新材料和金發(fā)科技等。激光鐳雕機供應(yīng)商國外為LPK，常用型號包括MicroLine 160I、Fusion 1100、Fusion 6300和Fusion 1500，國內(nèi)如泛友Precision3D、Precision3DC和拓博瑞的3D TREATING?；円汗?yīng)商如麥得美、羅門哈斯、樂思化學(xué)等。

二、LDS技術(shù)的六大優(yōu)勢！

LDS的技術(shù)優(yōu)勢在于：

1)   成品體積小，符合現(xiàn)代社會產(chǎn)品向小型化、微型化發(fā)展的趨勢；

2)   制程簡化：塑膠射出-鐳射活化-化鍍-成品出貨；

3)   研發(fā)制造時間短，制程穩(wěn)定；

4)   符合環(huán)保要求，無需添加酸洗活化劑；

5)   電路的最小線寬線距可精確至150μm；

6)   鐳射可作導(dǎo)穿孔，深度可達50μm。

圖：LDS制程生產(chǎn)的手機外殼

LDS樣品開發(fā)工作方便，對市場反應(yīng)靈活，投放市場速度快。LDS應(yīng)用最多的是4G通訊的手機和筆記本天線材料。國際上知名的天線廠商Laird、Molex、Tyco、啟碁等目前均已使用LDS技術(shù)大量生產(chǎn)天線產(chǎn)品，幾乎所有已知的智能手機公司如Apple、Samsung、SEMC、HTC、華為、聯(lián)想、中興等均已有機型使用LDS技術(shù)生產(chǎn)的天線。

另外，LDS材料還可提供定制性能，如阻燃、增強、超韌等，可進一步擴大其應(yīng)用領(lǐng)域和范圍。

三、LDS技術(shù)用塑料到底有哪些？

具備激光敏感功能的特種工程塑料是LDS技術(shù)能以實施的核心和關(guān)鍵之一。常見的塑料材料如PE、PP、聚酯、PC、ABS、PC/ABS以及高性能特殊工程塑料如耐高溫尼龍（PA46、PA6T、PA9T、PPA、PA6/6T、HTN等）、液晶聚合物（LCP）等由于其分子結(jié)構(gòu)中不存在對鐳雕激光波長敏感的分子結(jié)構(gòu)及化學(xué)鍵，很難在鐳雕激光的波長作用下直接活化產(chǎn)生可以進一步催化化學(xué)鍍過程的催化劑，從而使得這些聚合物不能直接用于LDS的材料。考慮到材料的來源易得性，LDS材料往往在常用聚合物的基礎(chǔ)上進行改性。

據(jù)報道，世界上能夠提供LDS商品化材料的公司主要是歐洲、美國和日本的大型跨國公司，表1給出了已經(jīng)商品化的LDS材料及其供應(yīng)商的一覽表。表2給出了國外LDS專用料常用材質(zhì)及商品牌號。

表1：商品化LDS材料及其制造商
表2 國外主要LDS材料及其商品牌號

圖：LDS用塑料分布圖

其中，通訊信息領(lǐng)域中開發(fā)和研究最多的是PC和PC/ABS為載體的LDS材料，它們以其優(yōu)異的耐熱性、機械性能和加工性能以及相對適中的價格占據(jù)了LDS材料市場一半以上的銷售份額，產(chǎn)品性能特點是表面性能好、機械性能好。其國外主要制造商包括沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料（Sabic）、三菱工程塑料（Mitsubishi）。

由于LDS專用工程塑料技術(shù)難度高，加上LPK集團“專利壟斷”的認證和準入的限制，已知國內(nèi)LDS新型工程塑料目前僅有深圳華力興、廣州金發(fā)科技、深圳中塑、四川麥艾迪等幾家生產(chǎn)和提供。加速國內(nèi)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能LDS材料的研究和開發(fā)是適應(yīng)4G、5G無線移動通訊信息時代的迫切要求。

表3 深圳華力興LDS材料牌號及性能

從表3可以看出，深圳華力興新材料的PC全系列LDS專用料性能與國外同類品牌接近，同時其具有更高的加工穩(wěn)定性，具有很高的性價比和地區(qū)供貨優(yōu)勢。

