2012年4月10日 星期二

金屬機殼(二):NB金屬機殼的材料和工法

一、金屬機殼的材料和工法

1.鎂鋁合金壓鑄(die casting,以下簡稱鎂壓鑄)
傳統上commercial NB多使用A+D件鎂壓鑄,或者A件鋁沖壓+D件鎂壓鑄,還有很小量的華孚(半固態射出Thxiomolding)和BYD。A件厚度可做到0.4~0.5mm,D件可做到0.6~0.8mm,價錢視表面處理複雜度差異很大,A+D鎂壓鑄(B/C用塑膠或鋁沖壓)整套約US$30~50。最大客戶是Dell,主要廠商為可成和大型EMS集團。

2.鋁合金沖壓(stamping,以下簡稱鋁沖壓)
強度低於鎂壓鑄,而且不容易做結構(凹凸、螺絲等),以往不能用在結構複雜的D件,主要用在A件,而且A件內部還要貼上塑膠結構,稱為"鋁皮塑骨",才好組立,優點是比鎂壓鑄便宜、又具有金屬質感,表面處理也很有彈性。最近因為NB薄型化,如果將D件設計較為單純(拿掉ODD/HDD,電池改為扁形Li polymer),或者將內部零件分散固定到C件和D件,也可用加厚的D件鋁沖壓,但僅有少數機種這樣使用,絕大部分鋁沖壓還是做A件或C件。鋁沖壓A件厚度可做到1.0mm。價錢A件視表面處理複雜度從US$7~15都有,A件鋁沖壓+D件鎂壓鑄整套(B/C件隨便)大約US$30~40。最大客戶是HP,廠商很多,沖壓基本技術幾乎沒有障礙,大家都會做,主要障礙在於有沒有和國際品牌做生意的系統和制度,以及表面處理能力。

3.鋁擠型/鍛造+CNC加工(未必一定是uniboy,以下簡稱鋁擠+CNC)
基本上就是用鋁擠出整塊的金屬,用CNC加工成型或做出結構,無論是強度、厚度、設計上的變化和表面處理彈性,都是金屬機殼的最佳工法,可以在骨幹受力處加厚支撐,其他地方則做到很薄,但價錢也是最貴,是結構複雜度和CNC加工時間,以unibody計算價錢約US$50~100。其他金屬工法也可以用CNC修邊或切直角,但加工時間少很多。鋁擠+CNC最大用戶是Apple,主要廠商是可成、大型EMS集團,其次是和碩/日騰、巨騰/巨寶、BYD。

二、金屬機殼和塑膠機殼(包括玻纖/碳纖)的比較

1.一般塑膠機殼
傳統的工程塑膠射出機殼,要足夠強度,D件厚度需高達1.8mm,優點是價錢便宜,整套US$15~19,高階IMR也小於US$20。

2.玻纖塑膠機殼
最近流行的玻纖塑膠機殼:,並不是新的東西,在其他產品有很多年歷史,也曾經使用在NB上面很久了,只是普及率很低,以日本塑膠機殼廠商為主,玻纖機殼要足夠強度A件厚度約1.0~1.2mm,D件厚度1.2~1.4mm。整機用玻纖價格約US25~30。

玻纖機殼還是屬於塑膠機殼的一種,使用一般的塑膠射出設備,不用更改設備,差異在:
(1)溫度較高,因此模具材質改為鋼模。
(2)材料在一般塑膠粒中加入一定比例的玻纖材料,原料被國外廠商D公司和和E公司所壟斷,最近有報導國內PCB玻纖布廠說他們也在研發玻纖機殼原料,讓人有點驚訝,不知道講的是不是同一件事? 不管如何,在機殼廠自己的良率都還大有問題的階段,應該不會有人想在此時更換原料廠的。
(3)雖然設備一樣,但還是有一點技術障礙,日本廠商做很久,都沒問題,台灣廠商有兩個問題,第一,因為溫度和材料不同,機殼成型的良率還是有點技術,目前階段只以一家台廠還OK,其他都還要學習(理論上不用學太久),第二,在於表面浮纖良率問題,浮纖太多,外層表面處理例如IMR或噴漆都做不好,內層做EMI濺鍍處理的時候也會有問題,這部分台廠和日廠還有很大的差距,所以現階段只能做比較不需要表面處理的D件,無法做A件(也許廠商不會講浮纖問題)。但是能做D件也不錯,可以配合A件鋁沖,而且理論上,因為玻纖機殼技術行之有年,應該不需要很久大家就會解決這些問題。

3.碳纖維機殼
至於碳纖維機殼,強度不錯,但是太硬、遶折性(不知道怎麼形容,就是不太能ㄠ)很差,因此公差精度要求很高,否則組裝起來兩邊接合線不平整,可容許公差低,因此良率很低(<50%),造成成本偏貴,加上不像鎂壓鑄等可以在後段修補re-work,碳纖維機殼完全不能re-work,公差超過就報廢了,也是成本高的原因,因此僅有少數高階機種使用,例如雙A的跑車機種,或日系品牌高階機種曾經用過。

