1, Miniaturiseerimine ja täpsus: tehnoloogiline läbimurre millimeetri lahinguväljal
Elektroonikatoodete multifunktsionaalse integreerimise peamine suundumus on miniaturiseerimine, mis seab survevaluvormide töötlemise täpsusele peaaegu ranged nõuded. Võttes näiteks nutitelefonid, peab nende korpusesse integreerima kümneid väikeseid struktuure, nagu nupud, liidesed, antennipesad ja soojuse hajutamise augud. Mõnede võtmemõõtmete tolerantsid peavad olema ± 0,01 mm piires, mis on võrdne 1/6 juuksekarva läbimõõduga. OPPO Find seeria kumera ekraaniga mobiiltelefonide tagakaanevorm peab viieteljelise sidemetöötluskeskuse kaudu saavutama kõvera pinna ja ekraani sujuva sobitamise. Vormi kliirensi viga peaks olema väiksem kui 0,005 mm, vastasel juhul põhjustab see survevalu ülevoolu või koostu lõtvust.
1. väljakutse: mikrostruktuuride töötlemise stabiilsus
Miniatuursete vormide õõnsuse sügavuse ja laiuse suhe ületab sageli 10:1 ning traditsioonilised freesimisprotsessid on altid tööriista ebapiisava jäikuse põhjustatud vibratsioonile, mille tulemuseks on pinna lainetus või mõõtmete kõrvalekalded. Näiteks nutikella sisemise antenni kronsteini valmistamisel peab vorm nikerdama 0,3 mm laiuse mikrovahu sissepritsekanali. Kui töötlemistäpsus on ebapiisav, takistab see materjali liikumist ja lõpptoote tugevus väheneb rohkem kui 30%.
Läbimurdetee: mitmeteljeline ühendus ja ülitäpne töötlemine
Viieteljelise hoovaga töötlemiskeskus suudab saavutada ühekordse-kinnituse ja keeruliste pindade vormimise suure-täpsete võrejoonlaudade abil, mille spindli radiaalne väljavool on väiksem kui 0,005 mm või sellega võrdne, vähendades korduvaid positsioneerimisvigu. Kõvasulamiga kaetud lõikeriistade (läbimõõt kuni 0,5 mm või sellega võrdne) ja kihilise rõngaslõikestrateegia kombineerimisega saab õhukeseseinaliste konstruktsioonide deformatsiooni kontrollida 0,02 mm piires. Lisaks saab elektrilahenduse töötlemise (EDM) tehnoloogia abil raiuda mikromeetri tasemel sooned, mida traditsioonilise mehaanilise töötlemisega ei saavutata, näiteks Huawei FreeBudsi kõrvaklappide laadimisümbrise ühendusvormi tihvtide vahe juhtimine, mis tugineb EDM-ile, et saavutada täpsus ± 0,003 mm.
2, materjalide ühilduvus: mitme materjali koostöö väljakutse
Elektroonikatoodete multifunktsionaalne integreerimine eeldab ühilduvust erinevate materjalide omadustega, nagu metallide ja plastide komposiitstruktuurid, kõrge soojusjuhtivusega materjalide ja isolatsioonimaterjalide kooseksisteerimine ning biopõhiste materjalide keskkonnanõuded. Võttes näiteks sülearvuti randmetoe, on ASUS Unparalleled seerias kasutatud ühes tükis vormimise kujundust, mis nõuab ABS+PC sulamist ja alumiiniumisulamist kronsteini kombineerimist sisetüki survevalu protsessi kaudu. Vorm peab samaaegselt taluma kõrget temperatuuri 280 kraadi ja rõhku 150 MPa ning vältima metalli ja plasti soojuspaisumisteguri erinevusest põhjustatud pragunemist.
