1, Minijaturizacija i preciznost: Tehnološki proboj u milimetarskom bojnom polju
Primarni trend u multifunkcionalnoj integraciji elektronskih proizvoda je minijaturizacija, koja nameće gotovo stroge zahtjeve za preciznost obrade kalupa za brizganje. Uzimajući pametne telefone kao primjer, njihovo kućište treba da integriše desetine malih struktura kao što su dugmad, interfejsi, utori za antene i rupe za rasipanje toplote. Neke ključne dimenzije moraju imati tolerancije kontrolisane unutar ± 0,01 mm, što je ekvivalentno 1/6 prečnika ljudske kose. Kalup stražnjeg poklopca OPPO Find serije mobilnih telefona sa zakrivljenim ekranom treba da postigne besprijekorno uklapanje između zakrivljene površine i ekrana kroz obradni centar sa pet osa. Greška zazora kalupa trebala bi biti manja od 0,005 mm, inače će uzrokovati prelijevanje kalupa ili labavost montaže.
Izazov 1: Stabilnost obrade mikrostrukture
Omjer dubine šupljine i širine minijaturiziranih kalupa često prelazi 10:1, a tradicionalni procesi glodanja skloni su vibracijama uzrokovanim nedovoljnom krutošću alata, što rezultira valovitošću površine ili dimenzionalnim odstupanjima. Na primjer, kada se proizvodi interni nosač antene pametnog sata, kalup treba izrezati kanal za ubrizgavanje mikro pjene širine 0,3 mm. Ako je točnost obrade nedovoljna, to će uzrokovati ometanje protoka materijala, a čvrstoća finalnog proizvoda će se smanjiti za više od 30%.
Put proboja: višeosna veza i ultra precizna obrada
Obradni centar sa pet osa može postići jednokratno-stezanje i formiranje složenih površina pomoću visoko-preciznih rešetkastih ravnala sa radijalnim zaostajanjem vretena manjim ili jednakim 0,005 mm, smanjujući ponovljene greške u pozicioniranju. Kombinacijom alata za rezanje obloženih tvrdom legurom (prečnik manji od ili jednak 0,5 mm) i strategije rezanja u slojevima, deformacija tankih{5}}struktura sa tankim zidovima može se kontrolisati unutar 0,02 mm. Osim toga, tehnologija obrade električnim pražnjenjem (EDM) može izrezati žljebove na nivou mikrometara koje tradicionalnom mehaničkom obradom ne može postići, kao što je kontrola razmaka pinova na kalupu konektora kućišta za punjenje slušalica Huawei FreeBuds, koji se oslanja na EDM za postizanje tačnosti od ± 0,003 mm.
2, Kompatibilnost materijala: kolaborativni izazov više materijala
Multifunkcionalna integracija elektronskih proizvoda zahteva kompatibilnost sa različitim karakteristikama materijala, kao što su kompozitne strukture od metala i plastike, koegzistencija materijala visoke toplotne provodljivosti i izolacionih materijala, kao i ekološki zahtevi za biobazirane materijale. Uzimajući kao primjer oslonac za dlanove za laptop, ASUS Unparalleled serija usvaja jednodijelni dizajn koji zahtijeva kombinaciju ABS+PC legure i nosača od legure aluminijuma kroz proces ubrizgavanja. Kalup treba da izdrži visoku temperaturu od 280 stepeni i pritisak od 150MPa u isto vreme, i da izbegne pucanje uzrokovano razlikom u koeficijentu termičke ekspanzije između metala i plastike.
Izazov 2: Snaga spajanja različitih materijala
U proizvodnji kućišta pametnih satova, proces kompresije PC (polikarbonat) i LCP (tečni kristalni polimer) često se koristi za balansiranje otpornosti na pad i prodora signala. Međutim, viskoznost taline LCP-a je samo 1/5 viskoziteta PC-a. Nepravilan dizajn kanala za strujanje kalupa može dovesti do preranog skrućivanja LCP-a i stvaranja defekata raslojavanja. Praksa TSMC kalupa za pakovanje čipova je pokazala da optimizacijom položaja vrata i krivulje pritiska držanja, deformacija igle može biti smanjena sa 0,1 mm na 0,02 mm, ali po cenu skraćivanja veka trajanja kalupa za 40%.
Probojni put: Analiza toka modela i modifikacija materijala
Softver za analizu protoka kalupa (kao što je Moldflow) može simulirati ponašanje pri punjenju različitih materijala i optimizirati broj i položaj kapija. Na primer, u dizajnu kalupa Lenovo ThinkBook Plus Gen 6 prenosnog računara sa skrolnim ekranom, simulacijom je otkriveno da bi tradicionalna bočna vrata izazvala tragove skupljanja na ivicama ekrana. Na kraju su umjesto njih korištene kapije u obliku ventilatora- i konformni kanali za hlađenje, što je rezultiralo povećanjem ravnosti proizvoda od 60%. Osim toga, tehnologija modifikacije materijala (kao što je dodavanje nano punila) može poboljšati snagu međufaznog spajanja. PC/LCP kompozitni materijal razvijen od strane određenog preduzeća ima međufaznu čvrstoću na smicanje od 35MPa, što je dvostruko više od čistog PC-a.
3, rasipanje topline i strukturna stabilnost: izazovi upravljanja toplinom za integraciju velike-gustine
Integracija elektronskih funkcija proizvoda dovodi do značajnog povećanja gustine toplote po jedinici zapremine, a kalupi za injektiranje moraju istovremeno da rešavaju probleme sa disipacijom toplote i strukturalnim deformacijama. Uzimajući za primjer poklopac antene bazne stanice 5G, on mora ispuniti zahtjeve niskih gubitaka za visoko-prenos signala i izdržati razlike vanjske temperature od -40 do 85 stepeni. Kalup LCP materijala koji koristi Huawei koristi tehnologiju laserskog selektivnog topljenja (SLM) za štampanje konformnog kanala rashladne vode, što poboljšava ujednačenost temperature kalupa za 80%, skraćuje ciklus hlađenja sa 90 sekundi na 40 sekundi i smanjuje deformaciju savijanja proizvoda za 75%.
Izazov 3: Obrada minijaturiziranih struktura za disipaciju topline
U proizvodnji AR naočara, kako bi se smanjilo opterećenje glave, noge naočala trebaju integrirati baterije, senzore i komunikacijske module. Plastični nosač ima debljinu zida od samo 0,8 mm, ali je potrebno urediti mikrokanal za hlađenje prečnika 0,5 mm. Tradicionalne tehnike bušenja to ne mogu postići, dok SLM tehnologija može ispisati složene vodene puteve, ali hrapavost površine može doseći Ra 10 μm, što može lako uzrokovati turbulenciju i smanjiti efikasnost odvođenja topline.
Probojni put: kompozitna obrada i površinska obrada
Određeno preduzeće usvaja kompozitni proces "SLM štampa+elektrohemijsko poliranje", koji prvo štampa plovni put do Ra 6 μm, a zatim smanjuje hrapavost površine na Ra 1,6 μm kroz impulsni elektrohemijski tretman, povećavajući protok rashladne vode za 40%. Osim toga, primjena umetaka od legure berilijum bakra značajno poboljšava toplotnu provodljivost kalupa, sa toplotnom provodljivošću od 180W/(m·K), što je pet puta više od tradicionalnih čeličnih kalupa, i može smanjiti opseg temperaturnih fluktuacija kalupa od ±15 stepeni do ±3 stepena.
