CN112795206A - 一种激光直接成型部件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种激光直接成型部件的制造方法，包括：制作改性塑胶粒子；利用制作的所述改性塑胶粒子进行注塑，以形成塑壳；镭射所述塑壳，以在所述塑壳表面形成图形化的走线；化学镀，以在所述塑壳的所述走线处形成激光直接成型部件；其中，塑胶粒子包括：重量百分比为70%~88%的树脂，重量百分比为5%~10%的玻纤，重量百分比为3%~7%的金属氧化物，重量百分比为2%~5%的固化剂和重量百分比为0.3~0.5%的光吸收剂。本发明提供的改性塑胶粒子，能够在镭射时将其中的金属氧化物充分活化的同时不会使塑壳发生烧焦的情况，同时还能保证活化后的金属能够较为均匀地排布在走线中，解决了现有激光直接成型部件在制造工艺中出现烧焦或镭射活化不完全的问题。

Description

一种激光直接成型部件及其制造方法
技术领域
本发明涉及塑料加工制造技术领域，特别涉及一种激光直接成型部件及其制造方法。
背景技术
激光直接成型技术（LDS，Laser Direct Structuring），是一种专业镭射加工、射出与电镀制程的3D-MID（Three-dimensional moulded interconnect device）生产技术。激光直接成型部件最常见的应用是在手机天线上，其可将天线直接镭射在手机塑壳上，不仅避免内部手机金属干扰，更缩小手机体积。
现有的激光直接成型部件的制造方法通常包括如下步骤：
注塑成型：形成用于进行激光直接成型的塑壳/支架；
镭射活化：利用激光镭射塑壳/支架表面，使镭射区域的塑壳/支架中的金属被活化；
电镀/化镀：在塑壳/支架的镭射区域形成金属化的图案，形成激光直接成型部件；
组装。
其中，决定激光直接成型部件质量的，除了镭射机的精度、功率等参数外，塑胶/支架的组分也十分重要。
目前用于LDS工艺的塑胶粒子在进行镭射活化时，通常会出现烧焦或镭射活化不完全的情况，影响后工序的电镀/化镀，进而导致形成的激光直接成型部件的电性能不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光直接成型部件及其制造方法，以至少解决现有激光直接成型部件在制造工艺中出现烧焦或镭射活化不完全的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种激光直接成型部件的制造方法，包括：
制作改性塑胶粒子；
利用制作的所述改性塑胶粒子进行注塑，以形成塑壳；
镭射所述塑壳，以在所述塑壳表面形成图形化的走线；
化学镀，以在所述塑壳的所述走线处形成激光直接成型部件；
其中，塑胶粒子包括：重量百分比为70%~88%的树脂，重量百分比为5%~10%的玻纤，重量百分比为3%~7%的金属氧化物，重量百分比为2%~5%的固化剂和重量百分比为0.3~0.5%的光吸收剂。
可选的，在所述的激光直接成型部件的制造方法中，所述塑胶粒子还包括：重量百分比为0.5%~1%的抗氧化剂、重量百分比为0.3%~1.2%的消泡剂、重量百分比为0.3%~1%的流平剂、重量百分比为0.5%~0.8%的活性剂和重量百分比为0.2%~0.5%的热稳定剂中的一种或多种。
可选的，在所述的激光直接成型部件的制造方法中，所述制作改性塑胶粒子的方法包括：
将重量百分比为70%~88%的树脂，重量百分比为5%~10%的玻纤，重量百分比为3%~7%的金属氧化物，重量百分比为2%~5%的固化剂和重量百分比为0.3~0.5%的光吸收剂进行充分混合，得到混合均匀的混合物；
将所述混合物投入到挤出机中加热熔融，得到熔融物；
将所述熔融物挤出呈直径为2~5mm、长度为3~5mm的圆柱形颗粒状并冷却，得到所述改性塑胶粒子。
可选的，在所述的激光直接成型部件的制造方法中，所述加热熔融的温度为180℃~280℃。
可选的，在所述的激光直接成型部件的制造方法中，所述镭射所述塑壳的方法包括：
利用激光照射所述塑壳表面，以在所述塑壳表面形成图形化的走线，其中，所述激光的波长为1064nm，所述激光的功率为5~15W，速度为200~1000mm/s，频率为40~80kHz。
