激光直接成型 (LDS) 功能塑料是實(shí)現(xiàn) LDS 技術(shù)的關(guān)鍵材料，在手機(jī)天線，三維立體電路，智能感應(yīng)與響應(yīng)領(lǐng)域如可穿戴設(shè)備、智能醫(yī)療器件、無(wú)人駕駛汽車(chē)、智能家居、無(wú)人機(jī)等方面可獲得廣泛的應(yīng)用,是實(shí)現(xiàn)智能終端部件輕、薄、小型化的基礎(chǔ)材料之一，也是 5G 通訊時(shí)代的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料之一。
首先需要明確的是，手機(jī)中的天線并不單單是指一個(gè)單一部件，它可包括：同軸信號(hào)線、板載印刷天線、天線小板、機(jī)身中框、邊框天線條帶等。
LDS天線的優(yōu)勢(shì)在于：
(1) 其與柔性電路板天線和金屬片天線相比，LDS 部件可采用其實(shí)際需要的形狀，從而使其功能服從于結(jié)構(gòu)形態(tài)，部件具備完全的三維功能。
(2) 由于采用激光成型，改變電路圖案無(wú)需改變模具就能實(shí)現(xiàn)，非常適合生產(chǎn)不同種類(lèi)的天線、傳感器等智能響應(yīng)部件。
(3) LDS天線直接鐳雕在器件塑料外殼或中框上,不僅避免器件的內(nèi)部金屬干擾,更可以縮小器件的體積。此外，LDS 技術(shù)生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品生產(chǎn)周期短，激光系統(tǒng)耐用、少維護(hù)，適用于連續(xù)不間斷生產(chǎn)，并且故障率低。
因5G無(wú)線通訊終端的發(fā)展趨勢(shì)又是輕薄化、小型化，給信號(hào)接收設(shè)備留下的空間有限，就要求MIMO系統(tǒng)天線之間的距離保持在半個(gè)波長(zhǎng)以上，相應(yīng)的信號(hào)接收設(shè)置例如天線長(zhǎng)度也會(huì)降低到以前的幾十分之一，會(huì)變成毫米級(jí)的微型天線，就對(duì)其中應(yīng)用的LDS功能塑料提出了更高的性能要求（除了電鍍指數(shù)和可靠粘接性之外）：
(1) 更好的介電性能，例如更低的介電常數(shù)、更高的擊穿電壓和更低的介電損耗。
(2) 更好的散熱性能，解決無(wú)線終端永久發(fā)熱發(fā)燙問(wèn)題。
(3) 更好的耐環(huán)境性，如高低溫、酸堿性等。
(4) 適應(yīng)更多的新技術(shù)新工藝。
(5) 更高的剛性和流動(dòng)性。
LDS塑料的基材：
因?yàn)長(zhǎng)DS塑料是一種內(nèi)含有機(jī)金屬?gòu)?fù)合物的改性塑料，經(jīng)激光照射后，使有機(jī)金屬?gòu)?fù)合物釋放出金屬粒子。故其基材及助劑的選擇與制造工藝都需謹(jǐn)慎考量。
LDS功能塑料的常用樹(shù)脂基材包括聚碳酸酯 (PC)，PC/丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)合金；熱塑性聚酯如聚對(duì)苯二甲酸丁二酯 (PBT)，PBT/聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET) 合金，PBT/聚對(duì)苯二甲酸 1,4–環(huán)己烷二甲酯(PCT)合金；尼龍(PA)如 PA66，PA6，高溫尼龍(PPA)，長(zhǎng)碳鏈PA合金等；液晶聚合物 (LCP)，也包括以上基材的玻纖 (GF) 增強(qiáng)材料。
目前有哪些企業(yè)生產(chǎn)LDS專用料呢？這里有個(gè)LDS專用料及生產(chǎn)廠家的金字塔圖：
聚酰胺類(lèi)：
PA6/6T（BASF）、PA4T（DSM）、PA-MXD6（MEP，三菱工程塑料）、PA6T/X和PA10T（Evonik）、HTN(杜邦)、PPA(RTP，SABIC IP)、β射線交聯(lián)PA66（PTS集團(tuán)）、增強(qiáng)PA1010(EMS)、PA(華力興)
聚碳酸酯類(lèi)：
RTP、MEP、SABIC、Lucky Enpla(韓國(guó)樂(lè)喜)、中塑新材料、金發(fā)都有做
聚酯類(lèi)：
