2014年11月19日，LPKF集團LDS專利失效，此后國內LDS相關產業得到了快速的發展。本文作者從材料出發，詳細介紹了如何選用LDS專用料？LDS產業鏈知名廠商以及新的形勢下，我們該如何將LDS技術應用更廣？
一、LDS工藝技術簡介
LDS（激光直接成型）技術由德國LPKFLaser & Electronics AG集團發明，是一類在改性塑料表面激光刻蝕出電路的技術。目前已廣泛應用在智能手機、筆記本電腦天線，醫療設備傳感器、汽車設備傳感器、電子電氣產品等中。LDS技術的具體介紹請查看→一張圖看懂什么的LDS天線技術？
圖1：LDS技術激光活化原理
LDS技術實現的工藝流程包括六步，如圖2所示。
圖2：LDS技術完整工藝流程
具體的說，完整的LDS技術工藝流程包含以下六個步驟：
1) 具備特殊晶體結構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，采用熔融共混技術制備LDS專用料；
3) 模廠根據終端客戶的需求和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性能，為后續的噴涂等二次加工做好準備。
總的來說，LDS技術實現的關鍵因素包括三個，首要必須有對鐳雕激光敏感的LDS專用料作為基材；二是電路設計及激光雕刻系統；最后是良好有效化鍍系統及過程控制。
其中，LDS專用料國外供應商包括Sabic、DSM、BASF和三菱工程塑料，國內如深圳華力興新材料、成都麥艾迪、中塑新材料和金發科技等。激光鐳雕機供應商國外為LPK，常用型號包括MicroLine 160I、Fusion 1100、Fusion 6300和Fusion 1500，國內如泛友Precision3D、Precision3DC和拓博瑞的3D TREATING。化鍍液供應商如麥得美、羅門哈斯、樂思化學等。
二、LDS技術的六大優勢！
LDS的技術優勢在于：
1) 成品體積小，符合現代社會產品向小型化、微型化發展的趨勢；
2) 制程簡化：塑膠射出-鐳射活化-化鍍-成品出貨；
3) 研發制造時間短，制程穩定；
4) 符合環保要求，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) 鐳射可作導穿孔，深度可達50μm。
圖：LDS制程生產的手機外殼
LDS樣品開發工作方便，對市場反應靈活，投放市場速度快。LDS應用最多的是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技術大量生產天線產品，幾乎所有已知的智能手機公司如Apple、Samsung、SEMC、HTC、華為、聯想、中興等均已有機型使用LDS技術生產的天線。
另外，LDS材料還可提供定制性能，如阻燃、增強、超韌等，可進一步擴大其應用領域和范圍。
三、LDS技術用塑料到底有哪些？
具備激光敏感功能的特種工程塑料是LDS技術能以實施的核心和關鍵之一。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）等由于其分子結構中不存在對鐳雕激光波長敏感的分子結構及化學鍵，很難在鐳雕激光的波長作用下直接活化產生可以進一步催化化學鍍過程的催化劑，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上進行改性。
據報道，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給出了已經商品化的LDS材料及其供應商的一覽表。表2給出了國外LDS專用料常用材質及商品牌號。
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，通訊信息領域中開發和研究最多的是PC和PC/ABS為載體的LDS材料，它們以其優異的耐熱性、機械性能和加工性能以及相對適中的價格占據了LDS材料市場一半以上的銷售份額，產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創新塑料（Sabic）、三菱工程塑料（Mitsubishi）。
由于LDS專用工程塑料技術難度高，加上LPK集團“專利壟斷”的認證和準入的限制，已知國內LDS新型工程塑料目前僅有深圳華力興、廣州金發科技、深圳中塑、四川麥艾迪等幾家生產和提供。加速國內具有自主知識產權的高性能LDS材料的研究和開發是適應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定性，具有很高的性價比和地區供貨優勢。
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四、作為用戶，該怎樣選擇LDS專用料？
首先，材質選擇需考慮LDS的加工需求，如材料的熱膨脹系數、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，材料的規格特性也是選擇材質的一個重要考量因素，在開發階段也可以參考材料供應商的模流分析、產品尺寸調整的一些經驗。
針對已確定材質的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、首先要關注材料的加工熱穩定性。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生熱降解反應。熱穩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象，注塑件表面發黃發暗，材料的熔融流動指數很高。
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專用料的結構和性能密切相關，是LDS技術得以實現的前提和基礎。
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用要求測試，如手機天線材料終端產品的切片測試、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技術是德國LPKF公司率先提出并申請專利保護的。
多年來，LPKF在業內廣泛宣揚其LDS“專利技術”的先進性，但實質上通過“捆綁商業模式”達到獲取豐厚利潤的目的。LPKF要求使用該“專利技術”加工的廠家不但購買其特殊的激光設備，并且要求技術加工廠商從其指定的塑料廠商購買注塑用塑料，從而實現他們“技術-商業”全面獲利的模式。然而，智能移動終端快速發展，智能手機及穿戴式電子設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勢。迫切需求盡快開發和應用LDS技術。隨著無線移動通訊和穿戴式電子設備等的迅速發展，LPKF的專利“保護”越來越成為了LDS技術應用行業和產業發展的桎梏和枷鎖。
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在中國的導體軌道結構制造線路方法專利CN02812609.2徹底無效。借此重大利好東風，我們應抓住時機迎接挑戰，大力開發和提升LDS產業鏈相關行業如激光鐳雕設備廠、改性塑料廠、化鍍廠的技術及服務水平，為無線移動通訊和可穿戴式電子設備行業的迅速發展提供助力和動力。
最后要強調的，LDS技術的產業鏈長，關鍵影響因素多，任何環節的不足甚至缺失都會成為整個產業發展的短板。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備的推廣和應用、化鍍藥水的配制和化鍍良率的提升，需要我們整個產業鏈的通力合作。
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