GE深耕材料科学百年根基改造消费电子设计新形貌

本文作者:admin       点击: 2007-02-01 00:00
前言:

电子产品性能的好坏,除了元器件本身,相应材料的使用也有着至关重要的影响力,对讲究外观的消费类电子终端甚至堪称居功厥伟。消费类电子是一个竞争异常激烈的领域,不仅功能要丰富多元、外形要出彩小巧、成本要经济有效,且产品能够盈利的黄金周期非常短,稍纵即逝。这些,都为设计人员带来了相当的难度。

面对这些挑战,GE(通用电气)公司有着自己独到的解决方案,为电子设备生产商提供高性能、环保而美观的材料及应用。这些看似遥远的材料学,与我们生活中许多触手可及的终端电子产品其实可谓“关系匪浅”;我刊特邀请GE塑料集团大中华消费电子总经理卢瑞明,以及GE塑料集团特种薄膜板材亚太区产品经理周军,带领读者一窥GE应用于消费电子领域,包括树脂、薄膜和相关复合材料等各项产品和新型技术。
  
领跑消费电子设计制造

消费类电子由于是我们日常生活中触手可及的物什,使得在基础的可靠性能之外,耐用、灵活与轻巧美观也成了衡量这类产品的重要指标。体现在上游的设计和制造方面,必要的绝缘与散热固然是根本,对抗腐、耐刮、防潮、防尘、耐冲击,乃至于外观配色及加工灵活性,少不得有一定的要求。
相关功能性的全球性标准是“设计与技术”保持增长的关键,而“个性化”的设计和风格则是推动具体产品销量提升的基础。对此,GE提供多样化的高性能材料产品系列为时下流行的多种便携式电子器件设计的发展提供先进专业的解决方案,并且不断专注于如散热性能、屏蔽、外观等一些关键功能。
GE塑料集团大中华消费电子总经理卢瑞明表示,GE为各类细分市场提供多种解决方案,包括:移动电话、便携式电子设备、微电子产品、家庭网络和娱乐、计算机、笔记本电脑、监视器/显示器、投影仪、打印机、扫描仪、RFID、电线和齿轮等,以及出类拔萃的美学设计。GE精选的各类树脂和薄膜材料,带来了传统金属及喷涂材料所没有的设计灵活性。除了优异的抗冲击、耐化学腐蚀、耐水解稳定性与卓越的结合线强度外,GE的材料技术还可提供着色选择和独特的外在感官效果,使产品更具个性化。
  
树脂代替金属绝缘体,设计更自由

见证了家电产品从高保真立体声接收设备,到无线保真计算机工作站的演变,GE在特定尺寸稳定性、抗冲击和阻燃性的轻质材料颇具心得。卢瑞明向编辑着重介绍了GE符合UL标准的Lexan和Cycoloy树脂产品系列,其具有较高的模量(纤维体积含量)、优异的延展性和阻燃量,以及LNP品牌特种复合材料,其在刚性、热学管理、EMI屏蔽、阻燃剂等方面均可与金属相媲美,又不失塑料本身可弯曲变形的优点。

GE生产的Lexan和Cycoloy树脂以及LNP特种复合材料赋予更大的设计空间,适合应用于电池盖、手机的A件和B件及框架部件设计;因这些材料具有不同的“刚性”(一般用“弹性模数”代表),可依需求塑形,方便内部结构、完整结构和“无框架结构”(Frameless)的设计。卢瑞明指出,Lexan树脂特别适合应用于背光框,他们具有良好的薄膜可塑性,易脱模,而且高度反光或不透光。它们还具有耐化学腐蚀的特性,即便长期使用也经得起考验。

GE塑料集团特种薄膜板材亚太区产品经理周军,则举例说明Lexan薄膜在手机上的4个方面的应用。首先,其光学级加硬薄膜,可应用在手机显示屏上,耐刮擦性强;其次是可以用作特殊视觉效果外壳薄膜材料,例如有些Lexan薄膜可以变色,内部有闪亮的晶点或是材料边缘可以聚光,使手机外观更加绚丽;再者,有些Lexan薄膜有钢琴烤漆效果,使质感大为提高;最后是Lexan薄膜可以印刷上各种图案,做成个性化手机外壳。由于Lexan薄膜有不同的显示效果,可省去电镀、硬化、蒸镀和烤漆等一些传统的表面处理工艺,不但缩短了加工链条,且更加环保。

