涨知识:平板电视(LCD/OLED)结构模组项目介绍、技术与工艺
光电与显示 · 2017-12-30
结构模组是机械、电子类产品的框架结构,由外壳、内部支撑部件、基座等
在内的多种特定形状的结构件组合而成,具有承受载荷、固定零部件、外观装饰、 保护产品内部器件不受外力破坏等作用的模组。
以液晶电视为例,结构模组所处 的位置如下:
结构模组包括精密金属结构件、精密塑胶结构件、Base 以及其他零配件。结构模组是所有工业产品的基础构架,客户将产品功能部件与结构模组按一定的方式组装即可得到终端产品。结构模组决定了终端产品的外形特征和 耐用程度,具有美化产品的作用。
1、塑胶结构件
塑胶结构件是起结构支撑固定等功能的塑胶部件,典型的塑胶结构件是产品的外壳。例如:平板电视的外壳分为前框和后盖,前框不仅需要容纳显示面板,安装扬声器等部件;而且需要具有一定的装饰功能,较高的表面处理要求;后盖不仅保持平板电视通风散热,而且支撑前框,具备保护内部器件的功能。
2、金属结构件
金属结构件是起结构支撑固定等作用的金属部件,包含金属支架、屏蔽罩等。金属支架用于承载产品内部功能部件的重量,固定线路板、电子元器件等。屏蔽罩是电子产品的重要组件,电子产品内部空间狭小,电子元器件密布,需要良好地屏蔽电磁干扰,提高电器性能。
3、Base
即底座,是将产品固定于桌面的基座。Base是平板显示产品特有的结构部件,用于承载平板电视的重量,调整观看视角,是平板电视整体外观效果的重要方面。按制造材质可以分为塑胶底座和玻璃底座;按照底座结构可以分为固定式底座和旋转式底座,本公司提供22至63寸的平板电视底座。
行业概览
结构模组是终端产品的基础框架结构,用于容纳、固定和保护产品的内部功能部件。结构模组制造服务行业为客户设计、开发和生产终端产品的全套结构模组,并持续提供后续改进服务。
(1)专业化分工带来结构模组制造服务行业的产生随着现代机械电子工业的快速发展,市场竞争越发激烈,生产规模日益膨胀,产品的功能和结构更加复杂,使用的材质丰富、零件繁多,导致了专业化分工进一步细化。任何一个制造商要将产品的全部细节考虑周到往往需要花费巨额的成本,分散大量的精力,因此许多厂商把有限的精力和财力投入到产品的功能和性能方面,把结构模组、电路系统等通用技术能够实现的部分交给专业的供应商生产,整个生产模式就发生了较大的变化,从原本制造模式朝着代工制造模式发展,结构模组制造服务业也就是在这样的产业分工背景下发展而来的。
原本制造模式是指产品的所有或者大部分配件均由原厂生产。这个模式发生在产品发展周期的初期,这时少数厂商对技术具有垄断性,厂商之间的竞争并不激烈,功能部件的专用性较强,这些厂商自行设计产品的零部件,配套厂商只是按照这些厂商指定的要求加工零件。
部分代工制造模式是随着全球专业化分工不断细化而产生的。制造商将产品的除功能部件和整机装配之外的其他零配件业务分离出去,由其它专业厂商提供,结构模组制造服务业就由此产生。当技术发展到一定阶段,为了能够在竞争中占据优势,制造商不得不将更多的精力投放到提升产品性能、增加产品功能上,产品的结构模组则全部外包给专业的结构模组制造服务商。结构模组制造服务商不仅仅是按照制造商的需求供货,更重要的是需要提供产品设计服务,按照制造商的产品理念和新产品初步构想,开发出受欢迎的产品外观和产品结构。
完全代工模式是专业化分工的终形式,是指制造商将产品生产全部交给代工厂商,制造商集中精力于形象设计和营销服务上,转而成为品牌的塑造者。此时,代工厂商成为综合制造商的角色,必然进一步细化分工,将产品的结构模组全部外包给专业的结构模组制造服务商。
在产品的价值链体系中,完全代工模式下的制造商获得品牌塑造和销售阶段的价值,代工厂商获得产品生产过程中的价值,而其中外观设计、结构设计、结构模组生产和后续改进的价值由结构模组制造服务商获取。
(2)行业特点
