2014年11月19日，LPKF集团LDS专利失效，此后国内LDS相关产业得到了快速的发展。本文作者从材料出发，详细介绍了如何选用LDS专用料？LDS产业链知名厂商以及新的形势下，我们该如何将LDS技术应用更广？
一、LDS工艺技术简介
LDS（激光直接成型）技术由德国LPKFLaser & Electronics AG集团发明，是一类在改性塑料表面激光刻蚀出电路的技术。目前已广泛应用在智能手机、笔记本电脑天线，医疗设备传感器、汽车设备传感器、电子电气产品等中。LDS技术的具体介绍请查看→一张图看懂什么的LDS天线技术？
图1：LDS技术激光活化原理
LDS技术实现的工艺流程包括六步，如图2所示。
图2：LDS技术完整工艺流程
具体的说，完整的LDS技术工艺流程包含以下六个步骤：
1) 具备特殊晶体结构的金属氧化物的制备；该金属化合物作为LDS专用料的助剂提供专用料对激光镭雕的敏感程度；
2) 选用合适种类和用量的LDS助剂，采用熔融共混技术制备LDS专用料；
3) 模厂根据终端客户的需求和LDS专用料的要求开模和注塑；
4) 注塑成型后的素材到镭雕线完成镭雕过程；
5) 已镭雕完成的素材到化镀线完成化镀过程；
6) 化镀后的成素材测试相关性能，为后续的喷涂等二次加工做好准备。
总的来说，LDS技术实现的关键因素包括三个，首要必须有对镭雕激光敏感的LDS专用料作为基材；二是电路设计及激光雕刻系统；最后是良好有效化镀系统及过程控制。
其中，LDS专用料国外供应商包括Sabic、DSM、BASF和三菱工程塑料，国内如深圳华力兴新材料、成都麦艾迪、中塑新材料和金发科技等。激光镭雕机供应商国外为LPK，常用型号包括MicroLine 160I、Fusion 1100、Fusion 6300和Fusion 1500，国内如泛友Precision3D、Precision3DC和拓博瑞的3D TREATING。化镀液供应商如麦得美、罗门哈斯、乐思化学等。
二、LDS技术的六大优势！
LDS的技术优势在于：
1) 成品体积小，符合现代社会产品向小型化、微型化发展的趋势；
2) 制程简化：塑胶射出-镭射活化-化镀-成品出货；
3) 研发制造时间短，制程稳定；
4) 符合环保要求，无需添加酸洗活化剂；
5) 电路的最小线宽线距可精确至150µm；
6) 镭射可作导穿孔，深度可达50µm。
图：LDS制程生产的手机外壳
LDS样品开发工作方便，对市场反应灵活，投放市场速度快。LDS应用最多的是4G通讯的手机和笔记本天线材料。国际上知名的天线厂商Laird、Molex、Tyco、启碁等目前均已使用LDS技术大量生产天线产品，几乎所有已知的智能手机公司如Apple、Samsung、SEMC、HTC、华为、联想、中兴等均已有机型使用LDS技术生产的天线。
另外，LDS材料还可提供定制性能，如阻燃、增强、超韧等，可进一步扩大其应用领域和范围。
三、LDS技术用塑料到底有哪些？
具备激光敏感功能的特种工程塑料是LDS技术能以实施的核心和关键之一。常见的塑料材料如PE、PP、聚酯、PC、ABS、PC/ABS以及高性能特殊工程塑料如耐高温尼龙（PA46、PA6T、PA9T、PPA、PA6/6T、HTN等）、液晶聚合物（LCP）等由于其分子结构中不存在对镭雕激光波长敏感的分子结构及化学键，很难在镭雕激光的波长作用下直接活化产生可以进一步催化化学镀过程的催化剂，从而使得这些聚合物不能直接用于LDS的材料。考虑到材料的来源易得性，LDS材料往往在常用聚合物的基础上进行改性。
据报道，世界上能够提供LDS商品化材料的公司主要是欧洲、美国和日本的大型跨国公司，表1给出了已经商品化的LDS材料及其供应商的一览表。表2给出了国外LDS专用料常用材质及商品牌号。
表1：商品化LDS材料及其制造商
表2 国外主要LDS材料及其商品牌号
图：LDS用塑料分布图
