1, Miniaturizācija un precizitāte: tehnoloģiskais sasniegums milimetru kaujas laukā
Galvenā tendence elektronisko izstrādājumu daudzfunkcionālajā integrācijā ir miniaturizācija, kas uzliek gandrīz stingras prasības iesmidzināšanas veidņu apstrādes precizitātei. Kā piemēru ņemot viedtālruņus, to korpusā ir jāintegrē desmitiem mazu struktūru, piemēram, pogas, saskarnes, antenas sloti un siltuma izkliedes caurumi. Dažu galveno izmēru pielaidēm jābūt kontrolētām ± 0,01 mm robežās, kas atbilst 1/6 no cilvēka mata diametra. OPPO Find sērijas mobilo tālruņu izliektā ekrāna aizmugurējā vāciņa veidnei ir jāpanāk netraucēta savienošana starp izliekto virsmu un ekrānu, izmantojot piecu asu savienojuma apstrādes centru. Veidnes klīrensa kļūdai jābūt mazākai par 0,005 mm, pretējā gadījumā tas izraisīs iesmidzināšanas formas pārplūdi vai montāžas vaļīgumu.
1. izaicinājums: Mikrostruktūras apstrādes stabilitāte
Miniaturizētu veidņu dobuma dziļuma un platuma attiecība bieži pārsniedz 10:1, un tradicionālie frēzēšanas procesi ir pakļauti vibrācijai, ko izraisa nepietiekama instrumenta stingrība, kā rezultātā rodas virsmas viļņošanās vai izmēru novirzes. Piemēram, ražojot viedpulksteņa iekšējās antenas kronšteinu, veidnei ir jāizgriež 0,3 mm plats mikroputu iesmidzināšanas kanāls. Ja apstrādes precizitāte ir nepietiekama, tiks traucēta materiāla plūsma, un galaprodukta stiprums samazināsies par vairāk nekā 30%.
Izrāviena ceļš: vairāku asu savienojums un īpaši precīza apstrāde
Piecu asu savienojuma apstrādes centrs var nodrošināt vienreizēju sasprindzināšanu un sarežģītu virsmu veidošanu, izmantojot augstas-precizitātes režģa lineālus ar vārpstas radiālo izskrējienu, kas ir mazāks vai vienāds ar 0,005 mm, tādējādi samazinot atkārtotās pozicionēšanas kļūdas. Apvienojot ar cietu sakausējumu pārklātus griezējinstrumentus (diametrs ir mazāks vai vienāds ar 0,5 mm) un slāņveida gredzenveida griešanas stratēģiju, plānu sienu konstrukciju deformāciju var kontrolēt 0,02 mm robežās. Turklāt elektriskās izlādes apstrādes (EDM) tehnoloģija var izveidot mikrometru līmeņa rievas, kuras nevar sasniegt ar tradicionālo mehānisko apstrādi, piemēram, Huawei FreeBuds austiņu uzlādes korpusa savienotāja veidnes tapu atstatuma kontrole, kas balstās uz EDM, lai sasniegtu precizitāti ± 0,003 mm.
2, materiālu saderība: vairāku materiālu sadarbības izaicinājums
Elektronisko izstrādājumu daudzfunkcionālai integrācijai nepieciešama savietojamība ar dažādām materiālu īpašībām, piemēram, metālu un plastmasas kompozītmateriālu konstrukcijām, augstas siltumvadītspējas materiālu un izolācijas materiālu līdzāspastāvēšanu, kā arī bioloģisko materiālu vides prasībām. Kā piemēru ņemot klēpjdatora plaukstu balstu, ASUS Unparalleled sērija izmanto viengabala lējuma dizainu, kas prasa ABS+PC sakausējuma un alumīnija sakausējuma kronšteina kombināciju, izmantojot ieliktņa iesmidzināšanas procesu. Pelējumam vienlaikus jāiztur augsta temperatūra 280 grādi un spiediens 150 MPa, un jāizvairās no plaisāšanas, ko izraisa metāla un plastmasas termiskās izplešanās koeficienta atšķirība.