此外,GE即将于近期推出一款专为亚洲市场度身定做,可适用于手机外壳和键盘、笔记本电脑外壳,以及多种手持设备的薄膜产品。这款产品的推出,预料将彻底改变现有市场上薄膜产品铅笔硬度和三维成型性不能两头兼顾的状况,为手机和笔记本电脑产业的外观设计带来突破性的飞跃。
  
阻燃、屏蔽EMI、防潮/防尘与热管理,
给予内部元件最佳保护


随着更多的手机采用内置天线,GE的Ultem树脂有助于生产用作传导天线基座的成形塑料元件。“这些材料还具有低介质损耗和薄壁可塑性,降低了元件内应力;对于应用在通风或墙壁内的网络部件,Ultem树脂在着火后会自动熄灭”,卢瑞明给出了这样一个评语:“它符合RoHS标准,而且微细尺度的阻燃性达到UL VTMO等级,是一种出色的材料。”

很多客户都希望在条形码标签中采用高性能的不透明塑料薄膜,因为这样无需进行表面处理就可以获得令人满意的印刷反差比。为顺应客户的这一需求,GE塑料集团与其遍布全球的客户携手合作,开发出新型白色牌号Ultem聚醚酰亚胺(PEI)薄膜。白色Ultem WH217薄膜经过调色处理,遮盖力非常高,可以充分保证条形码标签的正确读取。采用该薄膜后,印刷反差比可以提高到98%。Ultem WH217薄膜不仅可以帮助标签制造商节省涂覆不透明外涂层的成本和时间,还具备其竞争对手PEN薄膜所欠缺的阻燃性;与聚氟乙烯薄膜相比,它还具备更好的耐高温性和尺寸稳定性。GE的Ultem薄膜是一款完全不含溴及其化合物的阻燃等级薄膜,全面符合并RoHS,是印刷电路板等电子应用方面的极佳备选材料。

卢瑞明进一步解释,Lexan树脂和Ultem聚合物制成的薄膜有助于增强显示器镜头盖的清晰度、导旋光性和耐刮擦性,与玻璃或丙烯酸相比,Lexan聚碳酸酯简化了设计。此外,GE还提供丰富的阻燃ABS树脂,适用于态势及和服务器外科、键盘、监视器和其它外设,并针对要求符合环保标志和TC108阻燃性要求的一些应用,提供了一系列聚碳酸酯和ABS混合材料;另有一种称为Faradex的树脂,适用于有EMI屏蔽的零部件。上述所有树脂都具有优异的流动性和可加工性,可实现薄壁设计和出众的结合线强度。

“保护内部元件的完整性和性能尤其重要”,薄膜板材产品经理周军补充说。对于需要电气绝缘以避免短路,Ultem聚合物制成的薄膜材料为笔记本电脑提供了耐高温型和高介电强度,亦有助于在手机内部提供电绝缘性。针对EMI屏蔽应用,这种薄膜还可金属化加工,并在金属化后进行热成型,满足了多数内部应用的要求(包括LCD背光模块中使用的逆变反相器)。与此同时,在LCD变得越来越薄、工作时发热量越来越大的情况下,GE为LCD提供了新的设计选择。周军特别提到,基于Lexan树脂,集先进的光学薄膜制造技术和光学专利技术之所长,GE设计出了新一代光学薄膜──Illuminex扩散薄膜,特别适合在LCD背光模块的内部使用。Illuminex扩散薄膜在高温高湿环境中具备卓越的性能。

GE全球研发团队还成功开发出了用于制造柔性有机发光二极管(OLED)的基材系统,该系统兼具GE塑料集团开发的高温Lexan聚碳酸酯(PC)薄膜和透明、超高阻隔涂层的特点,有助于防止OLED器件氧化和受潮。使用塑料基材取代玻璃基材制造OLED在设计和使用方面具有许多优点:塑料基材坚固耐用且重量轻,便于运输,适合进行大批量生产,从而降低系统成本。而这种柔性特点便于设计和配置当前各种刚性显示器所望尘莫及的新型显示器。GE系统充分利用了Lexan薄膜的耐高温性和高清晰透明性的特点,这些特点使125μm厚的基材能够承受在OLED加工制造过程中产生的高温,并使器件具有最佳的透光性能。
  
