چالش های قالب های تزریق در ادغام چند منظوره محصولات الکترونیکی چیست؟

1، کوچک سازی و دقت: پیشرفت فناوری در میدان نبرد میلی متری
روند اولیه در ادغام چند منظوره محصولات الکترونیکی کوچک سازی است که الزامات تقریباً دقیقی را بر دقت ماشینکاری قالب های تزریق تحمیل می کند. با در نظر گرفتن گوشی‌های هوشمند، بدنه آن‌ها باید ده‌ها ساختار کوچک مانند دکمه‌ها، رابط‌ها، شکاف‌های آنتن و سوراخ‌های دفع گرما را با هم ترکیب کند. برخی از ابعاد کلیدی باید دارای تلورانس کنترل شده در ± 0.01 میلی متر باشند که معادل 1/6 قطر موی انسان است. قالب قاب پشتی تلفن‌های همراه با صفحه منحنی سری OPPO Find باید از طریق یک مرکز ماشین‌کاری پنج محوره بین سطح منحنی و صفحه نمایش به تناسب یکپارچه برسد. خطای ترخیص قالب باید کمتر از 0.005 میلی متر باشد، در غیر این صورت باعث سرریز قالب تزریقی یا شلی مونتاژ می شود.

چالش 1: پایداری پردازش ریزساختار
نسبت عمق حفره به عرض قالب های کوچک اغلب از 10:1 فراتر می رود و فرآیندهای آسیاب سنتی مستعد ارتعاش ناشی از استحکام ناکافی ابزار هستند که منجر به امواج سطحی یا انحرافات ابعادی می شود. به عنوان مثال، هنگام تولید براکت آنتن داخلی یک ساعت هوشمند، قالب نیاز به حک کردن کانال تزریق میکرو فوم با عرض 0.3 میلی متر دارد. اگر دقت پردازش ناکافی باشد، باعث مسدود شدن جریان مواد می شود و استحکام محصول نهایی بیش از 30٪ کاهش می یابد.

مسیر پیشرفت: اتصال چند محوره و ماشینکاری فوق العاده دقیق
مرکز ماشین‌کاری پیوند پنج محوری می‌تواند یک بار-گیره و شکل‌دهی سطوح پیچیده را از طریق خط‌کش‌های توری{1} با دقت بالا با خروجی شعاعی دوک کمتر یا مساوی 0.005 میلی‌متر انجام دهد و خطاهای مکرر موقعیت‌یابی را کاهش دهد. با ترکیب ابزارهای برش با پوشش آلیاژی سخت (قطر کمتر یا مساوی 0.5 میلی متر) و استراتژی برش حلقه ای لایه ای، تغییر شکل ساختارهای دیوار نازک- را می توان در 0.02 میلی متر کنترل کرد. علاوه بر این، فناوری ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی (EDM) می‌تواند شیارهای سطح میکرومتری را ایجاد کند که ماشین‌کاری مکانیکی سنتی نمی‌تواند به آن دست یابد، مانند کنترل فاصله پین‌های قالب اتصال جعبه شارژ هدفون Huawei FreeBuds، که برای دستیابی به دقت 0.003 ± به EDM متکی است.

2، سازگاری مواد: چالش مشترک مواد متعدد
ادغام چند منظوره محصولات الکترونیکی مستلزم سازگاری با ویژگی های مواد مختلف، مانند ساختارهای کامپوزیت فلزات و پلاستیک، همزیستی مواد با رسانایی حرارتی بالا و مواد عایق، و الزامات زیست محیطی مواد مبتنی بر زیست است. با در نظر گرفتن استراحت کف دست لپ‌تاپ، سری بی‌نظیر ASUS از طراحی قالب‌گیری یک تکه{{1} استفاده می‌کند که به ترکیب آلیاژ ABS+PC و براکت آلیاژ آلومینیوم از طریق فرآیند قالب‌گیری تزریقی نیاز دارد. قالب باید همزمان دمای بالای 280 درجه و فشار 150 مگاپاسکال را تحمل کند و از ترک خوردگی ناشی از تفاوت ضریب انبساط حرارتی بین فلز و پلاستیک جلوگیری کند.

