如我們前面的文章說到,LDS技術會在5G終端領域煥發光彩(LDS,5G智能終端非常具有潛力的工藝介紹),今天我們要來看的是中興在最新的5G手機中框的外表面做LDS天線,也就是所謂的航空級金屬雕刻天線。
6月1日,中興發布了新款5G視頻手機中興天機Axon 11 SE 5G,專為當下喜歡拍vlog、分享vlog的年輕用戶群體量身打造。中興在宣傳里面提到,首創5G超級天線。

由于電磁波在傳播時極其容易受到干擾,手機廠商在進行天線設計時,需要隔離金屬、電池、馬達、屏蔽罩、和攝像頭等零部件,為天線預留出一段干凈的空間(簡稱凈空)以保障手機信號。其中,金屬類殼體、裝飾、和導電噴涂等應距離天線20mm以上,電池(含電連接座)與天線的距離應在5mm以上。
因此,為了滿足天線的高凈空要求,同時確保手機在電梯山區等弱信號環境和高鐵等高速移動環境下也能夠穩定流暢獲取信號,Axon 11 SE配備了中興獨家研發的5G超級天線技術。
具體來看,5G超級天線技術主要包含兩大優勢,一是采用航空級金屬雕刻工藝,把天線設計到中框外表面,相比天線設計在手機內部的LDS天線,天線凈空得到極大提高。

“我們都知道LDS天線只能在手機結構件內部來做,不能放在結構件的外部,這是LDS和航空級金屬雕刻天線(MCA)在結構方面的最大差異,而做在外部最大的好處便是對手機天線凈空得到了極大的改善”,王屹解釋道。
“由于是在外部表面,布置的天線在數量上更多,同時對天線進行交錯的布置,從而達到了降低不同頻率天線之間的干擾,這是金屬雕刻天線相比于LDS天線的優勢所在。”
二是在發射功率和信號接收的靈敏度(天線性能)上有了極大的提高。據了解,中興在解決外表面的天線和內部互連方面花了比較多的功夫:首先要將外表面的天線和內部結構的金屬進行互連,再通過主板上各種金屬的簧片和內部結構進行互連,從而達到滿足天線的發射性能。
一直以來,不同頻段信號之間的干擾問題都是5G手機天線設計的重點,而Axon 11 SE也在這面下足了功夫:“一方面是交錯分布,把相鄰有干擾的頻段錯開分布,相隔比較遠的相鄰分布。另一方面是解耦技術,通過解耦技術以及不同“隔離地”的解耦技術,降低天線之間的干擾。由于把天線放在了外表面,空間和凈空得到了極大改善,對天線解耦、天線交錯分布都帶來了極大的好處,本質上提升了天線的性能。”
基于以上技術,官方測試數據顯示Axon 11 SE天線性能較一般5G手機提升58%。
此外,Axon 11 SE的12根天線還采用了360度環繞集成設計,也能夠在一定程度上解決天線凈空等問題。不過由于天線在外表面和結構中框在一起,天線與內部器件進行互聯便成為了另一大難點,其加工工藝相對較難,需要雕刻、噴涂、夾具、和模具等的配合才能實現。
下面我們來回顧下LDS:
LDS—Laser Direct Structuring(激光直接成型)工藝是由德國LPKF公司研發的,是一種專業鐳射加工、射出與電鍍制程的3D-MID(Three-dimensional moulded interconnect device)生產技術。此前LDS天線技術主要應用于移動通訊領域,實現智能手機天線功能。

LDS與3D-MID LDS(Laser Direct Structuring)激光直接成型技術是一種專業激光加工、射出與電鍍制程的3D-MID(Three-dimensionalmouldedinterconnectdevice)生產技術,其原理是將普通的塑料元件賦予電氣互連功能、支撐元器件功能和塑料殼體的支撐、防護等功能,以及由機械實體與導電圖形結合而產生的屏蔽、天線等功能結合於一體,形成所謂3D-MID。
1、 LDS工藝流程
通俗點講,就是用特殊激光將已經設計好的線路圖案雕刻在3D塑料成品上(瞬間完成),然后再將其放入化學藥水中進行化鍍,經過一系列步驟后,金屬就按照設計圖案在塑料表面生根發芽了。



以手機LDS天線為例:含有機金屬復合物的改性塑料通過注塑成型得到特定的形狀;通過激光照射得到特定形狀活化區域;化學鍍可將更多的金屬原子依附在活化區域中,從而得到功能性電路板;為了防止電路板被磨損,一般通過噴涂或組裝將其覆蓋保護。

Laser Direct Structuring制程主要有五個步驟:
(1)射出成型(Injectionmolding)。此步驟在熱塑性的塑料上射出成型;
(2)鐳射活化(LaserActivation)。此步驟透過鐳射光束活化,藉由添加特殊化學劑鐳射活化使物體產生物理化學反應行成金屬核,除了活化并形成粗糙的表面,使銅在金屬化過程中在塑料上扎根;

(3)電鍍(Metallization)。此為LDS制程中的清潔步驟,在僅用作電極的金屬化塑膠表面進行電鍍5~8微米的電路,如銅、鎳等,使塑料成為一個具備導電線路的MID元件;

