以下是電子產業最常見的外觀表面製程,如果你從事3C電子產品,尤其是手機跟筆電產品,你只要有10年以上的資歷(圖1),基本上以下會有一半以上的製程都讓你玩過。下面就金屬、塑料等多種表面處理工藝做分類介紹說明:

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目錄
1.塗層
2.鍍層
3.印刷
4.覆膜
5去除材料
6.免噴塗材料
7.總結

1. 塗層

1-1.噴漆(spray painting)
是藉助於壓縮空氣將液態塗料(俗稱油漆)分散成漆霧微粒粘附在被塗物表面。
以下為噴漆的相關影片。


 

1-2.噴粉(Powder coating)
噴粉正確的叫法是靜電粉末噴塗,將粉末塗料通過高壓靜電設備充電,在電場的作用下,將塗料噴塗到工件的表面,粉末會被均勻地吸附在工件表面,形成粉狀的塗層;而粉狀塗層經過高溫烘烤後流平固化,塑料顆粒會融化成一層緻密的效果各異的保護塗層;牢牢附著在工件表面,漆膜呈現平光或啞光效果。
以下為噴粉的相關影片。

 

2. 鍍層
2-1.PVD(Physical Vapor Deposition)
PVD鍍膜(Physical Vapor Deposition)(離子鍍膜)技術,其具體原理是在真空條件下,採用低氣壓、大電流的電弧放電技術,利用氣體放電使靶材蒸鍍並使被蒸物與氣體都產生電離,利用電子的加速作用,使被蒸鍍物及其反物沉積在工件上。
PVD鍍膜技的應用主要分為兩大類:裝飾鍍膜和工具鍍膜。裝飾鍍膜的目的主要是為了改善工件的外觀耐用性能和色澤不同的要求使工件更耐磨耐腐性延長其使用壽命;另方面主要應用五金行業的各種領域,如門窗五金、工具、衛浴五金等行業。工具鍍的目的主要是為了提高工件的表面硬度和耐磨性,降低表面的摩擦系數,提高工件的使用壽命;另方面主要應用在各種刀剪、切削刀具(如铣刀、刨刀、鑽刀、切割刀 等等)、各種五金工具(如螺絲刀、鉗子等)、各種模具等產品中。
以下為PVD的相關影片。

 

2-2.CVD(Chemical Vapor Deposition)
除了半導體的應用外,主要的應用是在薄膜上面,以包裝材的應用較多,其中燙金所使用的薄膜就是用這樣的製程製作。
以下為CVD的相關影片。

 

2-3.化學鍍(水電鍍)/電鍍(Electroless plating/ Electroplating)
化學鍍(水電鍍)﹕是在指在無電流通過(無外界動力)時借助還原劑在同一溶液中發生氧化還原反應,從而使金屬離子還原沉積在陰極表面的一種鍍覆方法。
最常見的應用就是塑膠產品,因為塑膠是不導電的,所以需要做一層導電金屬膜(化學鎳),這一個工序又稱為預鍍,這樣才能進行後面的電鍍工藝,否則不導電無法電鍍。
電鍍﹕是指金屬在電解過程中利用電子流的作用下,使鍍液中金屬陽離子還原成金屬單質而沉積在陰極鍍件表面的過程。
以下為塑膠件以及金屬件電鍍的相關影片。


 

2-4.陽極處理(Anodizing)
一般鋁合金很容易氧化,氧化層雖有一定鈍化作用,但長期曝露之結果,氧化層仍會剝落,喪失保護作用,因此陽極處理的目的即利用其易氧化之特性,藉電化學方法控制氧化層之生成,以防止鋁材進一步氧化,同時增加表面的機械性質。另一目的是,藉不同化成反應,產生各種色澤(發色)增進美觀。
以下為陽極處理的相關影片。

 

3.印刷
3-1.網版印刷(絲印)( Screen print)
網版印刷在中國大陸被稱為絲網印刷,是印刷紋路透空如孔的印刷方式,
將油墨加在一張有細孔的網目,油墨穿過細孔印到置於其下的物品上,不需印刷的部位則佈滿乳劑使印料無法穿透。
網版印刷是一種多用途的印刷,可在各種材料上印刷,例如衣服、陶瓷、茶具、電器、大型看板、電路板、塑膠外殼,金屬及高科技相關產品等。
以下為網版印刷的相關影片。


 

