GE深耕材料科學百年根基 改造消費電子設計新形貌

本文作者:admin       點擊: 2007-03-14 00:00
前言:
照片說明:Sony Ericsson使用GE的Lexan EXL合成樹脂設計出造型質感出眾的T610手機


電子產品性能的好壞,除了元件本身,材料的應用也有著至關重要的影響力,對講究外觀的消費性電子產品甚至堪稱居功厥偉。消費性電子是一個競爭異常激烈的領域,不僅功能要豐富多元、外形要出眾小巧、成本要具經濟效益,且產品能夠獲利的黃金週期非常短,稍縱即逝。這些,都為設計人員帶來了相當的難度。

面對這些挑戰,GE(通用電氣)公司有著自己獨到的解決方案,為電子設備生產商提供高性能、環保而美觀的材料及應用。這些看似遙遠的材料學,與我們生活中許多觸手可及的終端電子產品其實可謂“關係匪淺”;本刊特邀請GE塑膠集團大中華消費電子總經理盧瑞明,以及GE塑膠集團特種薄膜板材料亞太區產品經理周軍,帶領讀者一窺GE應用於消費電子領域,包括樹脂、薄膜和相關複合材料等各項產品和新型技術。

引領消費電子設計製造
消費性電子由於是我們日常生活中觸手可及的東西,使得在基礎的可靠性能之外,耐用、靈活與輕巧美觀也成了衡量這類產品的重要指標。因此在設計和製造上,必要的絕緣與散熱固然是根本,對抗腐、耐刮、防潮、防塵、耐衝擊,乃至於外觀配色及加工靈活性,少不得有一定的要求。

相關功能性的全球性標準是“設計與技術”保持成長的關鍵,而“個性化”的設計和風格則是推動具體產品銷售量提升的基礎。對此,GE提供多樣化的高性能材料產品系列為時下流行的多種可攜式電子裝置設計的發展提供先進專業的解決方案,並且不斷專注於如散熱性能、遮罩、外觀等一些關鍵功能。

GE塑膠集團大中華消費電子總經理盧瑞明表示,GE為各類細分市場提供多種解決方案,包括手機、可攜式電子設備、微電子產品、家庭網路和娛樂、電腦、筆記型電腦、監視器/顯示器、投影儀、印表機、掃描器、RFID、電線和齒輪等,以及出類拔萃的美學設計。GE精選的各類樹脂和薄膜材料,帶來了傳統金屬及噴塗材料所沒有的設計靈活性。除了優異的抗衝擊、耐化學腐蝕、耐水解穩定性與卓越的結合性強度外,GE的材料技術還可提供著色選擇和獨特的外在感官效果,使產品更具個性化。

* 樹脂代替金屬絕緣體,設計更自由
見證了家電產品從高傳真立體聲接收裝置,到無線電腦工作站的演變,GE在特定尺寸穩定性、抗衝擊和阻燃性的輕質材料頗具心得。盧瑞明特別介紹了GE符合UL標準的Lexan和Cycoloy樹脂產品系列,其具有較高的模量(纖維體積含量)、優異的延展性和阻燃量,以及LNP品牌特種複合材料,其在剛性、熱學管理、EMI遮罩、阻燃劑等方面均可與金屬相媲美,又不失塑膠本身可彎曲變形的優點。

GE生產的Lexan和Cycoloy樹脂以及LNP特種複合材料賦予更大的設計空間,適合應用於電池蓋、手機的A件和B件及框架部件設計;因這些材料具有不同的“剛性”(一般用“彈性模數”代表),可依需求塑形,方便內部結構、完整結構和“無框架結構”(Frameless)的設計。盧瑞明指出,Lexan樹脂特別適合應用於背光框,他們具有良好的薄膜可塑性,易脫模,而且高度反光或不透光。它們還具有耐化學腐蝕的特性,即便長期使用也經得起考驗。

GE塑膠集團特種薄膜板材亞太區產品經理周軍,則舉例說明Lexan薄膜在手機上的四方面應用。首先,其光學級加硬薄膜,可應用在手機顯示幕上,耐刮擦性強;其次是可以用作特殊視覺效果外殼薄膜材料,例如有些Lexan薄膜可以變色,內部有閃亮的晶點或是材料邊緣可以聚光,使手機外觀更加絢麗;再者,有些Lexan薄膜有鋼琴烤漆效果,使質感大為提高;最後是Lexan薄膜可以印刷上各種圖案,做成個性化手機外殼。由於Lexan薄膜有不同的顯示效果,可省去電鍍、硬化、蒸鍍和烤漆等一些傳統的表面處理工藝,不但縮短了加工程序,且更加環保。

