IML注塑工艺在电子终端产品中的应用研究

□ 李梅竹 □ 王 胜

陕西广播电视大学 工程管理教学部 西安 710119

IML注塑工艺在电子终端产品中的应用研究

□ 李梅竹 □ 王 胜

陕西广播电视大学 工程管理教学部 西安 710119

介绍了IML注塑工艺的成型原理，总结出IML注塑工艺的优缺点，分析了IML注塑工艺在产品外观和机构设计中的设计要点。对IML注塑工艺与普通PC注塑工艺在带屏产品设计中进行了对比研究，得出，相对传统产品所用的普通PC注塑工艺，IML注塑工艺有较大的应用优势。

IML 注塑工艺 设计

近年来，电子消费类产品的发展日新月异，尤其以苹果Iphone和Ipad等强势崛起为代表，其优异的工业设计和良好的用户体验越来越受到重视，而最直观的就是产品的外观形态。所以各类电子消费产品，对外观的设计是精益求精，其中新材料的运用也是越来越广泛，从普通的PC、ABS等发展到由IML注塑工艺形成的复合材料、合金材料等。从产品设计角度来说，采用不同工艺形成的产品其设计规范也不尽相同，本文以IML注塑工艺为例，论述其在具体产品中的设计规范。

1 IML简介

模内镶件注塑工艺（In Molding Label，IML）具有的显著特点是：表面是一层Film透明薄膜，中间是印刷图案层，背面是塑胶层，如图1所示。由于油墨夹在中间，可防止产品表面被刮花且耐摩擦，并可长期保持颜色的鲜明，不易褪色。

▲图1 IML工艺特点图

IML与 IMD之间存在着一定的关系，IMD（In Molding Decoration）称模内装饰技术，它是将已印刷好图案的Film膜片放入模具中，再将塑胶注入模内与膜片接合，使印刷有图案的膜片与塑胶形成一体而固化成产品的一种成型方法。IMD也是一类技术的统称，包括 ：IML，IMF （In Molding Film），IMR （In Molding Roller）。其中，IML因为具有成本相对低廉、准入门槛较低、适合小批量生产等优点，在市场的应用相对较多。

2 成型过程和优缺点

因IML注塑工艺具有的特殊性，有它固有的设计要求，为了更好地理解IML注塑工艺的设计规范，需要了解其成型过程和优缺点。

2.1 成型过程

（1）裁料：把薄膜Film按尺寸裁剪好。

（2）平面印刷：根据要求的图案制作菲林，在裁剪好的薄膜Film上印刷。

（3）油墨固定：把印刷好的Film放置在高温烤炉中干燥，固定IML油墨。

（4）贴保护膜：避免弄花已印刷好的薄膜Film表面，有时需贴上保护膜。

（5）冲定位孔：热成型的定位孔一定要冲准。

（6）热成型：把印刷好的薄膜加热后，用高压机或铜模在预热状态下成型。

（7）剪切形状：把成型好的立体薄膜的废料剪切掉。

（8）材料注塑：把成型后的薄膜放到模具上，注塑出IML成品。

Flim膜的结构如图2所示，加工流程如图3所示，IML注塑机模型如图4所示。

▲图2 Flim膜的结构图

2.2 优缺点［2］

2.2.1 优点

（1）表面耐腐蚀、耐磨、不脱落。

（2）色彩鲜艳，颜色图案可随时更换，表面装饰效果极佳。

（3）可以模拟立体效果，不用增加厚度。

2.2.2 缺点

（1）厚度比较大，最薄只能做到1 mm，局部0.8 mm，如果面积过大，需要加大到1.2 mm以上。

（2）对拔模角度和设计直边有一定的要求，对存在倒拔模状态的结构无法实现，最佳形态为完整碗状。

（3）成本较普通塑胶材料贵。

▲图3 加工流程图

▲图4 IML注塑机模型图

▲图53 D效果图

▲图6 个性化定制图

3 设计要点

3.1 外观设计

IML注塑工艺与其它工艺相比，能实现更多的效果。普通注塑工艺的表面处理一般是采用表面火花纹、喷涂、镀等，产品上图案采用多次印刷实现，每次印刷只能实现一种颜色，一般颜色种类不超过五种，过多印刷精度无法保证［3］。

由于IML注塑工艺形成的外观效果是做在Film膜上的，几乎可以实现所有要求的外观处理，包括：透明半透明图案效果及局部透光效果、凹凸感、亮雾面、3D变换、纹理面和电镀效果等。由于Film膜可以胶印各种立体效果图案，IML能实现普通注塑工艺无法实现的3D效果，如图5所示，甚至可以把照片直接做上去，实现个性化定制，如图6所示。