3-2.水轉印(Water Transfer Printing)
水轉印又可稱為曲面披覆轉印,就名稱而言,就是可以在凹凸不平的物體或表面上進行轉印,進而達到一種美化表面處理的一項技術。
目前可用的範圍非常廣泛,例如汽車內裝飾板、機車面板、眼鏡、電器用品、塑膠類、陶瓷類、金屬等等多項材質的表面處理。
轉印原理其實很簡單,將一張有圖案的水溶性的樹脂轉印膜,放在水面上,利用水的壓力和添加一些轉印的溶劑,使需轉印的圖案藉由水的壓力,順勢包覆住需轉印的物件表面,進而達成美化表面的作用。
以下為水轉印的相關影片。


 

3-3.熱轉印(Heat Transfer Printing)
熱轉印是透過高溫、高壓的方式,將轉印紙上的墨料快速印到承印物的技術。
以下為熱轉印的相關影片。

 

3-4.移印(Pad Printing)
移印是凹版印刷的一種,將油墨覆蓋在鋼版上,使用刀片將平面上之油墨刮除,印刷的圖案即是凹陷留下油墨的部份,再用膠頭將油墨沾起,轉印在素材上,可在各種材料上印刷,例如塑膠外殼,金屬及高科技相關產品等,跟網印比較起來移印較適合小面積,細線條,凹凸面上印刷,移印的墨厚較網印來的薄許多。

 

4. 覆膜
4-1燙金(Hot Foil Stamping)
燙金又稱燙印,是一種印刷裝飾工藝。將金屬印版加熱,施箔置於印刷品上壓印出金色文字或圖案。是利用熱壓轉移的原理,將電化鋁中的鋁層轉印到承印物表面以形成特殊的金屬效果,因燙金使用的主要材料是電化鋁箔,因此燙金也叫電化鋁燙印。以下為燙金的相關影片。

 

4-2.IMD(In Mold Decoration)
模內裝飾技術(In Mold Decoration,IMD),包含了IMF,IML,IMR這三個製程,在2013年以前,台灣有完整碰過IMD製程的沒有幾個人,尤其是當時將IMF開發應用在筆電(圖2)經驗上面的工程師也不到5人,其中有三個人是模具相關背景出身。
這是一段很刻苦銘心的經歷,為了學習技術跟克服問題,幾乎是以廠為家了(圖3),等哪天確定要將完整的IMD製程寫出來時,再慢慢敘述這段經歷,畢竟台灣也沒甚麼廠商做IMD,而且在網路上看到其他公司的一些IMF筆電的照片,也都是十幾年前照片,而且還是一些不良品流出去的。
這些筆記資料和經驗放在電腦裡,也只是埋沒了這些資料,而且我也不太可能再從事IMD這類的工作,至少不會是我自己在做,等以後比較有空了,再做一次總整理。

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4-2-1.IMF(In-Mold Forming)
IMF製程技術主要由四個製程技術所組合而成,分別為印刷(Printing)、預成型(Forming)、沖切成型(Trimming)與射出成型(Injection)。
(1)印刷製程: 印刷技術有網版印刷、平版印刷、凹版印刷與數位噴塗印刷技術。而網版印刷是目前IMF技術最廣泛應用的印刷技術。
(2)預成型製程: 因為IMF需要將薄膜作3D形狀的拉伸成型,好方便後續射出製程的薄膜放置。真空成型、高壓成型、高壓+真空成型與熱壓成型都是目前業界廣泛所使用。而其中又以高壓+真空成型能有效地將小R角型狀成型到位。
(3)沖切成型: 主要是將預成型好的薄膜,利用3D模具將不需要的薄膜邊料裁切掉,該製程需要精準的沖切尺寸以及沖切後不要有毛邊的現象。
(4)射出成型:此製程主要分為立式與臥式射出機,一般而言;因為需要將薄膜放置射出模具內,所以立式型的機台對於沒有破孔的薄膜,可以減少臥式射出機薄膜偏移的問題。
從上面的流程就可以知道,當產品要做IMF製程時,必須要開到三套模具,也就是Forming模具、Trimming模具和射出模具,以下為IMF的相關影片。


 

4-2-2.IML(In-Mold Label) 
俗稱模內貼標,製程與IMF相似,但少了一道拉伸成形,Film會留在外觀表面形成保護層,主要用於平面產品或大弧面面板、視窗、瓶罐。模具可與噴漆等其他製程共用。公司只要有能力做IMF,那麼做IML也沒有太大的問題,以下為IML的相關影片。