此外,GE即將於近期推出一款專為亞洲市場量身定做,可適用於手機外殼和鍵盤、筆記型電腦外殼,以及多種手持設備的薄膜產品。這款產品的推出,預料將徹底改變現有市場上薄膜產品鉛筆硬度和三維成型性不能兩頭兼顧的狀況,為手機和筆記型電腦產業的外觀設計帶來突破性的進步。

* 元件最佳保護方案:阻燃、遮罩EMI、防潮/防塵與熱管理
隨著更多的手機採用內置天線,GE的Ultem樹脂有助於生產用作傳導天線基座的成形塑膠元件。“這些材料還具有低介質損耗和薄壁可塑性,降低了元件內應力;當應用在通風或牆壁內的網路零件,Ultem樹脂在著火後會自動熄滅。盧瑞明給出了這樣一個評語:“它符合RoHS標準,而且微細尺度的阻燃性達到UL VTMO等級,是一種出色的材料。”

很多客戶都希望在條碼標籤中採用高性能的不透明塑膠薄膜,因為這樣無需進行表面處理就可以獲得令人滿意的印刷反差比。為順應客戶的這一需求,GE塑膠集團與其遍佈全球的客戶攜手合作,開發出新型白色牌號Ultem聚醚醯亞胺(PEI)薄膜。白色Ultem WH217薄膜經過調色處理,遮蓋力非常高,可以充分保證條碼標籤的正確讀取。採用該薄膜後,印刷反差比可以提高到98%。Ultem WH217薄膜不僅可以幫助標籤製造商節省塗覆不透明外塗層的成本和時間,還具備其競爭對手PEN薄膜所欠缺的阻燃性;與聚氟乙烯薄膜相比,它還具備更好的耐高溫性和尺寸穩定性。GE的Ultem*薄膜是一款完全不含溴及其化合物的阻燃等級薄膜,全面符合並RoHS,是印刷電路板等電子應用方面的極佳備選材料。

盧瑞明進一步解釋,Lexan樹脂和Ultem聚合物製成的薄膜有助於增強顯示器鏡頭蓋的清晰度、導光性和耐刮擦性,與玻璃或丙烯酸相比,Lexan聚碳酸酯簡化了設計。此外,GE還提供豐富的阻燃ABS樹脂,適用於伺服器、鍵盤、監視器和其他週邊,並針對要求符合環保標誌和TC108阻燃性要求的一些應用,提供了一系列聚碳酸酯和ABS混合材料;另有一種稱為Faradex的樹脂,適用於有EMI遮罩的零部件。上述所有樹脂都具有優異的流動性和可加工性,可實現薄壁設計和出眾的結合線強度。

“保護內部元件的完整性和性能尤其重要”,薄膜板材產品經理周軍補充說。對於需要電氣絕緣以避免短路,Ultem聚合物製成的薄膜材料為筆記型電腦提供了耐高溫型和高介電強度,亦有助於在手機內部提供電絕緣性。針對EMI遮罩應用,這種薄膜還可金屬化加工,並在金屬化後進行熱成型,滿足了多數內部應用的要求(包括LCD背光模組中使用的反相器)。與此同時,在LCD變得越來越薄、工作時發熱量越來越大的情況下,GE為LCD提供了新的設計選擇。周軍特別提到,基於Lexan樹脂,集先進的光學薄膜製造技術和光學專利技術之所長,GE設計出了新一代光學薄膜──Illuminex擴散薄膜,特別適合在LCD背光模組的內部使用。Illuminex擴散薄膜在高溫高濕環境中具備卓越的性能。

圖2:用於顯示器和照明應用的15 cm2軟性有機發光二極體


GE全球研發團隊還成功開發出了用於製造軟性有機發光二極體(OLED)的基材系統,該系統兼具GE塑膠集團開發的高溫Lexan聚碳酸酯(PC)薄膜和透明、超高阻隔塗層的特點,有助於防止OLED裝置氧化和受潮。使用塑膠基材取代玻璃基材製造OLED在設計和使用方面具有許多優點:塑膠基材堅固耐用且重量輕,便於運輸,適合量產,從而降低系統成本。而這種軟性特點便於設計和配置當前各種硬式顯示器所望塵莫及的新型顯示器。GE系統充分利用了Lexan薄膜的耐高溫性和高清晰透明性的特點,這些特點使125μm厚的基材能夠承受在OLED加工製造過程中產生的高溫,並使裝置具有最佳的透光性能。

