LDS天线激光直接成型解决方案

方案概述:

LDS天线技术就是激光直接成型技术（Laser-Direct-structuring），是一种直接将天线镭射在手机外壳上的技术。

在过去的十多年中，移动通信技术得到了迅速发展，尤其是移动终端的体积和重量减小很多，这也促使了移动终端天线的迅速发展。面对迅速降低尺寸的要求，设计者的重点是在降低尺寸的同时尽量保持天线性能，如增益、覆盖区和频带等。

近些年天线行业方案，已不足以满足目前需求，主要以下问题：

● 传统的机械式天线，大体积、高重量已经无法满足小巧的，通讯设备外观。

● 柔性电路板制造成本及周期长，满足不了快速发展的市场需求;

● 信号接收质量不高也是一个关键问题。

近年来，市场需求推进着技术的发展，激光直接成型技术(LDS)方案被推行。该方案是未来的主要发展方向，它以各项指标最优的效果成为后期终极发展方向。而阻碍其发展的就是居高不下的成本。

拓博瑞激光与天线行业匹配的镭射设备，借助各单元技术实力，激光器件、工作台等部分，可以有效的为客户节约生产成本。

方案推荐：

原理：激光器发出的激光通过光纤（或直接）进入激光焦点调整光学系统，然后经扫描系统反射进入聚焦系统聚焦在工作面。通过调整激光焦点调整光学系统，可实现激光焦点在Z方向上的变化（图中标注了Z方向上三个聚焦点位置），通过调整扫描系统，可实现激光焦点在X-Y平面内变化（图中未体现），这样实现激光焦点在三维空间运动，从而实现激光三维加工。

采用激光进行材料加工的一个重要优势在于，快速的扫描、电路图案结构不受几何形状的限制，使得制作商交货期更短、更便捷。LDS激光直接成型具体工艺流程如下：

1. 注塑成型

以改性的热塑性塑料为原料，用通用的单组分注塑方法制造。与双组分注塑相比，仅需要一套模具，更简单，注塑过程也更快。

这种塑料材料采用可被激光活化的塑料为原料，电子元器件供应商供应的原料需要重点考虑的性能包括：加工性能和应用的温度、阻燃级别、机械和电气性能、注塑性能、电镀性能、成本等。

2. 激光活化

LDS技术需要这些热塑性塑料中掺杂有一种专用添加剂，才可以被激光活化。激光投照塑料工件后，塑料浅表发生某种物理化学反应，形成一个活化金属粒子，作为化学镀铜时的还原剂，催化铜金属的沉积。激光成型过程，除了活化作用外，同时还对塑料浅表进行微处理，产生微观粗糙表面，以确保金属化的铜能够嵌入，保证良好的镀层结合力。

3. 金属镀覆

金属化的目的是在激光投照过的部位沉积上金属，形成导电结构，LDS技术采用化学镀方法沉积铜。镀之前需要先对工件进行清洗，然后在化学镀铜槽里，使线路上沉积厚度为5-8um的铜，最后可以再化学镀镍和闪镀金。适合专门应用的涂层也可以涂覆如：Sn，Ag，Pd/Au，OSP等涂层。

4. 封装

适合LDS激光活化的塑料中，有高热稳定性材料，比如LCP，PA6/6T或者PBT/PET共混物，这些塑料都可以耐回流焊，兼容标准SMT制程。因为焊点的高度可能不同，所以通常采用点胶的方法往焊盘上涂覆焊锡膏。现在适合3D的贴装技术已经成熟。

LDS在生产过程中面对的工艺难点有以下几点:

1. 激光变焦系统的响应速度和变焦范围

速度越快则效率越高，一般来说采用45度的斜面进行往复填充测试其变焦的响应速度，目前国外设备的典型最高速度为4m/s，变焦范围也是影响加工效率的一个至关重要的参数，变焦范围越大那么可一次性活化的范围也越大，生产效率也越高，如果变焦范围无法达到工件的活化范围，那么在加工过程中就要上下移动机械工作台，这将大幅降低生产效率，目前国外设备的典型值是±12mm左右。

2. 调试对位手段

每一种新的产品在正式生产前都要进行调试和对位，对位功能的好坏将直接影响产品生产转换的周期，并且将对产品的成品率产生极大的影响，快速的对位工具与手段将是快速多样化批量生产的保证。

3. 控制软件

整个设备中最关键的部分就是控制软件，负责处理和转换原始的生产数据，软件必须要能方便的处理三维数据、自动计算符合三维曲面激光加工的三维轨迹、可与流行的三维设计软件进行数据交换、集成方便的调试和对位工具、精准的协调控制各个控制部件协调运作。

针对LDS工艺的流程和难点，拓博瑞激光提出一下的解决方案：

1. 确认激光器的选型，以满足工件质量和外观的要求。因此，对现有的激光器类型进行筛选，确认合适的激光类别与功率。

2. 开发三维动态聚焦激光打标控制软件，利用面向对象的编程方法实现基于可视化的人机操作界面，整合了激光器，图像处理系统与运动控制系统操作。

3. 对完成的LDS激光自动打标系统进行了联合调试及试运行，针对不同LDS产品，优化控制参数，满足了设备设计要求及LDS激光打标精度要求。

4. 实现LDS激光自动打标精度保证，以机械定位为基础，结合数字图像处理卡为核心的图像处理系统，多轴运动控制卡控制的运动系统与DSP卡控制的激光器振鏡扫描打标技术，实现LDS激光打标的高精度，高速度要求。

5. 设计LDS激光自动打标系统总体机械结构，结构设计采用模块化，可重组化设计，一方面减少更新换代成本，提高效率。同时夹具可快速更换，实现多品种、小批量的LDS生产。

样品示例：