PET、PBT(朗盛、中塑)、PET/PBT合金
PC/ABS類(lèi)：
相應(yīng)的廠家包括RTP、MEP、臺(tái)灣華宏、SABIC、韓國(guó)樂(lè)喜、中塑、金發(fā)、華力興、鼎啟鐘華
其他類(lèi)：
LCP(Ticona、RTP)、PP、PPO、COP、PEEK等
PC或PC/ABS基材料：
目前市場(chǎng)應(yīng)用最多的是PC和PC/ABS為基材的LDS功能塑料，產(chǎn)品特點(diǎn)是表面性能好、力學(xué)性能好、價(jià)格相對(duì)適中，成品天線的射頻 (RF) 信號(hào)好。
國(guó)外生產(chǎn)商包括Sabic，三菱工程塑料，RTP，Lucky Enpla等；國(guó)內(nèi)生產(chǎn)商主要有華力興、中塑、華盈、麥艾迪等。PC和PC/ABS為基材的 LDS功能塑料占據(jù)了LDS材料市場(chǎng)一半以上的銷(xiāo)售份額。
Sabic的NX07345/NX07345P，NX10302 黑/11302 白和三菱工程塑料公司的Xantar LDS 3710/3720，Xantar LDS 3730/3732/3734的銷(xiāo)售量在LDS功能塑料市場(chǎng)份額中占前兩位，占據(jù)了PC和PC/ABS為基材的LDS功能塑料銷(xiāo)售總量的70%以上。
熱塑性聚酯類(lèi)基材料：
熱塑性聚酯類(lèi)基材的 LDS 功能塑料的主要生產(chǎn)商是德國(guó)Lanxess和BASF。其中，Lanxess開(kāi)發(fā)的 Pocan系列聚酯基材LDS功能塑料設(shè)計(jì)用于多種用途，尤其用于汽車(chē)工程領(lǐng)域。
如Pocan DPT7140 的熱變形溫高達(dá) 250℃，據(jù)稱能夠通過(guò)回流焊和蒸汽焊工藝，是高溫應(yīng)用的理想材料；Pocan DP7102材料良好的流動(dòng)特性可實(shí)現(xiàn)高的生產(chǎn)效率，還具有優(yōu)異的表面質(zhì)感，可用于無(wú)失真模塑互連器件的經(jīng)濟(jì)型注塑。Pocan TP710–003則經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)，可用于制造擠出型材，然后通過(guò)LDS工藝制成電路載體。
PA類(lèi)基材料：
PA類(lèi)基材LDS功能塑料的生產(chǎn)商包括RTP (PPA)，BASF(PA6/6T)，DSM(PA4T，生物基PPA)，EMS(PA1010)，華力興 (PA6T/66) 等，多數(shù)采用GF及礦物增強(qiáng)PPA以提高材料的尺寸穩(wěn)定性、降低材料的吸濕性。
BASF的Ultramid T 4381 LDS采用GF增強(qiáng)的 PA6/6T作為基材；DSM的Fortil LDS 51B，F(xiàn)ortil LDS 85B，F(xiàn)ortil LDS 62 采用GF增強(qiáng)的PA46、長(zhǎng)碳鏈PPA作為基材。PA基材的LDS功能材料具有優(yōu)良的剛性、良好的加工性能和耐化學(xué)溶劑性能，可以制備薄壁制品。
LCP基材料：
LCP是20世紀(jì)80年代初期發(fā)展起來(lái)的一種高性能特種工程塑料。液晶芳香族聚酯在液晶態(tài)下由于其大分子鏈取向形成規(guī)整的纖維狀結(jié)構(gòu)，材料的拉伸彈性模量和彎曲彈性模量非常高。
LCP 基材LDS功能塑料的主要生產(chǎn)商是 Celanese 和 RTP。RTP的 113393 A 牌號(hào)的 LDS 的市場(chǎng)銷(xiāo)量曾經(jīng)占據(jù)市場(chǎng) LDS 功能塑料銷(xiāo)量的第三位。Celanese的Vetra E840i，Vetra E845i 也占有一定市場(chǎng)份額。
與PC、熱塑性聚酯、PA類(lèi)基材相比，LCP基材的 LDS功能塑料的性能更加優(yōu)越，在5G通訊時(shí)代擁有更加廣闊的應(yīng)用前景。這是由LCP基材的特性決定的。LCP的主要特點(diǎn)包括：
①優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性，耐蠕變性高；