其中，通讯信息领域中开发和研究最多的是PC和PC/ABS为载体的LDS材料，它们以其优异的耐热性、机械性能和加工性能以及相对适中的价格占据了LDS材料市场一半以上的销售份额，产品性能特点是表面性能好、机械性能好。其国外主要制造商包括沙伯基础创新塑料（Sabic）、三菱工程塑料（Mitsubishi）。
由于LDS专用工程塑料技术难度高，加上LPK集团“专利垄断”的认证和准入的限制，已知国内LDS新型工程塑料目前仅有深圳华力兴、广州金发科技、深圳中塑、四川麦艾迪等几家生产和提供。加速国内具有自主知识产权的高性能LDS材料的研究和开发是适应4G、5G无线移动通讯信息时代的迫切要求。
表3 深圳华力兴LDS材料牌号及性能
从表3可以看出，深圳华力兴新材料的PC全系列LDS专用料性能与国外同类品牌接近，同时其具有更高的加工稳定性，具有很高的性价比和地区供货优势。
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四、作为用户，该怎样选择LDS专用料？
首先，材质选择需考虑LDS的加工需求，如材料的热膨胀系数、吸水性、机械特性、可焊性后制程的加工特性也是选择的考量因素（如：镭射、超声波焊接等…..）。
其次，材料的规格特性也是选择材质的一个重要考量因素，在开发阶段也可以参考材料供应商的模流分析、产品尺寸调整的一些经验。
针对已确定材质的LDS专用料来说，终端用户和模厂在选用LDS专用料时要兼顾下面四个因素：
1、首先要关注材料的加工热稳定性。LDS专用料中添加有可对基体树脂催化降解的金属化合物，很容易在塑料粒子挤出加工和注塑过程中发生热降解反应。热稳定性差的专用料会在注塑过程中存在明显的料花和析出现象，注塑件表面发黄发暗，材料的熔融流动指数很高。
2、注塑件的镭雕和化镀程序的良率高，一般要求注塑件镭雕的良率在98%以上，化镀良率在96%以上。镭雕和化镀的良率与LDS专用料的结构和性能密切相关，是LDS技术得以实现的前提和基础。
3、材料的机械加工性能必须满足终端客户的使用要求。
4、材料必须通过终端客户的应用要求测试，如手机天线材料终端产品的切片测试、附着力测试、恒温恒湿实验、高/低温存储测试和冷热交替冲击测试等。
五、LPK集团专利垄断的失效将给我们带来多少机遇？
LDS技术是德国LPKF公司率先提出并申请专利保护的。
多年来，LPKF在业内广泛宣扬其LDS“专利技术”的先进性，但实质上通过“捆绑商业模式”达到获取丰厚利润的目的。LPKF要求使用该“专利技术”加工的厂家不但购买其特殊的激光设备，并且要求技术加工厂商从其指定的塑料厂商购买注塑用塑料，从而实现他们“技术-商业”全面获利的模式。然而，智能移动终端快速发展，智能手机及穿戴式电子设备等核心零配件及组装都对集成化、立体化有极高的要求，用精密立体激光制作电子器件具备明显优势。迫切需求尽快开发和应用LDS技术。随着无线移动通讯和穿戴式电子设备等的迅速发展，LPKF的专利“保护”越来越成为了LDS技术应用行业和产业发展的桎梏和枷锁。
图：3D立体电路LDS加工中心（来源：深圳微航磁电）
2014年之前，在LPKF的专利垄断下，我国的激光镭雕设备制造商、改性塑料制造商、化镀液制造商不得不争取LPKF公司的承认和认证同时缴纳不菲的费用，生存处境艰难，发展空间受到严格的限制。
2014年11月19日中华人民共和国最高人民法院裁定 LPKF在中国的导体轨道结构制造线路方法专利CN02812609.2彻底无效。借此重大利好东风，我们应抓住时机迎接挑战，大力开发和提升LDS产业链相关行业如激光镭雕设备厂、改性塑料厂、化镀厂的技术及服务水平，为无线移动通讯和可穿戴式电子设备行业的迅速发展提供助力和动力。
最后要强调的，LDS技术的产业链长，关键影响因素多，任何环节的不足甚至缺失都会成为整个产业发展的短板。从上游的LDS功能助剂的合成、LDS专用料的制备，到中下游激光镭雕设备的推广和应用、化镀药水的配制和化镀良率的提升，需要我们整个产业链的通力合作。
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