* 卓越的美學效果
盧瑞明還向編輯力贊以Visualfx系列為代表的GE獨特設計平臺。這些平臺可以輕鬆營造煙霧等有機散射體效果、霧金效果、可隨不同視角而變換顏色的“位變異構顏料”效果、能以節能顏料獲得動態磷光或螢光外觀並減少流痕以增加質感,適用於GE各種樹脂技術,特別適合用來開發著重外觀差異化的產品,且可消除了與噴漆過程相關的成本、排放物或額外的加工工序。一旦客戶有特殊需求,還可透過GE的3個創新中心(分別位於美國紐約、荷蘭貝亨奧普佐姆和中國的上海)尋求客制化的解決方案;除了為產品和工具設計提供與顏色相關的諮詢外,各中心還可以在48小時內提供配色服務。

盧瑞明表示,GE塑膠非常看好中國市場。除了在中國設立全球研發中心,為客戶提供全球網際網路的產品測試及配色服務外,還提供線上培訓和研討會,與中國客戶進行交流,其中不乏知名廠家。作為國內領先的MP3數位音樂播放器製造商之一,魅族電子科技以其產品的精密設計、出色的音質和優異的整體品質而著稱。該公司與GE合作為新型MP3播放器賦予獨特的色彩效果。GE的Visualfx樹脂不僅免去了二次噴漆加工,而且還具有傳統工藝所無法取得的獨特視覺效果。

圖3:GE的Visualfx特殊視覺效果樹脂可以為產品製造商提供特殊的色調、紋理和效果,從而幫助製造商取得成功


對於魅族X6系列,GE推薦採用黑白類系列中的“鋼琴黑”效果。“鋼琴黑”效果以GE的Lexan力顯聚碳酸酯材料為基礎,具有真實的鋼琴鍵般的黑色質感,其效果和一件上等的漆器一樣:色彩飽滿、富有光澤且具有深度感。順帶一提的是,保護MP3播放器、Apple iPod與其他音樂播放器免受摔落、撞擊或踩踏的傷害也十分重要。一些公司針對iPod研製了時尚精美的防護殼,這其中大部分產品都採用了GE推出的Lexan聚碳酸酯。這種材料既堅固又輕便,還可以防止刮傷。

萬全準備迎接歐盟及中國RoHS環保指令
繼去年歐盟宣佈實施RoHS指令後,中國也將於今年3月開始實施RoHS,與國際接軌。對於中國的綠色指令,GE是如何應對的呢?周軍告訴編輯,為了應對未來更嚴格的環保指令的出臺以及新一輪的競爭,GE早已未雨綢繆,在現有以及新一代產品的設計和生產上運用了更嚴於RoHS指令的內部標準,生產出令客戶滿意的產品。

“就如去年我們高興地看到歐盟RoHS的全面生效,我們也很歡迎中國RoHS指令將於近期生效執行。作為一個全球領先的薄膜材料供應商,我們一貫以生產符合RoHS和各項環保要求的產品為己任,為各類終端產品提供優質的綠色環保薄膜。這些薄膜產品的應用為中國許多電子電器產品加工廠商出口產品至世界各地,特別是歐盟國家,提供了環保方面的保障,也為中國繼續拓展成為真正意義的‘世界工廠’做出自己的貢獻。”

結語
由於意識到性能並非客戶評判品質的惟一標準,GE同時還提供卓越的現場技術支援、各種線上工具以及完整的生產製造經驗,從而幫助確保新設計經久耐用,例如:從選材指導到虛擬試驗室和線上研討會在內的多種線上電子工具、適用於熱塑性材料的特種複合材料和個性化色彩解決方案、產品批次跟蹤能力、批量和包裝靈適性、採用六西格瑪和精益流程方法,以及獲得ISO和QS認證的工廠。

作為運作良好的國際性大企業,GE還擁有全球供應能力。對於消費電子產品而言,延遲商業發佈會對製造商的投資造成重大影響。憑藉80餘家製造、技術與合資工廠以及分佈在世界各地的應用開發轉嫁,相信GE“有能力幫助產品設計人員準時完成工作、且提供絲毫不差產品”的承諾,應非空談。

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