2. izaicinājums: atšķirīgu materiālu saskarnes savienojuma stiprība
Viedo pulksteņu korpusu ražošanā bieži tiek izmantots PC (polikarbonāta) un LCP (šķidro kristālu polimērs) iesmidzināšanas process, lai līdzsvarotu pretestību kritieniem un signāla iespiešanos. Tomēr LCP kausējuma viskozitāte ir tikai 1/5 no PC viskozitātes. Nepareiza veidņu plūsmas kanāla konstrukcija var izraisīt priekšlaicīgu LCP sacietēšanu un atslāņošanās defektu veidošanos. TSMC skaidu iepakošanas veidņu prakse ir parādījusi, ka, optimizējot vārtu pozīciju un noturot spiediena līkni, tapas deformāciju var samazināt no 0,1 mm līdz 0,02 mm, bet uz veidņu kalpošanas laika saīsināšanas rēķina par 40%.
Izrāviena ceļš: modeļa plūsmas analīze un materiālu modifikācijas
Pelējuma plūsmas analīzes programmatūra (piemēram, Moldflow) var simulēt dažādu materiālu pildījumu un optimizēt vārtu skaitu un novietojumu. Piemēram, Lenovo ThinkBook Plus Gen 6 ritināmā ekrāna piezīmjdatora veidņu dizainā, izmantojot simulāciju, tika konstatēts, ka tradicionālie sānu vārti varētu radīt saraušanās pēdas uz ekrāna malām. Galu galā tā vietā tika izmantoti ventilatora-vārti un konformāli dzesēšanas kanāli, kā rezultātā produkta līdzenums palielinājās par 60%. Turklāt materiālu modifikācijas tehnoloģija (piemēram, nano pildvielu pievienošana) var uzlabot saskarnes savienojuma izturību. PC/LCP kompozītmateriālam, ko izstrādājis noteikts uzņēmums, saskarnes bīdes izturība ir 35 MPa, kas ir divas reizes augstāka nekā tīra datora.
3. Siltuma izkliede un struktūras stabilitāte: siltuma pārvaldības izaicinājumi augsta blīvuma integrācijai
Elektronisko izstrādājumu funkciju integrācija ievērojami palielina siltuma blīvumu uz tilpuma vienību, un iesmidzināšanas veidnēm vienlaikus jārisina gan siltuma izkliedes, gan struktūras deformācijas problēmas. Kā piemēru ņemot 5G bāzes stacijas antenas vāku, tai ir jāatbilst zema zuduma prasībām augstas-frekvences signāla pārraidei un jāiztur āra temperatūras atšķirības no -40 grādiem līdz 85 grādiem. Huawei izmantotajā LCP materiāla veidnē tiek izmantota lāzera selektīvās kausēšanas (SLM) tehnoloģija, lai izdrukātu konformālu dzesēšanas ūdens kanālu, kas uzlabo veidņu temperatūras vienmērīgumu par 80%, saīsina dzesēšanas ciklu no 90 sekundēm līdz 40 sekundēm un samazina produkta deformācijas deformāciju par 75%.
3. izaicinājums: Miniaturizētu siltuma izkliedes konstrukciju apstrāde
AR briļļu ražošanā, lai samazinātu slodzi uz galvu, briļļu kājiņās ir jāintegrē baterijas, sensori un sakaru moduļi. Plastmasas kronšteina sienas biezums ir tikai 0,8 mm, bet ir jāiekārto dzesēšanas mikrokanāls ar diametru 0,5 mm. Tradicionālās urbšanas metodes to nevar sasniegt, savukārt SLM tehnoloģija var izdrukāt sarežģītus ūdensceļus, bet virsmas raupjums var sasniegt Ra 10 μm, kas var viegli izraisīt turbulenci un samazināt siltuma izkliedes efektivitāti.
Izrāviena ceļš: kompozītmateriālu apstrāde un virsmas apstrāde
Noteikts uzņēmums izmanto saliktu procesu "SLM drukāšana + elektroķīmiskā pulēšana", kas vispirms izdrukā ūdensceļu līdz Ra 6 μm un pēc tam samazina virsmas raupjumu līdz Ra 1,6 μm ar impulsa elektroķīmisko apstrādi, palielinot dzesēšanas ūdens plūsmas ātrumu par 40%. Turklāt berilija vara sakausējuma ieliktņu pielietošana ievērojami uzlabo veidnes siltumvadītspēju ar siltumvadītspēju 180 W/(m · K), kas ir piecas reizes augstāka nekā tradicionālajām tērauda veidnēm, un var samazināt veidnes temperatūras svārstību diapazonu no ± 15 grādiem līdz ± 3 grādiem.