胸有成竹,已做好万全准备迎接欧盟
及中国RoHS环保指令


继去年欧盟宣布实施RoHS指令后,中国也将于今年3月开始实施RoHS,与国际接轨。对于中国的绿色指令,GE是如何应对的呢?周军告诉编辑,为了应对未来更严格的环保指令的出台以及新一轮的竞争,GE早已未雨绸缪,在现有以及新一代产品的设计和生产上运用了更严于RoHS指令的内部标准,生产出令客户满意的产品。

“就如去年我们高兴地看到欧盟RoHS的全面生效,我们也很欢迎中国RoHS指令将于近期生效执行。作为一个全球领先的薄膜材料供应商,我们一贯以生产符合RoHS和各项环保要求的产品为己任,为各类终端产品提供优质的绿色环保薄膜。这些薄膜产品的应用为国内许多电子电器产品加工厂商出口产品至世界各地,特别是欧盟国家,提供了环保方面的保障,也为中国继续拓展成为真正意义的‘世界工厂’做出自己的贡献。”
  
卓越的美学效果

卢瑞明还向编辑力赞以Visualfx系列为代表的GE独特设计平台。这些平台可以轻松营造烟雾等有机散射体效果、雾金效果、可随不同视角而变换颜色的“位变异构颜料”效果、能以节能颜料获得动态磷光或荧光外观并减少流痕以增加质感,适用于GE各种树脂技术,特别适合用来开发着重外观差异化的产品,且可消除了与喷漆过程相关的成本、排放物或额外的加工工序。一旦客户有特殊需求,还可通过GE的3个创新中心(分别位于美国纽约、荷兰贝亨奥普佐姆和中国的上海)寻求自定义的解决方案;除了为产品和工具设计提供与颜色相关的咨询外,各中心还可以在48小时内提供配色服务。

卢瑞明表示,GE塑料非常看好中国市场。除了在中国设立全球研发中心,为客户提供全球互联网的产品测试及配色服务外,还提供线上培训和研讨会,与中国客户进行交流,其中不乏知名厂家。作为国内领先的MP3数字音乐播放器制造商之一,魅族电子科技有限公司以其产品的精密设计、出色的音质和优异的整体质量而著称。该公司与GE合作为新型MP3播放器赋予独特的色彩效果。GE的Visualfx树脂不仅免去了二次喷漆加工,而且还具有传统工艺所无法取得的独特视觉效果。

对于魅族X6系列,GE推荐采用黑白类系列中的“钢琴黑”效果。“钢琴黑”效果以GE的Lexan力显聚碳酸酯材料为基础,具有真实的钢琴键般的黑色质感,其效果和一件上佳的漆器一样:色彩饱满、富有光泽且具有深度感。顺带一提的是,保护MP3播放器、Apple iPod与其他音乐播放器免受摔落、撞击或踩踏的伤害也十分重要。一些公司针对iPod研制了时尚精美的防护壳,这其中大部分产品都采用了GE推出的Lexan聚碳酸酯。这种材料既坚固又轻便,还可以防止刮伤。
  
结语

由于意识到性能并非客户评判质量的惟一标准,GE同时还提供卓越的现场技术支持、各种在线工具以及完整的生产制造经验,从而帮助确保新设计经久耐用,例如:从选材指导到虚拟试验室和在线研讨会在内的多种在线电子工具、适用于热塑性材料的特种复合材料和个性化色彩解决方案、产品批次跟踪能力、批量和包装灵适性、采用六西格玛和精益流程方法,以及获得ISO和QS认证的工厂。

作为运作良好的国际性大企业,GE还拥有全球供应能力。对于消费电子产品而言,延迟商业发布会对制造商的投资造成重大影响。凭借80余家制造、技术与合资工厂以及分布在世界各地的应用开发转嫁,相信GE“有能力帮助产品设计人员准时完成工作、且提供丝毫不差产品”的承诺,应非空谈。