激光直接成型(LDS) 功能塑料在手機(jī)天線、三維立體電路和智能響應(yīng)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)智能終端部件輕、薄、小型化的基礎(chǔ)材料之一。

2020 年，人類進(jìn)入了5G 通訊時(shí)代。5G 通訊在傳輸中呈現(xiàn)出低時(shí)延、高可靠、低功耗的特點(diǎn)，低功耗的特征能更好地支持互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。5G 無線通訊最有希望應(yīng)用的28 GHz 頻段的可用頻譜帶寬可達(dá)1 GHz，而60 GHz 頻段每個(gè)信道的可用信號(hào)帶寬則到了2 GHz。

激光直接成型(LDS) 功能塑料是實(shí)現(xiàn)LDS 技術(shù)的關(guān)鍵材料，在手機(jī)天線，三維立體電路，智能感應(yīng)與響應(yīng)領(lǐng)域如可穿戴設(shè)備、智能醫(yī)療器件、無人駕駛汽車、智能家居、無人機(jī)等方面可獲得廣泛的應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)智能終端部件輕、薄、小型化的基礎(chǔ)材料之一，也是5G 通訊時(shí)代的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料之一。

目前，LDS 功能塑料在智能終端、特別是在智能手機(jī)天線中廣泛使用，是4G 通訊信息時(shí)代天線及傳感器的主流。幾乎所有智能手機(jī)公司均有機(jī)型使用LDS 技術(shù)生產(chǎn)的天線。LDS 天線的優(yōu)勢(shì)在于：

其與柔性電路板天線和金屬片天線相比，LDS 部件可采用其實(shí)際需要的形狀，從而使其功能服從于結(jié)構(gòu)形態(tài)，部件具備完全的三維功能。

由于采用激光成型，改變電路圖案無需改變模具就能實(shí)現(xiàn)，非常適合生產(chǎn)不同種類的天線、傳感器等智能響應(yīng)部件。

LDS 天線直接鐳雕在器件塑料外殼或中框上，不僅避免器件的內(nèi)部金屬干擾，更可以縮小器件的體積。

LDS 技術(shù)生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品生產(chǎn)周期短，激光系統(tǒng)耐用、少維護(hù)，適用于連續(xù)不間斷生產(chǎn)，并且故障率低。

LDS 技術(shù)及其特點(diǎn)

LDS 技術(shù)是由德國LPKF Laser & Electronics AG 集團(tuán)發(fā)明，利用計(jì)算機(jī)按照導(dǎo)電圖形的軌跡控制激光的運(yùn)動(dòng)，將激光投照到模塑成型的三維塑料器件上，在幾秒到幾十秒的時(shí)間內(nèi)，活化出電路圖案。對(duì)于手機(jī)天線設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，簡單說就是在成型的塑料支架上，利用LDS 技術(shù)可以直接在支架上鐳雕、化鍍形成金屬天線。具體的LDS 工藝如下圖所示。

首先將LDS 功能塑料注塑成型，繼而將激光光束直接投射在注塑件表面，按照預(yù)設(shè)計(jì)圖案控制激光行進(jìn)軌跡，被激光照射過的部分的金屬化合物被活化，具有較高的自催化反應(yīng)活性，可以誘導(dǎo)下一步金屬化學(xué)鍍從而形成一定厚度的金屬層，直到根據(jù)預(yù)設(shè)計(jì)圖案形成金屬化的三維立體圖案。

LDS 工藝流程短，操作簡單，生產(chǎn)柔性大，線寬、線距精度高，是目前三維立體電路器件、模塑互連器件(MID) 的主要生產(chǎn)工藝之一。應(yīng)用LDS 技術(shù)必須采用具有LDS 性能的功能塑料，該塑料內(nèi)必須含有絕緣性的金屬化合物。

LDS 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

設(shè)計(jì)靈活，節(jié)省空間。三維電路載體是注塑件表面，可供利用的空間增加；器件更小、更輕；功能更多，設(shè)計(jì)自由度更大，有可能實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性功能。