①Design-In开发设计模式特点:本行业的产品设计是依据客户的需求,随客户产品设计同时进行的,需要与客户的研发团队紧密合作同步开发,由此形成了Design-In的开发模式。在现代科技日新月异的时代,新产品替代旧产品速度加快,需要尽可能缩短产品开发时间。在Design-In开发模式下,结构模组制造服务商派驻研发工程师到客户的研发中心,提供零距离的客户端研发服务,不但缩短了客户的产品开发周期,而且也节省了结构模组的开发时间。依靠紧密协作的研发模式帮助客户从产品设想推进到样品制作,实现客户对结构模组提出的外观、品质要求,形成易于实现且成本合理的设计方案。
②精密制造特点:本行业的客户是终端产品制造商,品牌的价值体现在产品优秀的性能、耐用的品质和美观的外形上。产品的性能由产品的功能部件决定,产品的外观和品质由产品的结构模组决定;同时,结构模组承载着产品的功能部件,必须满足功能部件的精度要求。因此,结构模组制造必须利用先进的精密制造技术和表面处理技术提升产品的档次、维护客户的品牌形象。精密制造终依靠精确设计、精密模具和精密治具实现高精度制造工艺,行业内企业的竞争实力直接体现在精密制造能力上。
③灵活敏捷生产特点:作为结构模组制造服务行业,需求是由终端产品的需求派生的,在市场多变的情况下,跟随客户需求的变动迅速调整生产计划,具备快速响应能力。为满足客户临时性、突发性的需求,要求本行业具备小批量、多品种的柔性生产能力。
④结构模组的相似性特点:结构模组制造服务商有能力提供多种产品的结构模组,当为相同品牌的不同系列或同类产品的不同品牌提供结构模组时,产品相似性特点明显,特别是产品内部的结构件具有一定的通用性,相同的内部结构设计可以应用于同系列的产品,不同产品之间的形状差异较小。通过一些标准化设计,能够使不同产品应用一部分通用零配件。本行业的企业需要利用产品相似性特点形成一套特有的设计标准,综合利用各种通用件和专用件改进设计,为客户提供优的解决方案。
行业发展趋势
结构模组制造服务行业的发展与下游行业发展趋势一致。对应用于平板电视的结构模组来说,首先呈现尺寸大型化趋势,大尺寸显示面板的利润空间较大,价格弹性较高,随着显示面板厂商的高世代线产能释放,大尺寸平板电视面板价格不断下降,带来需求增长,对结构模组的需求也向大尺寸方向发展。第二,厚度超薄化趋势,电视厚度减小后在有限的空间内放置面板等许多精密电子零部件,结构模组仍要牢固支撑几倍于自身重量的显示面板,做到外力冲击不变形,并保持良好的散热性能,对机身结构模组提出了更高的要求。第三,消费者越来越注重平板电视的外部感官体验,平板电视的家居装饰功能突出,设计结构模组除了要考虑安全性、功能性和经济性外,更重要的是要跟上流行趋势、强调时尚 与美观,需要以简单的造型营造高端的形象。
行业运作模式
通常来说,作为结构模组制造服务商,为客户提供结构模组制造服务需要经 过三个步骤:供应商资质认定、产品开发认可和订单生产。供应商资质认定也就是供应链的准入过程。客户对全球供应商的资质认定需要经历一个复杂的过程,经过调查、整改、小批量供货后才能批准为正式供应商。
结构模组制造服务商一旦纳入客户的全球供应链体系,就可以接受来自该客户旗下分布全球的相关工厂的订单。供应链关系具有较强的稳定性,能够得到长期而稳定的业务订单,同时也需要供应商具备可持续发展模式,能够不断改进技术水平和研发设计能力,满足全球制造商的供应链提升要求。
产品开发认可是获取生产订单的前提条件。加入客户全球制造分工体系后,通过 Design-In 开发设计模式获得与客户合作的机会,参与客户产品的开发,完成结构模组的设计与样品制作,经过全球制造商的评审后得到产品开发认可,成为该特定型号结构模组的指定供应商。
订单生产是指企业根据客户的年度计划做好生产准备,在接到客户正式订单之后开始生产产品,按照用户要求的规格、数量和交货期组织产品生产和配送。订单生产通常以销定产,避免了为应付各种可能的需求而形成的大量库存积压。