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四、作為用戶，該怎樣選擇LDS專用料？

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(yīng)商的模流分析、產(chǎn)品尺寸調(diào)整的一些經(jīng)驗。

針對已確定材質(zhì)的LDS專用料來說，終端用戶和模廠在選用LDS專用料時要兼顧下面四個因素：

1、首先要關(guān)注材料的加工熱穩(wěn)定性。LDS專用料中添加有可對基體樹脂催化降解的金屬化合物，很容易在塑料粒子擠出加工和注塑過程中發(fā)生熱降解反應(yīng)。熱穩(wěn)定性差的專用料會在注塑過程中存在明顯的料花和析出現(xiàn)象，注塑件表面發(fā)黃發(fā)暗，材料的熔融流動指數(shù)很高。

2、注塑件的鐳雕和化鍍程序的良率高，一般要求注塑件鐳雕的良率在98%以上，化鍍良率在96%以上。鐳雕和化鍍的良率與LDS專用料的結(jié)構(gòu)和性能密切相關(guān)，是LDS技術(shù)得以實現(xiàn)的前提和基礎(chǔ)。

3、材料的機械加工性能必須滿足終端客戶的使用要求。

4、材料必須通過終端客戶的應(yīng)用要求測試，如手機天線材料終端產(chǎn)品的切片測試、附著力測試、恒溫恒濕實驗、高/低溫存儲測試和冷熱交替沖擊測試等。

五、LPK集團專利壟斷的失效將給我們帶來多少機遇？

LDS技術(shù)是德國LPKF公司率先提出并申請專利保護的。

多年來，LPKF在業(yè)內(nèi)廣泛宣揚其LDS“專利技術(shù)”的先進性，但實質(zhì)上通過“捆綁商業(yè)模式”達到獲取豐厚利潤的目的。LPKF要求使用該“專利技術(shù)”加工的廠家不但購買其特殊的激光設(shè)備，并且要求技術(shù)加工廠商從其指定的塑料廠商購買注塑用塑料，從而實現(xiàn)他們“技術(shù)-商業(yè)”全面獲利的模式。然而，智能移動終端快速發(fā)展，智能手機及穿戴式電子設(shè)備等核心零配件及組裝都對集成化、立體化有極高的要求，用精密立體激光制作電子器件具備明顯優(yōu)勢。迫切需求盡快開發(fā)和應(yīng)用LDS技術(shù)。隨著無線移動通訊和穿戴式電子設(shè)備等的迅速發(fā)展，LPKF的專利“保護”越來越成為了LDS技術(shù)應(yīng)用行業(yè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的桎梏和枷鎖。

圖：3D立體電路LDS加工中心（來源：深圳微航磁電）

2014年之前，在LPKF的專利壟斷下，我國的激光鐳雕設(shè)備制造商、改性塑料制造商、化鍍液制造商不得不爭取LPKF公司的承認和認證同時繳納不菲的費用，生存處境艱難，發(fā)展空間受到嚴格的限制。

2014年11月19日中華人民共和國最高人民法院裁定 LPKF在中國的導(dǎo)體軌道結(jié)構(gòu)制造線路方法專利CN02812609.2徹底無效。借此重大利好東風(fēng)，我們應(yīng)抓住時機迎接挑戰(zhàn)，大力開發(fā)和提升LDS產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)行業(yè)如激光鐳雕設(shè)備廠、改性塑料廠、化鍍廠的技術(shù)及服務(wù)水平，為無線移動通訊和可穿戴式電子設(shè)備行業(yè)的迅速發(fā)展提供助力和動力。

最后要強調(diào)的，LDS技術(shù)的產(chǎn)業(yè)鏈長，關(guān)鍵影響因素多，任何環(huán)節(jié)的不足甚至缺失都會成為整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的短板。從上游的LDS功能助劑的合成、LDS專用料的制備，到中下游激光鐳雕設(shè)備的推廣和應(yīng)用、化鍍藥水的配制和化鍍良率的提升，需要我們整個產(chǎn)業(yè)鏈的通力合作。

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