柔性制造。印制電路(PCB) 工藝修改圖案需要改菲林；修改外型需要改模具。而LDS 工藝不要模具和掩模，只修改激光機(jī)CAD 數(shù)據(jù)，優(yōu)勢(shì)明顯。

工藝流程環(huán)保。傳統(tǒng)的塑膠表面電鍍金屬，抗剝離強(qiáng)度差，且需酸粗化、水洗、沉積貴金屬鈀水等不環(huán)保流程，而LDS 工藝直接環(huán)保化學(xué)鍍；相比PCB 工藝，LDS 屬于加法工藝，不要去掉銅箔，省略了蝕刻環(huán)節(jié)，無環(huán)境負(fù)擔(dān)。

有利于產(chǎn)品體積再縮小。符合手機(jī)等智能終端小型化、薄型的發(fā)展趨勢(shì)。

產(chǎn)品性價(jià)比高。省略了五金螺絲、接插件、電路板，在一些應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了高密度的三維立體組裝。

常見的LDS 功能塑料產(chǎn)品

LDS 功能塑料的常用樹脂基材包括聚碳酸酯(PC)，PC／ABS，PBT，PBT/PET，PCT，LCP等材料。目前市場應(yīng)用最多的是PC 和PC／ABS 為基材的LDS功能塑料，產(chǎn)品特點(diǎn)是表面性能好、力學(xué)性能好、價(jià)格相對(duì)適中，成品天線的射頻(RF) 信號(hào)好。PC 和PC／ABS 為基材的LDS功能塑料占據(jù)了LDS 材料市場一半以上的銷售份額。

與PC、熱塑性聚酯、PA 類基材相比，LCP 基材的LDS功能塑料的性能更加優(yōu)越，在5G 通訊時(shí)代擁有更加廣闊的應(yīng)用前景。這是由LCP 基材的特性決定的。

LDS 功能塑料應(yīng)用及發(fā)展

LDS 功能塑料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于通信、汽車電子、機(jī)電設(shè)備、醫(yī)療器械等應(yīng)用領(lǐng)域，目前最大的應(yīng)用領(lǐng)域仍然是手機(jī)天線。蘋果、三星、華為、HTC、小米、華碩、OPPO、聯(lián)想等，幾乎所有手機(jī)和筆記本電腦制造商內(nèi)置天線使用了LDS 功能塑料。

近年來，隨著移動(dòng)支付的興起，NFC 也成為潮流。2014年MTPS 平臺(tái)建成，建設(shè)銀行、中信銀行、光大銀行、中國銀聯(lián)、中國移動(dòng)等7 家機(jī)構(gòu)的企業(yè)TSM 已系統(tǒng)級(jí)接入運(yùn)行。上海地鐵支持刷NFC 手機(jī)，北京公交、地鐵、便利店已全面支持NFC 手機(jī)。NFC 的大規(guī)模推廣條件逐漸成熟。LDS工藝整合NFC 天線，將NFC 用LDS 的工藝集成到手機(jī)外殼上來，手機(jī)更輕、更薄、功能更強(qiáng)大。

在汽車領(lǐng)域，采用LDS 功能塑料有利于汽車的小型化、輕量化和智能化：

結(jié)構(gòu)緊湊，相同體積內(nèi)可以設(shè)計(jì)更多功能，相同功能需要的體積小。

直接在塑膠支撐件表面形成電路，高集成度減少了汽車組裝工藝和配件。

節(jié)約的空間用于其它用途，例如增加電動(dòng)車的電池容量，增加智能響應(yīng)器件。

國外已采用LDS 功能塑料制造了多功能方向盤和GPS 導(dǎo)航天線，增加汽車功能的同時(shí)減少了汽車內(nèi)部獨(dú)立組件數(shù)量，有利于汽車輕量化和小型化的發(fā)展趨勢(shì)。LDS功能塑料將促進(jìn)無人駕駛汽車、智能汽車的早日實(shí)現(xiàn)。

LDS 功能塑料的特性和優(yōu)勢(shì)使得其在通訊、電子器件、芯片制造、精密醫(yī)療儀器設(shè)備、汽車領(lǐng)域、智能家居、可穿戴設(shè)備、智能終端等領(lǐng)域應(yīng)用市場潛力巨大。