چالش 2: استحکام اتصال رابط مواد غیر مشابه
در تولید قاب ساعت هوشمند، فرآیند قالب‌گیری تزریقی PC (پلی کربنات) و LCP (پلیمر کریستال مایع) اغلب برای متعادل کردن مقاومت افت و نفوذ سیگنال استفاده می‌شود. با این حال، ویسکوزیته مذاب LCP تنها 1/5 ویسکوزیته PC است. طراحی نامناسب کانال جریان قالب می تواند منجر به انجماد زودرس LCP و ایجاد نقص لایه لایه شود. تمرین قالب‌های بسته‌بندی تراشه TSMC نشان داده است که با بهینه‌سازی موقعیت دروازه و نگه داشتن منحنی فشار، تغییر شکل پین را می‌توان از 0.1 میلی‌متر به 0.02 میلی‌متر کاهش داد، اما به قیمت کاهش 40 درصدی طول عمر قالب می‌شود.

مسیر پیشرفت: تحلیل جریان مدل و اصلاح مواد
نرم افزار تجزیه و تحلیل جریان قالب (مانند Moldflow) می تواند رفتار پر شدن مواد مختلف را شبیه سازی کند و تعداد و موقعیت دروازه ها را بهینه کند. به عنوان مثال، در طراحی قالب نوت بوک صفحه اسکرول Lenovo ThinkBook Plus Gen 6، از طریق شبیه سازی مشخص شد که گیت های جانبی سنتی باعث ایجاد علائم انقباض در لبه های صفحه می شوند. در نهایت، به جای آن از دروازه‌های{3}شکل فن و کانال‌های خنک‌کننده منسجم استفاده شد که منجر به افزایش 60 درصدی صافی محصول شد. علاوه بر این، فناوری اصلاح مواد (مانند افزودن پرکننده‌های نانو) می‌تواند استحکام پیوند سطحی را افزایش دهد. ماده کامپوزیت PC/LCP که توسط یک شرکت خاص ساخته شده است دارای مقاومت برشی سطحی 35 مگا پاسکال است که دو برابر بیشتر از PC خالص است.

3، اتلاف گرما و پایداری ساختاری: چالش های مدیریت حرارتی برای ادغام با چگالی بالا-
ادغام توابع محصولات الکترونیکی منجر به افزایش قابل توجهی در چگالی گرما در واحد حجم می شود و قالب های تزریقی نیاز به رسیدگی همزمان به مسائل مربوط به اتلاف گرما و تغییر شکل ساختاری دارند. با در نظر گرفتن پوشش آنتن ایستگاه پایه 5G به عنوان مثال، باید الزامات تلفات کم را برای-انتقال سیگنال با فرکانس بالا برآورده کند و در برابر اختلاف دمای بیرون از -40 درجه تا 85 درجه مقاومت کند. قالب مواد LCP مورد استفاده هوآوی از فناوری ذوب انتخابی لیزری (SLM) برای چاپ کانال آب خنک‌کننده منسجم استفاده می‌کند که یکنواختی دمای قالب را تا 80% بهبود می‌بخشد، چرخه خنک‌کننده را از 90 ثانیه به 40 ثانیه کوتاه می‌کند و تغییر شکل تاب خوردگی محصول را تا 75% کاهش می‌دهد.

چالش 3: پردازش سازه های اتلاف حرارت مینیاتوری
در تولید عینک های AR، برای کاهش بار روی سر، پایه های عینک نیاز به یکپارچه سازی باتری ها، سنسورها و ماژول های ارتباطی دارند. ضخامت دیواره براکت پلاستیکی تنها 0.8 میلی متر است، اما باید یک میکروکانال خنک کننده با قطر 0.5 میلی متر ترتیب داده شود. تکنیک‌های حفاری سنتی نمی‌توانند به این هدف دست یابند، در حالی که فناوری SLM می‌تواند آبراه‌های پیچیده را چاپ کند، اما زبری سطح می‌تواند به Ra 10 میکرومتر برسد، که به راحتی می‌تواند باعث آشفتگی و کاهش راندمان اتلاف گرما شود.

مسیر پیشرفت: پردازش کامپوزیت و درمان سطح
یک شرکت خاص فرآیند ترکیبی "چاپ SLM + پرداخت الکتروشیمیایی" را اتخاذ می کند، که ابتدا آبراه را به Ra 6 میکرومتر چاپ می کند و سپس زبری سطح را از طریق تصفیه الکتروشیمیایی پالس به Ra 1.6 میکرومتر کاهش می دهد و نرخ جریان آب خنک کننده را تا 40٪ افزایش می دهد. علاوه بر این، استفاده از درج های آلیاژ مس بریلیوم به طور قابل توجهی هدایت حرارتی قالب را با هدایت حرارتی 180W/(m · K)، که پنج برابر بیشتر از قالب های فولادی سنتی است، بهبود می بخشد و می تواند محدوده نوسان دمای قالب را از 15± درجه به 3± درجه کاهش دهد.