行业竞争格局
结构模组制造服务行业的市场化程度相对较高,但是行业内有能力从研发生产到后续改进,提供全流程制造服务的结构模组厂商为数不多;更多的厂商只能提供结构模组中的部分结构件,只是简单的金属加工厂和塑胶制品厂。
本行业具有明显的“马太效应”。行业中资金足、产能大、研发能力强的优势厂商往往会有持续不断的订单需求,同时随着业务的做大做强,客户群体也将随之增加,自身综合实力也将得到不断的扩大;而那些无法实现大额资金周转,产能无法满足特定客户需求,并且技术研发能力弱,无法通过提高技术实现成本下降的企业往往会由于订单的不足而缺乏资金弥补自身的缺点,进而呈现出“强者恒强,弱者恒弱”的格局。
通过技术创新来降低生产成本是企业发展的核心力量。由于市场竞争的压力,终端产品的市场价格存在下降趋势,制造商往往会将部分价格压力转向供应商,要求结构模组的价格也随之下降,这对供应商的研发能力和成本控制能力提出了更高的要求。只有那些具有较强研发能力,通过技术创新降低成本,加强新品研发维持利润率的厂商才能在发展中不断成长。
进入本行业的障碍
作为结构模组制造服务商,只有加入品牌制造商的全球分工体系,才能保持增长和获得更好的发展。但是进入其全球分工体系并不简单,需要投入大量的资金、形成较大的生产规模,不断提高研发能力,更需要经历全球制造商长期且严格的审核,因而进入本行业具有较高的门槛。
(1)进入全球制造商供应链的壁垒结构模组是产品的基础部件,稳定的产品质量和精确的尺寸规格对于产品装配具有重要意义。成为全球制造商的供应商,除了要达到行业标准,更要通过严格的供应商资质认定。通常供应商资质认定至少在1年以上,对供应商的技术水平、生产条件、设备状况、质量保证体系、财务指标、银行信誉、企业业绩、可持续发展模式等多方面情况进行综合调查,在生产流程、质量管理、工作环境等各个方面提出严格要求,多次审查后方能通过资质认定,再通过相当一段时间的小批量供货测试合格后正式成为其供应商。一旦通过供应商资质的终审定,将被纳入品牌制造商的全球供应链体系,可以接受其全球生产厂的采购。因此,严格的供应商资质认定,对拟进入本行业的企业形成了资质壁垒。
(2)生产规模壁垒
从事结构模组的制造服务,不但需要大规模投资精密金属成型设备、精密塑胶成型设备等,还需要投入大量资金购置精密模具制造设备,进行精密模具设计和制造。全球制造商往往销售规模较大、产品型号繁多,这就要求结构模组制造服务商也具有较大的生产规模,较强的模具开发与制造能力,实现规模化生产,有效摊薄模具成本、降低采购成本和生产成本。
(3)研发与技术壁垒
行业内的企业必须跟上全球制造商的新品研发节奏。随着科技的进步和流行趋势的变化,终端产品的更新换代速度加快,结构模组制造服务商也需要追踪国际消费潮流,适应产品功能与造型的变化趋势,严格按照时限设计并开发出结构模组产品及其模具。全球制造商对供应商在较短的周期内开发出符合其外观、精度、质量等各项要求的结构模组,并能有效控制结构模组成本的能力要求极高,这对企业的研发设计能力和模具制造能力提出了相当高的要求。
与上游行业之间的关联性及影响
结构模组的主要原材料包括钢材、铝材、塑胶粒子、玻璃等。黑色金属和有色金属业、合成材料制造业、玻璃制品业是本行业的上游行业。钢材、铝材、塑胶粒子、玻璃等均属于常规原材料,通用性较强,国内生产厂商众多,产品供应充足,上游行业对本行业的影响主要体现在价格上。原材料的价格变动取决于全球市场的情况,石油、铁矿石的价格影响钢铁、有色金属、塑胶粒子等各类原材料的价格,进而影响结构模组的制造成本。
行业技术水平与技术特点
以平板电视为例,结构模组一般包含Base、金属结构件、塑胶结构件等,采用冲压、注塑、装配等加工工艺。