②達(dá)到熔融流動(dòng)溫度后熔體黏度極低，熔體流動(dòng)性極佳；
③LCP屬于本征難燃材料，更安全、環(huán)保；
④LCP的力學(xué)性能高,可以進(jìn)一步降低材料的厚度；
⑤LCP的耐溶劑性優(yōu)異；
⑥LCP耐高溫性能好,可以耐受回流焊等焊接工藝；
⑦吸濕率很低。
LCP基材的LDS功能塑料的一個(gè)顯著缺點(diǎn)是價(jià)格高，另外其各向異性和著色性能很差。
LDS塑料的助劑
鐳雕助劑是LDS塑料的特征組分，質(zhì)量占LDS功能塑料的3%~10%，對(duì)LDS塑料的性能和外觀有關(guān)鍵影響。LDS功能塑料的鐳雕助劑為具備下面特性的金屬化合物：
①較高的絕緣性；②較低的催化高分子反應(yīng)活性；③可見(jiàn)光光照不變色不變質(zhì)性；④可以均勻分散在塑料基體中；⑤激光照射后能釋放金屬粒子；⑥耐高溫，耐化學(xué)藥品性好；⑦低毒性。市售 LDS 功能塑料用鐳雕助劑有黑色、灰色和淺綠色。
目前常用的 LDS 功能助劑為銅鹽如堿式磷酸銅；銅的復(fù)合金屬氧化物如銅鉻黑；銅及其化合物與錫的化合物的復(fù)配物如默克的Irodine 8841,Irodine 8851等。
值得注意的是，用于LDS功能塑料的鐳雕助劑的金屬化合物除了化學(xué)成分外，還常常有晶型限制，僅化學(xué)成分一致晶形結(jié)構(gòu)不同不能使用。
LDS塑料的配方：
LDS功能塑料的配方設(shè)計(jì)原理與常規(guī)的改性工程塑料基本一致，配方結(jié)構(gòu)中一般都包括抗氧體系、潤(rùn)滑體系、增強(qiáng)體系和增韌體系，差異點(diǎn)是LDS功能塑料中添加了較高含量的LDS鐳雕助劑，由于該功能助劑是對(duì)高分子基材具有催化降解作用的金屬化合物，多數(shù)為無(wú)機(jī)物，其與樹(shù)脂基體的相容性也較差，LDS功能塑料的配方設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中必需解決下面4個(gè)技術(shù)難點(diǎn)：
(1) 鐳雕助劑種類(lèi)的選擇及其在基體樹(shù)脂中的分散是保證激光鐳雕和自催化化鍍均一性的基礎(chǔ)，需要解決鐳雕助劑在LDS功能塑料中的分散和分布問(wèn)題。
(2) 抗光熱降解穩(wěn)定體系的設(shè)計(jì)。鐳雕助劑是 LDS 功能塑料的特征組分，添加量又較高，其對(duì)高分子基材較強(qiáng)的催化降解作用會(huì)導(dǎo)致材料力學(xué)性能迅速劣化，抗光熱降解穩(wěn)定體系是 LDS 功能塑料配方設(shè)計(jì)中的核心問(wèn)題。
(3) 為了提高LDS功能塑料的剛性和強(qiáng)度，部分LDS功能塑料中添加了GF作為增強(qiáng)劑，但GF的直徑一般在10~13μm，在塑料中的分散分布長(zhǎng)度一般為200~500μm，相對(duì)塑料中的其它組分來(lái)說(shuō)形狀較大，GF取向或分散分布不均勻都會(huì)影響智能終端對(duì)RF信號(hào)的接收精度。GF取向還可能引起LDS功能塑料的各項(xiàng)異性以及翹曲變形。
(4) LDS功能助劑的添加使得該材料的配色困難，工程塑料常用的有機(jī)色粉往往不適用于該體系的配色。
LDS塑料的應(yīng)用：
射頻及通信行業(yè)：
手機(jī)天線、筆記本天線、NFC、可穿戴設(shè)備、無(wú)線充電等；
汽車(chē)及運(yùn)輸設(shè)備制造行業(yè)：
采用LDS功能塑料有利于汽車(chē)的小型化、輕量化和智能化：
①結(jié)構(gòu)緊湊，相同體積內(nèi)可以設(shè)計(jì)更多功能,相同功能需要的體積小。
②直接在塑膠支撐件表面形成電路，高集成度減少了汽車(chē)組裝工藝和配件。
③節(jié)約的空間用于其它用途，例如增加電動(dòng)車(chē)的電池容量，增加智能響應(yīng)器件。
電子電氣領(lǐng)域：
智能家居等。
醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域：
高密度醫(yī)療器械的集成式小螺距。
另有精密儀器&測(cè)量及軍事/航空工業(yè)/虛擬現(xiàn)實(shí)等多個(gè)領(lǐng)域期待著LDS塑料大展身手。