可选的，在所述的激光直接成型部件的制造方法中，所述走线的深度为8~20μm，表面粗糙度Rz为6~15μm。
可选的，在所述的激光直接成型部件的制造方法中，所述化学镀的方法包括：
在所述走线中利用化学镀进行镀铜，所述镀铜的厚度为6~10μm；
在所述镀铜的表面利用化学镀进行镀镍，所述镀镍的厚度为2~4μm。
可选的，在所述的激光直接成型部件的制造方法中，在化学镀之后，所述激光直接成型部件的制造方法还包括：
对所述塑壳在形成激光直接成型部件的表面处进行研磨，以使所述激光直接成型部件的表面与所述塑壳表面齐平。
可选的，在所述的激光直接成型部件的制造方法中，采用化学机械研磨对所述塑壳进行研磨。
可选的，在所述的激光直接成型部件的制造方法中，若所述塑壳存在有高度段差的第一表面和第二表面，则所述第一表面和第二表面的连接处呈坡度为25~42度的坡面。
本发明提供的激光直接成型部件的制造方法，包括：制作改性塑胶粒子；利用制作的所述改性塑胶粒子进行注塑，以形成塑壳；镭射所述塑壳，以在所述塑壳表面形成图形化的走线；化学镀，以在所述塑壳的所述走线处形成激光直接成型部件；其中，塑胶粒子包括：重量百分比为70%~88%的树脂，重量百分比为5%~10%的玻纤，重量百分比为3%~7%的金属氧化物，重量百分比为2%~5%的固化剂和重量百分比为0.3~0.5%的光吸收剂。本发明提供的改性塑胶粒子能够在注塑形成塑壳后，在镭射时将其中的金属氧化物充分活化的同时不会使塑壳发生烧焦的情况，同时还能保证活化后的金属能够较为均匀地排布在走线中，解决了现有激光直接成型部件在制造工艺中出现烧焦或镭射活化不完全的问题。
附图说明
图1为本实施例提供的激光直接成型部件的制造方法流程图；
图2A~图2E为本实施例提供的激光直接成型部件的制造方法中各步骤对应的塑壳结构示意图；
图3为本实施例提供的塑壳的坡面示意图；
其中，各附图标记说明如下：
100-塑壳；101-第一表面；102-第二表面；103-坡面；110-走线；210-镀铜；220-镀镍。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的激光直接成型部件的制造方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图说明中的“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，以便描述本发明的实施例，而不用于描述特定的顺序或先后次序，应该理解这样使用的结构在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本实施例提供一种激光直接成型部件的制造方法，如图1所示，包括：
S1，制作改性塑胶粒子；
S2，利用制作的所述改性塑胶粒子进行注塑，以形成塑壳；
S3，镭射所述塑壳，以在所述塑壳表面形成图形化的走线；
S4，化学镀，以在所述塑壳的所述走线处形成激光直接成型部件；
其中，塑胶粒子包括：重量百分比为70%~88%的树脂，重量百分比为5%~10%的玻纤，重量百分比为3%~7%的金属氧化物，重量百分比为2%~5%的固化剂和重量百分比为0.3~0.5%的光吸收剂。
本实施例提供的激光直接成型部件的制造方法，其中所使用的改性塑胶粒子由于加入了玻纤、固化剂和光吸收剂，能够在注塑形成塑壳后，在镭射时将其中的金属氧化物充分活化的同时不会使塑壳发生烧焦的情况；同时设定了各组分的占比，能够保证活化后的金属粒子较为均匀地排布在天线走线中，有利于进行化镀。解决了现有激光直接成型部件在制造工艺中出现烧焦或镭射活化不完全的问题。
进一步的，在本实施例中，所述塑胶粒子还包括：重量百分比为0.5%~1%的抗氧化剂、重量百分比为0.3%~1.2%的消泡剂、重量百分比为0.3%~1%的流平剂、重量百分比为0.5%~0.8%的活性剂和重量百分比为0.2%~0.5%的热稳定剂中的一种或多种。
通过增加抗氧化剂、活性剂和热稳定剂，能够在镭射后走线处被活化的金属不因受热而与环境中的氧气发生氧化反应，保证金属的活性和导电性；增加消泡剂和流平剂能够使得改性塑胶粒子在注塑过程中适应各类模具结构，避免出现缺料、烧焦、起泡等不良。
