一文梳理工程塑料应用于电子通信的要求、方法、种类和未来趋势
发布时间：2022-12-02
5G 技术的研究和发展，我国信息制造业获得了迅速的发展，逐渐成为国民经济发展的基础性、战略性、先导性支柱型产业。电子设备和终端通信类产品主要由电子管、集成电路、晶体管等电子元件构成，由数控和程序控制系统、微型计算机控制的电子通信类产品，随着现代科学技术和工业化水平的提升，电子设备和通信类产品逐渐向着高性能、小体积、多功能方向发展 。
工程塑料质量轻、性能优，逐渐成为电子通信类产品的首选材料。工程塑料种类繁多，电子通信领域对工程塑料的研究从未停止，性能更高、环保性更强的工程塑料不断被应用于电子通信领域，为制造高性能、多功能、轻便型电子设备和通信产品奠定基础。
一、电子通信类产品对工程塑料性能的要求
根据电子通信类产品对材料的需求可知，应用于制造电子产品的工程塑料必须具备优异的电性能、阻燃性，良好的力学性能、循环再利用性、和长期热老化性能。其中电性能和阻燃性能是电子产品材料需要具备的基础性能，具备长期热老化性能的材料一般被用于产品特殊部位，材料的尺寸稳定性等其他性能需根据具体产品需求判断。
01、材料电性能
材料电性能测试指标包括电阻率、介电常数、耐电弧性、介电强度等，介电常数小、介电强度高、电阻率大的材料电绝缘性能越好。
例如，电子接插件的塑料部分对材料电性能的要求为：低频电子接插件塑料部分需要具备高介电强度和绝缘电阻；高频电子接插件塑料不仅要具备上述条件，还要求材料介电常数小、高频介电损耗小。此外，电子接插件塑料部分应具备良好的耐电弧性，确保接插件暗转过程中电弧不会对塑料组件造成损坏。
02、材料阻燃性
电子通信类产品中多数电路元器件均会进行各类安全认证，要求器件可燃性符合相关标准，特别是隔板、印制板、防火保护外壳等组件。
因此，材料的阻燃性是判断工程塑料是否能够应用于制造电子通信类产品的一个重要指标。为避免短路等现象导致火灾，避免人体吸入有毒气体，电子通信类产品一般会选取无虑阻燃消烟材料。
但材料阻燃级别越高，表明材料中阻燃剂的添加量较大，而大量阻燃剂会对材料的物理机械性能、力学性能等造成影响。因此，电子通信类产品需要选取保留其基本特性的基础上，阻燃性能良好的工程塑料，便于有效降低火灾发生率，确保电子通信类产品使用安全性。
03、材料力学性能
力学性能是判断不同工程塑料使用范围的关键性指标。工程塑料具有良好的可塑性、较高强度、耐磨性、韧性，在部分产品中工程塑料可作为陶瓷、金属等的替代材料，制造电子通信产品的构件和零件。且工程塑料的比刚度远高于金属材料，可大幅度降低结构件的自重。
力学性能主要包括弯曲强度、冲击强度、拉伸强度、蠕变性能等，设计和使用电子通信类产品塑料组件时必须重视材料的蠕变性，选取的工程塑料使用过程中，受力后蠕变较小，不能发生翘曲现象，避免塑料组件尺寸不稳定，导致电子通信类产品在使用过程中出现故障。
04、材料长期热老化性能
材料的长期热老化性能指使用工程塑料制成的电子通信类产品在长期使用过程中的最高使用温度，利用较短时间的性能测试最终制成的电子通信类产品在未来长期受热工作情况下，由该材料制成的产品性能的保持率。
材料长期热老化性能优异，表明其制成的电子产品在一定温度环境下正常使用较长时间，产品的性能不会发生明显变化。电子通信类产品质量测试中包括产品失效测试，一般发生在电子通信类产品使用的初期和末期。
电子通信产品的带载老化和高温老化能够让产品快速到达壮年期，避免产品初期失效。因此，用于制造电子通信类产品的工程塑料必须具备良好的长期热老化性能，增加产品的使用寿命。
二、电子通信类产品中工程塑料应用方法
01、合理选材
用工程塑料代替传统金属材料作为电子通信设备组件材料是电子通信产品发展过程中的重要突破。不同工程塑料性能各异，电子通信产品选材时具有较多选择性。设计制造者选择工程塑料时应当综合考虑经济和技术两个方面，除了满足组件性能要求外，还必须具备合理的经济性和良好的工艺性。
选材前应当充分了解目标产品对技术性能指标的要求和组件生产加工环节，分析其中存在的决定性因素，针对性的选取需要的工程塑料。例如，高强度的工程塑料一般用于载荷较高的组件；耐腐蚀的工程塑料用于长期在恶劣环境中工作的电子通信产品；耐磨性较强的工程塑料用于摩擦频繁、经常使用的产品。
02、塑料组件结构设计
与金属材料一致，选取合适的工程塑料后需要进行结构设计，然后通过不同的成型工艺和加工投入使用。设计塑料组件时，必须根据产品需求，使工程塑料的尺寸大小、结构形式、表面粗糙度、复杂程度和精度等均满足产品需求，且材料要和产品模具结构和成型工艺相适应。
合理的设计能够提高塑料组件的质量、简化零件结构、降低电子通信产品生产成本。例如，塑料的壁厚要均匀一致，厚度适中；组件内、外表面拐角采用圆角过渡设计；组件表面的孔应当设计在不易削弱的部位；塑料外壳要注重电磁兼容和散热等问题。