(4)噴涂/組裝(Assembling);

(5)RF測試。

2、 LDS工藝特點及優勢工藝特點:
(1)工藝成熟穩定、產品性能優越、任意可激光入射三維面均可實現高精度布圖;
(2)適用于三維表面,更廣的設計空間、成本較FPC高,需化鍍、需特定材料。

優勢:
(1) 打樣成本低廉。
(2)開發過程中修改方便。
(3)塑膠元件電鍍不影響天線的特性及穩定度。
(4)產品體積再縮小,符合智能終端薄型發展趨勢。
(5)產量提升。
(6)設計開發時間短。
(7)可依客戶需求進行客制化設計。
(8)可用于鐳射鉆孔。
(9)與SMT制程相容。
(10)不需透過光罩。
LDS工藝與其它技術相比有兩個主要優勢:
第一,?與柔性電路板天線和金屬片天線相比,LDS部件具備完全的三維功能。LDS部件可采用其實際需要的形狀---功能服從形態。因為采用激光成型,改變電路圖案無需改變模具就能實現,非常適合生產不同種類的天線。
第二, LDS技術效率極高:產品生產周期短,激光系統耐用、少維護,適合7X24不間斷生產,并且故障率低---是成功生產的理想選擇。不僅僅適合于生產手機部件。
目前主要的材料供應商有:
- DSM
- EMS
- SABIC
- 塞拉尼斯
- 贏創
- 巴斯夫
- 朗盛
- 三星
- 金發
- 中塑
- 廣州合成
- 韓國樂喜
- 華力興
- 日本三菱
- 中廣核俊爾
- 其他(留言補充)您認為LDS的材料廠商哪幾家比較有實力呢?
歡迎大家加入LDS、3D-MID交流群,包括LDS塑料,助劑,天線,手機,智能穿戴,醫療,激光設備,電鍍等企業。

活動推薦:
2020年8月27-29日
東莞.厚街.廣東現代國際展覽中心

部分參展名單如下:
公司名 | 展位號 | 主營 |
常州金緯擠出機械制造有限公司 | P25&P27 | 天線罩擠出設備 |
南京聚隆科技股份有限公司 | C41 | PP.PA等5G相關塑料 |
SABIC | C25 | LNP,Ultem,Noryl 等5G相關塑料 |
中國石化上海石油化工研究院 | F45 | LDS產品及5G應用 |
中材科技(蘇州)有限公司 | P26 | PPS |
中廣核俊爾新材料有限公司 | A15 | PPS,PC,PA,PP,EPP,LFT, 熱塑性復合材料 |
中廣核高新核材科技(蘇州)有限公司 | A16 | PC、PP、PA、LDS材料 |
鄭州圣萊特空心微珠新材料有限公司 | D31 | 空心玻璃微珠 |
深圳市豪鵬達科技有限公司 | D39 | 導熱硅膠片,導熱凝膠,導熱硅脂,熱介質材料 |
中鋼集團馬鞍山礦院新材料科技有限公司 | E41 | 玻璃微珠 |
廣東信隆新材料股份有限公司 | A10 | PC,PP,PC/ABS,PA加纖 |
湖南巨發科技有限公司 | A11 | LDS添加劑 |
廈門奈福電子有限公司 | C01 | 石墨烯等散熱材料 |
深圳市中塑新材料有限公司 | A06 | 工程塑料、手機外殼材料,LDS材料 |
蘇州納磐新材料科技有限公司 | A13 | 改性PPS |
廣東偉的新材料股份有限公司 | J09 | 導熱PA、低介損耐候阻燃PC合金、PPO合金、低吸水低翹曲無鹵阻燃PA-GF |
中山市沃爾鑫塑料材料有限公司 | H41 | PEEK板/棒,PPS板/棒 |
深圳市恩欣龍特種材料股份有限公司 | J37-38 | POM板棒、PEEK板棒、PEI板棒、尼龍板棒、PC板棒、MC板棒、UPE板棒、OPF板棒 |
…… |
同期高峰論壇活動:
論壇區一:5G新材料論壇(2020年8月27日,上午) | |
NO. | 議題 |
1 | 特種工程塑料 PEI 在 5G 領域的應用 |
2 | 氟材料在5G領域的應用 |
3 | 空心玻璃微珠在5G領域的應用 |
4 | 塑料添加劑5G基站方面的應用 |
5 | 5G通信的屏蔽方案 |
6 | 中廣核5G材料解決方案 |
7 | 5G通信散熱方案 |
8 | 穩定低損耗,PPO助力5G新基建 |
9 | PI材料在5G領域的應用 |
10 | 5G 手機LDS解決方案 |
11 | 低損耐候阻燃PC-Si材料,助力5G設備器件的發展 |
此外,還有5G金屬論壇、5G天線論壇、5G陶瓷濾波器論壇、手機塑膠外殼論壇;同期論壇詳情可點擊此處查看:2020年第三屆5G加工產業鏈暨精密陶瓷展覽會火熱招展中(8月27-29日 東莞)
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