在具体应用时，可以根据实际使用条件，对各类组分以及各组分的配比在上述范围内进行选择。
本实施例中所使用的金属氧化物优选为铜的二价阳离子氧化物，如氧化铜。金属氧化物的平均颗粒直径优选为20~200nm，如此可以使得在激光镭射后，在走线区域形成较为均匀的活化金属薄膜。
在本实施例中，所述制作改性塑胶粒子的方法包括：
将重量百分比为70%~88%的树脂，重量百分比为5%~10%的玻纤，重量百分比为3%~7%的金属氧化物，重量百分比为2%~5%的固化剂和重量百分比为0.3~0.5%的光吸收剂进行充分混合，得到混合均匀的混合物；
将所述混合物投入到挤出机中加热熔融，得到熔融物；
将所述熔融物挤出呈直径为2~5mm、长度为3~5mm的圆柱形颗粒状并冷却，得到所述改性塑胶粒子。
其中，较佳的，所述加热熔融的温度为180℃~280℃。在一些具体实施例中，加热熔融可以分为多步进行，如分为四步，每一步的温度可以在上述温度范围内进行选择。
在挤出机的出口处套设有网盘，网盘上具有多个直径为2~5mm的孔洞，同时，在网盘贴面处配合设置切刀。控制塑胶粒子的挤出速度和切刀的切速，便可以实现挤出长度为3~5mm的颗粒。相较于现有技术中的在挤出为长条状塑胶粒子后进行粉碎形成塑胶颗粒的方法，本实施例提供的方法能够直接在塑胶粒子还未完全硬化前，在挤出时直接形成所需规格的颗粒，不仅节约了工序步骤，还可以避免因粉碎产生的粉尘等，在保护环境、提高安全生产的基础上，提高了原材料的利用率。
在本实施例中，所述镭射所述塑壳的方法包括：
利用激光照射所述塑壳表面，以在所述塑壳表面形成图形化的走线，其中，所述激光的波长为1064nm，所述激光的功率为5~15W，速度为200~1000mm/s，频率为40~80kHz。在这一镭射参数下形成的走线的深度为8~20μm，表面粗糙度Rz为6~15μm。
考虑到化镀后形成的激光直接成型部件厚度一般为6~12μm，因此，使走线的深度略深于激光直接成型部件的厚度，能够在后工序研磨时保证金属走线不会被磨损，镀层不会被损伤。表面粗糙度Rz在6~15μm范围内能够保证较好的化学镀，使得金属镀层与塑壳结合牢靠。
在本实施例中，所述化学镀的方法包括：
在所述走线中利用化学镀进行镀铜，所述镀铜的厚度为6~10μm；
在所述镀铜的表面利用化学镀进行镀镍，所述镀镍的厚度为2~4μm。
以及，在本实施例中，在化学镀之后，所述激光直接成型部件的制造方法还包括：
对所述塑壳在形成激光直接成型部件的表面处进行研磨，以使所述激光直接成型部件的表面与所述塑壳表面齐平。具体的，可以采用化学机械研磨对所述塑壳进行研磨。化学机械研磨有较高的研磨精度，能够满足μm级的研磨，从而保证研磨时天线金属走线区域不会被磨损。
以下结合图2A至图2B，对本实施例提供的激光直接成型部件的制造方法作具体说明。
在制作好改性塑胶粒子后，如图2A所示，利用制作的所述改性塑胶粒子进行注塑，以形成塑壳100。
接着，如图2B所示，镭射所述塑壳100，以在所述塑壳100表面形成图形化的走线110。具体的，走线的结构是可以任意选择设计的。在利用波长为1064nm，功率为12W，速度为500mm/s，频率为60kHz的激光进行镭射后，形成的走线110的深度具体为14±2μm，表面粗糙度Rz为8μm。
然后，如图2C所示，利用化学镀，在所述走线110中进行镀铜，镀铜210的厚度为8±1μm。
之后，如图2D所示，利用化学镀，在所述镀铜210的表面进行镀镍，镀镍220的厚度为3±0.5μm。此时化学镀产生的金属层厚度大约为11μm，金属层的表面比塑壳的走线区域的表面低。
再然后，如图2E所示，采用化学机械研磨的方式对塑壳进行研磨，使得所述激光直接成型部件的表面与所述塑壳100表面齐平。当然，在其他实施例中，也可以选择其他加工方式来去除塑壳和激光直接成型部件之间的表面段差。
在具体实施过程中，如图3所示，走线可能会涉及到塑壳100存在有高度段差的第一表面101和第二表面102，为了保证在两个表面的相交处形成的激光直接成型部件的电性能和外观质量，在本实施例中，所述第一表面101和第二表面102的连接处呈坡度a为25~42度的坡面103。在本实施例中，坡面103的坡度优选为30度，如此，便可以保证LDS工艺在镭射时在表面的相交处形成完整的走线，从而有利于后工序的化镀，避免激光直接成型部件在段差处出现断路的状况。