3.2 机构设计

（1）IML注塑工艺所采用的 Film膜一般是 0.2 mm厚，需要与塑胶注塑在一起，两种材质注塑后收缩率会不一致，为了防止产品变形，塑胶壁厚一般需要尽量做厚。由IML注塑工艺形成的平均壁厚根据产品尺寸和变形要求，一般需要做到1.2 mm。

（2）Film膜最终剪切好的片材尺寸要比最终产品尺寸小一点，单边尺寸小0.02～0.03 mm，这样片材容易置入型腔内，能完全伸展开来。如有褶皱，成品就会不良。因此成品上的Film薄膜无法包到边，存在露白，小尺寸产品是0.25～0.30 mm，大尺寸产品达到0.50 mm，如图7所示。

（3）由IML注塑工艺形成的边缘不能做得太尖，尖角设计要求大于65°，部分要求保证垂直向厚度≥0.80 mm，如图8所示。

▲图7 Film薄膜存在露白图

▲图8 IML边缘尖角图

▲图9 设计2D示意图

▲图10 产品装配实例图

（4）因IML注塑工艺形成的膜所具有的特性，为了防止裂纹，表面的凹槽设计不应过深，不应过细。通常深度为0.10 mm的凹槽最细可以做到0.50 mm的宽度，而1mm以上宽度的凹槽深度最多可以做到0.30-0.40 mm。

综上，在用IML注塑工艺设计产品时，通常会把壳子边缘做成直边，包在普通塑胶壳里面，使外观看不到露白，确保造型完整美观。同时因为壳子较脆，强度测试容易碎裂，如用普通塑胶壳包裹住边缘，也可提升产品质量。产品2D设计示意如图9所示，壳子沉到塑胶壳子里，边缘直边，一般做3°拔模。产品装配实例如图10所示。

4 IML与普通PC注塑工艺在带屏产品设计中的对比

IML相对传统产品所用的普通PC注塑工艺有较大的优势，这种优势在带屏方案设计中更为明显。传统带屏产品，一般采用普通PC注塑前壳，上面粘接镜片来实现屏的显示区域透光，见方式1（图11）和方式2（图12）；而采用IML注塑工艺的前壳，基材层可以采用透明树脂，薄膜层在屏的显示区域镂空，由该工艺实现的屏显示区透光，可以省掉一层镜片，见方式3（图13）。

在同等测试条件、采用同样的LCD屏及保护泡棉的情况下，对3种方式具体分析如下。

▲图11 方式1

▲图12 方式2

▲图13 方式3

图11为采用传统设计方式，1.2 mm厚度的玻璃镜片，0.1 mm的 胶，0.7 mm的普通PC，泡棉以上总厚度为1.2+0.1+0.7=2.0 mm。

图12为在传统设计上进行了优化，模内注塑钢片能降低厚度，1.2 mm厚度的玻璃镜片，0.1 mm的胶，0.3 mm的钢片，泡棉以上总厚度为1.2+0.1+0.3=1.6 mm。

图13为采用IML注塑工艺做的前壳，泡棉上只需要1.4 mm厚度即可。

从厚度来说，虽然采用IML注塑工艺设计的厚度较厚，但节省一个镜片，最终方式3的厚度要小于方式1和方式2；从成本上来说，方式1和方式3成本基本持平，而方式2增加了模内注塑钢片，无论模具成本还是单件成本，都要高于方式1和方式3。

从外观上来说，方式1和方式2镜片贴在PC前壳上，镜片和前壳之间会有一圈合缝；而用IML注塑工艺设计的整体前壳，不存在合缝，产品正面效果完整美观。再加上IML相对于普通PC注塑工艺，本身就具有色彩鲜艳、颜色图案可随时更换、表面装饰效果极佳等优点。

综上分析，IML注塑工艺在带屏产品上应用，可降低产品厚度，节省镜片成本，且外观效果完整美观。

5 结束语

目前IML注塑工艺的运用领域极为广泛，现阶段用于手机、白色家电行业，将来会发展到防伪标记、汽车行业。产品具有防晒性能好，可用于汽车上的标牌等；硬度可达2～3 HB，可用于手机镜片等；按键寿命可达500万次以上，可用于电饭煲等。

［1］刘永福，胡浩良.新型碳纤维复合材料手机电池盖IML注射工艺研究［J］.模具工业，2012（10）：5-8.

［2］江荧，邓振华.IML工艺手机盖板高温测试变形改善方案［J］.模具工业，2012（3）：60-61.

［3］刘永福，尹高喜.塑件双面装饰模内成型工艺研究［J］.模具工业，2012（9）：67-69.

（编辑 禾 禾）

TH162

B

1000-4998（2015）04-0052-03

2014年10月