03、注塑成型工艺
进行合理选材、结构设计的同时，还要注意工程塑料组件的注塑成型工艺选择。工程塑料注塑成型即将颗粒状、粉末状、溶液状等物态的高分子聚合物加工成所需的形状。
工程塑料注塑成型工艺很多，用于电子通信类产品塑料组件的注塑成型工艺包括挤出工艺、注射工艺、浇铸工艺、压制工艺等方法。如果所需组件类型较多、每种数量较少，对组件尺度精度要求高，生产商可以先制造相应板材，然后进行加工。具体成型工艺应当根据产品所需组件的复杂程度、尺寸大小、数量、精度、使用环境及其结构形式等因素选取。
三、工程塑料在电子通信类产品中的应用
01、聚碳酸酯
聚碳酸酯（PC）具有力学性能优异、冲击强度高、透明度高、尺寸稳定的特点，PC 材料不耐溶剂，使用过程中易产生应力开裂。
PC 材料在较宽的湿度的和温度范围内具有较高的强度、良好的绝缘性，可用于制造各类电器组件结构、盖子和外壳，是电动工具壳体、绝缘套管、真空吸尘器组件、线圈框架等的原材料，也是对尺寸精度要求较高的零件的原材料，例如录像机、计算机、交换器、电视机、继电器等通信类产品的重要组件。由于 PC 材料具有优异的尺寸稳定性、光学透明性和光散射性，可应用于制造大于 42 英寸的大屏幕 LCD 扩散板。
PC/ABS（由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯单体构成的三元共聚物）材料多用于制造显示器外壳、手机电池、电器外壳、手机外壳、笔记本电脑外壳、电器外壳等电子通信类产品。
02、聚酰亚胺
聚酰亚胺（PI）材料包括纤维、薄膜、涂料、塑料和绝缘漆等，具有良好的介电性、耐热性、生物相容性、机械性能，优异的力学性能，是一种综合性能优异的特种工程塑料，这被广泛用于电子通信领域。
PI 薄膜材料热分解温度高达 600 ℃ 和优异的力学性能，且其热膨胀系数、介电系数较低，可用于制造耐高温电线、挠性印制电路基材、电缆绕包材料等；PI 泡沫塑料电学性能优异，可用于制造电器或电机隔热层、耐高温芯材，可作为绝缘材料用于大规模集成电路或超高压电机线圈层间材料。
此外，聚酰亚胺树脂基复合材料不仅具有优异的力学性能、耐高温性能，还兼具了其他材料的优势，使得复合材料综合性能优异，极大地拓宽了 PI 材料在电子通信领域的应用范围。
03、聚苯硫醚
聚苯硫醚（PPS）是一种热塑性树脂，被称为“塑料黄金”，与聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚砜、液晶聚合物、聚芳酯统称为六大特种工程塑料，也是八大重要的宇航材料之一。PPS 材料具有优异的机械性能、良好的热稳定性和电绝缘性，在电子通信类产品中应用十分广泛，电器类设备组件中使用的 PPS 材料占其总消费量的 50 % 以上。
PPS 材料常用于制造电视机、电脑等的接线柱、高压元件、外壳、插座等；可用于制造阻流圈、变压器、继电器的壳体于骨架；利用 PPS 材料的高频性能，可以制造微调电容器和 H 级绕线架；可作为计数器、复印机、电脑、温度传感器、转速器、照相机等设备的材料。
四、电子通信类产品用工程塑料发展趋势
电子设备、无线通信终端已经逐渐渗透到人们日常生活的方方面面，工程塑料的市场潜力巨大 , 不同环境、不同领域中使用的电子通信类产品对工程塑料性能的需求各不相同。
（1）工程塑料需要向种类多样化、高性能化、多功能化方向发展。电子通信类产品向多功能、小体积方向发展，所需的工程塑料量较少，但消费者对产品的多功能、安全性、性能要求逐渐提高。目前，多数产品中使用的工程塑料属于低端或传统工程塑料，用途较为局限，因此要加强高耐热。高模量、高速度、高流动工程塑料的研发，促进电子通信类产品用工程塑料向种类多样化、高性能、多功能方向发展。
（2）工程塑料需要向视觉美化方向发展。随着消费者审美水平的提升，电子通信类产品对工程塑料的视觉美化要求也逐渐提高，例如免喷涂塑料。视觉美化要求的提高为工程塑料表明装饰技术和母粒行业提供了新的发展空间，例如喷涂、镭雕、膜内装饰、电镀、印刷等技术。因此，工程塑料研发、设计者在设计和生产工程塑料过程中必须将材料的性能和美学结合，为电子通信领域提供高品质材料。
除上述工程塑料外，常用于电子通信领域的工程塑料还包括尼龙、改性聚苯醚、聚甲醛、热塑性聚酯等材料，由于现在电子通信类产品的体积逐渐变小、质量逐渐减轻，导致工程塑料在电子通信产品中的应用越来越多。
由工程塑料制成的产品整体质量较轻、外形美观、色泽多样，受到广大消费者的喜爱。与传统金属材料和单一塑料材料相比，工程塑料优势突出，将会成为未来电子通信领域的重要材料。
转自——网络