综上所述，本实施例提供的激光直接成型部件的制造方法，包括：制作改性塑胶粒子；利用制作的所述改性塑胶粒子进行注塑，以形成塑壳；镭射所述塑壳，以在所述塑壳表面形成图形化的走线；化学镀，以在所述塑壳的所述走线处形成激光直接成型部件；其中，塑胶粒子包括：重量百分比为70%~88%的树脂，重量百分比为5%~10%的玻纤，重量百分比为3%~7%的金属氧化物，重量百分比为2%~5%的固化剂和重量百分比为0.3~0.5%的光吸收剂。本发明提供的改性塑胶粒子能够在注塑形成塑壳后，在镭射时将其中的金属氧化物充分活化的同时不会使塑壳发生烧焦的情况，同时还能保证活化后的金属能够较为均匀地排布在走线中，解决了现有激光直接成型部件在制造工艺中出现烧焦或镭射活化不完全的问题。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光直接成型部件的制造方法，其特征在于，包括：
制作改性塑胶粒子；
利用制作的所述改性塑胶粒子进行注塑，以形成塑壳；
镭射所述塑壳，以在所述塑壳表面形成图形化的走线；
化学镀，以在所述塑壳的所述走线处形成激光直接成型部件；
其中，塑胶粒子包括：重量百分比为70%~88%的树脂，重量百分比为5%~10%的玻纤，重量百分比为3%~7%的金属氧化物，重量百分比为2%~5%的固化剂和重量百分比为0.3~0.5%的光吸收剂。
2.根据权利要求1所述的激光直接成型部件的制造方法，其特征在于，所述塑胶粒子还包括：重量百分比为0.5%~1%的抗氧化剂、重量百分比为0.3%~1.2%的消泡剂、重量百分比为0.3%~1%的流平剂、重量百分比为0.5%~0.8%的活性剂和重量百分比为0.2%~0.5%的热稳定剂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的激光直接成型部件的制造方法，其特征在于，所述制作改性塑胶粒子的方法包括：
将重量百分比为70%~88%的树脂，重量百分比为5%~10%的玻纤，重量百分比为3%~7%的金属氧化物，重量百分比为2%~5%的固化剂和重量百分比为0.3~0.5%的光吸收剂进行充分混合，得到混合均匀的混合物；
将所述混合物投入到挤出机中加热熔融，得到熔融物；
将所述熔融物挤出呈直径为2~5mm、长度为3~5mm的圆柱形颗粒状并冷却，得到所述改性塑胶粒子。
4.根据权利要求3所述的激光直接成型部件的制造方法，其特征在于，所述加热熔融的温度为180℃~280℃。
5.根据权利要求1所述的激光直接成型部件的制造方法，其特征在于，所述镭射所述塑壳的方法包括：
利用激光照射所述塑壳表面，以在所述塑壳表面形成图形化的走线，其中，所述激光的波长为1064nm，所述激光的功率为5~15W，速度为200~1000mm/s，频率为40~80kHz。
6.根据权利要求5所述的激光直接成型部件的制造方法，其特征在于，所述天线走线的深度为8~20μm，表面粗糙度Rz为6~15μm。
7.根据权利要求1所述的激光直接成型部件的制造方法，其特征在于，所述化学镀的方法包括：
在所述走线中利用化学镀进行镀铜，所述镀铜的厚度为6~10μm；
在所述镀铜的表面利用化学镀进行镀镍，所述镀镍的厚度为2~4μm。
8.根据权利要求1所述的激光直接成型部件的制造方法，其特征在于，在化学镀之后，所述激光直接成型部件的制造方法还包括：
对所述塑壳在形成激光直接成型部件的表面处进行研磨，以使所述激光直接成型部件的表面与所述塑壳表面齐平。
9.根据权利要求8所述的激光直接成型部件的制造方法，其特征在于，采用化学机械研磨对所述塑壳进行研磨。
10.根据权利要求1所述的激光直接成型部件的制造方法，其特征在于，若所述塑壳存在有高度段差的第一表面和第二表面，则所述第一表面和第二表面的连接处呈坡度为25~42度的坡面。
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