2. väljakutse: erinevate materjalide liidese sidumistugevus
Nutikate kellade korpuste tootmisel kasutatakse sageli PC (polükarbonaat) ja LCP (vedelikkristallpolümeer) survevaluprotsessi, et tasakaalustada kukkumiskindlust ja signaali läbitungimist. LCP sulamisviskoossus on aga vaid 1/5 PC omast. Vormivoolukanali vale projekteerimine võib põhjustada LCP enneaegset tahkumist ja delaminatsioonidefektide teket. TSMC kiibipakendite vormide praktika on näidanud, et värava asendi optimeerimise ja rõhukõvera hoidmisega saab tihvti deformatsiooni vähendada 0,1 mm-lt 0,02 mm-le, kuid selle hinnaga lühendab vormi eluiga 40%.
Läbimurde tee: mudelivoo analüüs ja materjali muutmine
Vormivoolu analüüsi tarkvara (näiteks Moldflow) suudab simuleerida erinevate materjalide täitmiskäitumist ning optimeerida väravate arvu ja asukohta. Näiteks Lenovo ThinkBook Plus Gen 6 kerimisekraaniga sülearvuti vormikujunduses leiti simulatsiooni abil, et traditsioonilised külgmised väravad põhjustavad ekraani servadele kokkutõmbumisjälgi. Lõpuks kasutati nende asemel ventilaatori-kujulisi väravaid ja konformseid jahutuskanaleid, mille tulemusel suurenes toote tasapinnalisus 60%. Lisaks võib materjali muutmise tehnoloogia (nt nanotäiteainete lisamine) suurendada liidese sidumise tugevust. Teatud ettevõtte välja töötatud PC/LCP komposiitmaterjali liidese nihketugevus on 35 MPa, mis on kaks korda kõrgem kui puhtal arvutil.
3. Soojuse hajumine ja struktuuri stabiilsus: soojusjuhtimise väljakutsed suure-tihedusega integreerimisel
Elektrooniliste toodete funktsioonide integreerimine toob kaasa soojustiheduse olulise suurenemise ruumalaühiku kohta ning survevaluvormid peavad tegelema samaaegselt nii soojuse hajumise kui ka konstruktsiooni deformatsiooni probleemidega. Võttes näiteks 5G tugijaama antenni katte, peab see vastama madala kadu nõuetele kõrge sagedusega signaali edastamiseks ja taluma välistemperatuuri erinevusi -40 kraadist kuni 85 kraadini. Huawei kasutatav LCP-materjalist vorm kasutab konformse jahutusveekanali printimiseks laser-selektiivsulatustehnoloogiat (SLM), mis parandab vormi temperatuuri ühtlust 80%, lühendab jahutustsüklit 90 sekundilt 40 sekundile ja vähendab toote kõverdumise deformatsiooni 75%.
3. väljakutse: Miniatuursete soojuseraldusstruktuuride töötlemine
AR-prillide tootmisel tuleb pea koormuse vähendamiseks prillide jalgadesse integreerida patareid, andurid ja sidemoodulid. Plastikust kronsteini seinapaksus on vaid 0,8 mm, kuid korraldada tuleb 0,5 mm läbimõõduga jahutusmikrokanal. Traditsiooniliste puurimistehnikatega seda ei saavutata, samas kui SLM-tehnoloogiaga saab printida keerulisi veeteid, kuid pinna karedus võib ulatuda Ra 10 μm-ni, mis võib kergesti tekitada turbulentsi ja vähendada soojuse hajumise efektiivsust.
Läbimurdetee: komposiitmaterjalide töötlemine ja pinnatöötlus
Teatud ettevõte võtab kasutusele liitprotsessi "SLM-printimine + elektrokeemiline poleerimine", mis esmalt prindib veetee kuni Ra 6 μm ja seejärel vähendab pinna karedust kuni Ra 1,6 μm impulss-elektrokeemilise töötlemise abil, suurendades jahutusvee voolukiirust 40%. Lisaks parandab berülliumi vasesulamist sisetükkide kasutamine märkimisväärselt vormi soojusjuhtivust, mille soojusjuhtivus on 180 W/(m · K), mis on viis korda kõrgem kui traditsioonilistel terasvormidel, ja võib vähendada vormi temperatuurikõikumiste vahemikku ± 15 kraadilt ± 3 kraadini.