從以上的說明,可以看出,各種材質和工法各有特色和價格,沒有誰取代誰的問題,而是由NB 廠商自己就產品企劃、機構規格、流行趨勢、價格定位、成本考量、安全標準(也有人說摔落測試沒有意義,反正LCD摔裂了算使用不當,維修要付錢,對廠商沒差,這樣講我們就沒話說了),結論就是,單片來說,依照左端高功能高價格(強度越高可以做到越薄),到右端低功能低價格,排列如下:

(高強度/高成本)                                                  (低強度/低成本)
        鋁擠+CNC > 鎂壓鑄 > 鋁沖壓 >= 玻纖塑膠 > 一般塑膠
(強度越高可以做到越薄)

整機來說,可能有下組合:
1. 整機鋁擠+CNC
2. (A+D)鎂壓鑄(B/C隨便)
3. A件鋁沖+D件鎂壓鑄(B/C隨便)
4. A件鋁沖(或鎂壓鑄)+D件玻纖塑膠
5. A件鋁沖(或鎂壓鑄)+D件一般塑膠
6. 整機玻纖塑膠
7. 整機一般塑膠

相關文章: 2011/12/14  金屬機殼(一):Smartphone金屬機殼需求持續成長

12 則留言:

Tsai 提到...

請問這次要推出的變薄的Macbook pro,可成的比重會增加嗎? (邏輯是他100%供應Macbook air, 所以機殼應該比較難做吧)

Richard's Research Blog 提到...

Dear Tsai
抱歉,雖然我有一些個人的想法,但一來不確定對不對,二來也不太適合提到太個別化或訂單類的事情,請您諒解。謝謝!
Richard

SSDD 提到...

不過某美系PC Brand 這次也有勇敢的使用碳纖維的D件 應該是用那家港商 (:)) 那家港商也算是做一段時間了 從古遠的時代就有做過碳纖維了 據說看過那個廠的人說 這碳纖維應該算是可以量產的東西就是了

popoki 提到...

我比較好奇玻纖良率問題:
1)以能當A件的標準而言,即表面浮纖問題得解決,要何時良率能提升到夠競爭力的標準?好比說90%+
2)傳統塑膠機殼場要多久才能追上國內那家領先者的良率?兩造說法似乎差很遠...

Richard's Research Blog 提到...

SSDD您好,謝謝你的資訊

Popoki您好,
這兩個問題都牽涉到內部能力、執行力的東西,而我們所謂分析師們,無法像顧問公司、或者大創投進入內部評估,所以只能邊走邊看了。如果要我猜的話,不論任何行業,如果國家別的技術差距,可能會比較久才能追上,因為都要自己來,但國內廠商之間的技術差距(我指的是一般製程技術、不是規模經濟、有限人才、專利等),通常會學得比較快,因為(1)台灣盛行挖角跳槽、(2)圈子很小,就算沒跳槽,不同公司大家都是同學、朋友、或者前同事,"理論上",相對外國廠商,國內廠商間的技術交流會很頻繁。所以,個人感覺,第二個問題比較容易追上國內廠商,第一個問題比較不容易追上日本廠商,以上只是個人想法。
Richard

popoki 提到...

另外想請問一下,
內文中並未提到BC件 用金屬或塑膠各種材料下的厚度?
不知道是否方便分享....?

謝謝.

Richard's Research Blog 提到...

抱歉,目前沒有這個資料,因為,第一,BC件相對比較不重要,沒有特別去了解。摔落測試時,理論上D件最重要,其次是A件,BC件對於整機的結構保護比較不重要,也就是說,應該可以做薄一點也無仿,但手感好不好是另一回事了。第二,如果有人設計機種,將C件做為鋁擠+CNC的主結構,那C件可能就比D件重要,比較基礎不同,可能意義也不大。

popoki 提到...

謝謝

Jack 提到...

請問玻纖年底有可能完全取代塑膠嗎?Tks!

Richard's Research Blog 提到...

價錢差很多,所以不會完全取代,未來幾年也不會。
文中有提到,各種材料沒有誰取代誰的問題,因為價錢和功能都不一樣,如果需要薄一點,就會用玻纖,如果不需要薄,就用塑膠。各種零件也在變薄、加上設計經驗,即使是傳統一般塑膠,也可以做到越來越薄的機種,甚至做到符合Ultrabook規定的機種。

白飯哥哥 提到...
作者已經移除這則留言。
初學者 提到...

請問玻纖材料的D公司和E公司為何??
另外,玻纖機殼除塑膠射出成型外,搭配的其他製程除RHCM外還有哪些??

張貼留言