 

4-2-3.IMR(In-Mold Roller)
(Rolling)模內轉寫,油墨轉寫後FILM撕離不留在表面。只用於平面產品或大弧面面板、視窗;目前中低階筆電IMR應用會比較廣泛。
以下為IMR的相關影片。


 

4-3.OMD(In-Mold Decoration)
就是「模外裝飾」的簡稱,也稱「高壓轉印」。
將圖紋印刷於透明薄膜後,採用高/中/低壓+真空轉印直接將圖紋轉印或披覆於塑膠外殼( 金屬或碳玻纖或曲面玻璃)。
也就是利用「薄膜印刷+高壓轉印」來完成「OMD產品」。
以下為OMD的相關影片。

 

4-4.TOM(Three demission overlay method)
TOM(Three demission overlay method)的設備主體為一密閉腔體,並由一裝飾薄膜將密閉腔體分隔為兩個獨立氣室,在成型前先將兩個氣室進行分別抽真空再進行加熱、預拉伸、加壓、冷卻等程式,因為整個成型過程均在一密閉空間進行,因此不易受到外在環境的影響,尤其是溫度的變化,因此可大幅提升制程的穩定度,以達到提高定位精度的目的;再者採用預拉伸可提升薄膜的延伸量,使薄膜能順利包覆至塑件的內部,塑件的收邊經過裁切後因為收邊在塑件內部,因此不會有斷差的產生,進而得到一高品質的薄膜裝飾塑件。
以下為TOM的相關影片。

 

5. 去除材料
5-1.雷雕(Laser Engraving)
雷射雕刻是利用電壓或電流通過光學的共振腔,經由活性的介質激發而造成一個狹窄光束,其光束可以經過反射鏡片被高度精確的聚焦於一個小點上,使得雕刻物品表面氣化或熔化,經由數個點而組合成字或圖形的標示。
以下為雷雕的相關影片。


 

5-2.拋光(Polishing)
拋光是使用物理機械或化學藥品降低物體表面粗糙度的工藝,拋光後的工件表面光滑具有良好的反射效果。工件拋光後會減少厚度並容易劃傷,必須使用細絲絨布或專用清洗劑清潔表面。
以下為拋光的相關影片。


 

5-3.噴砂(sandblasting)
噴砂(珠擊法)是針對素材表面進行的一種破壞性的加工方式,利用細小的研磨砂材顆粒對素材表面衝擊,讓表面產生像顆粒化般的凹陷使之形成霧面或侵蝕面,而達到除金銹、去毛刺、去氧化層、應力處理、摩擦系數調整、精密度調整、高附著力、美化、霧化、消光等等,其用途運用廣泛。
以下為噴砂的相關影片。


 

5-4.咬 花
有分化學咬花和雷射咬花以及VDI放電紋,
其相關說明可參考(
化學蝕刻咬花與雷射咬花)這篇文章
 

6. 免噴塗材料
免噴塗是在塑膠原料(PP、ABS、AS、PC等)中通過熔融共混的方式加入具有不同顯示效果的:金屬粉、珠光粉、陶瓷粉、高光色粉等,使其自帶特殊色彩效果,其中最具代表性的就是Dyson吸塵器在這方面的材料應用(圖4)。

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7. 總結
射出產品的報價價格只要你有些射出經驗,基本上就很容易推算的出來,而且外面也有成品估價這類的教學課程(圖5)。
但是你就沒有看過有在教你做產品製程報價的課程,尤其是工序複雜的製程課程,這類製程在良率好的時候,利潤都很好,但是遇到良率差的案子就只是在做辛酸的,除非你自己本身就是這一產業工作,不然外人很難去估算。
只要一討論到搞製程的DFM,做檢討花的時間會比一般塑膠件還久,因為要進行材料、產品結構設計等確認,如果自己不清楚這個製程,就想辦法事前先跟廠商檢討,在報價階段就盡量將材料、結構設計這些確認清楚,避免案子接到了開始做的時候才發現都是在做辛酸的。

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以下檔案是以前在網路上下載收集的表面工藝的資料,有興趣的人可以自己下載了解看看。 

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檔案下載位置:https://drive.google.com/file/d/1T6pw6PXv5JapE-2nCQjenK2tjD5LMers/view?usp=sharing
解壓縮密碼:DFM0420211125

 

 

 

 

 

 

 

 

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