1、冲压技术与特点冲压加工是一种金属冷变形加工方法,是金属塑性加工(或压力加工)的主要方法之一。冲压加工借助于常规或专用冲压设备的动力,使金属材料在模具里直接受到变形力,产生分离或塑性变形,从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。金属材料、模具和设备是冲压加工的三要素。
冲压加工的生产效率高,且操作方便,易于实现机械化与自动化。在冲压过程中,一般没有切屑碎料生成,材料的消耗较少,且不需其它加热设备,是一种省料、节能的加工方法。冲压产品具备质量稳定、互换性好、可加工产品尺寸范围广、形状复杂、产品强度和刚度均较高的优点。
2、注塑技术与特点
注塑加工是利用注塑设备将塑胶粒子加热融化成液体状态,向模具空腔注入液态塑胶,待稳定冷却成型后得到注塑产品的加工技术。模具可以是金属材料或 非金属材料制成,模具的空腔形状就是塑胶零件的形状。结构模组使用的注塑产品,对尺寸公差、形位公差和表面粗糙度要求较高,需要采用精密注塑技术。对塑胶粒子需要选用力学性能高、尺寸稳定、抗蠕变性能好、耐环境应力开裂的材料;对模具要求精度、尺寸一致;在加工过程中关注 温度与湿度的变化,有效地控制塑胶制品的收缩率。
3、模具技术与特点
模具是工业生产的基础工艺装备,本行业是典型的模具应用行业,模具质量的高低决定着产品质量的高低,模具生产的工艺水平及科技含量在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
模具设计与制造技术水平的高低,是衡量产品制造水平高低的重要标志之一。模具行业目前正向大型、精密、复杂方向发展,“一模多腔”带来高生产效率,超精加工得到发展;模具专业化和标准化程度进一步提高,模具标准化及模具标准件的应用极大地缩短模具制造周期,而且能提高模具质量和降低模具制造成本;在CAD/CAM技术普及的同时,CAE技术应用越来越广,CAD/CAE/CAM一体化技术得到发展。
4、装配技术与特点
装配技术是按规定的技术要求将若干个零件组和成组件、部件,或将若干个零件的组件组成产品,并经过调试、检验使之成为合格产品。装配是整个机械制造过程中的后一个阶段,机械产品的质量终由装配技术保证。
装配工艺规程是规定产品或部件装配工艺规程和操作方法等的工艺文件,是制订装配计划和技术准备,指导装配工作和处理装配工作问题的重要依据。装配工艺流程需要保证产品质量,延长产品的使用寿命;合理安排装配顺序和工序,尽量减少手工劳动量,满足装配周期的要求,提高装配效率;尽量减少装配占地面积,提高单位面积的生产率;尽量降低装配成本。
工艺流程
主要生产技术
(1)冲压技术
机械手连续生产线:机械手连续作业是指使用机械手完成自动搬运翻转等操作,可以提高冲压生产效率,减少人工操作失误。机械手连续生产线使用的模具采用内外双导向,模板加厚,加垫板结构设计;产品与模具之间、模具与机床之间按照同一方式精确定位;产品前后工序之间的传送由机械手自动完成,不需栈板暂时存放,避免了产品变形、滑伤,保证产品质量稳定,生产效率有显著提高。
连续模技术:连续模是指压力机在一次冲压行程中,在几个不同的工位上同时完成多道工序冲裁的冲模。在冲压方面若采用连续模冲压,其效率约是单工序模的10-40倍,成本却不足单工序冲裁的五分之一。
(2)注塑技术
双色注塑技术:双色注塑技术的采用,能够在实现同步注塑的同时,通过调整光线折射来达到基材颜色视觉渐变;并可以复制模具表面的任何形状,使制品件表面无熔痕、无流痕、无流线、无缩痕,达到表面高光至镜面效果;同时提高塑件强度和表面硬度,使薄壁成型提高注塑流动性,提高产品品质和强度。模内发泡注塑技术:首先注射制件的基体部分,然后注射具有膨胀发泡功能的材料来使其附着在基体制件表面,可根据不同的发泡手段来使整个制件达到要求的形状、颜色、纹路以及手感,通过第二射材料的模内发泡附着来调整颜色变化。公司拥有国际领先的的注塑成型技术,能够利用多种颜色或多种材料组分来达到制件发泡成型的目的,利用模内发泡技术来达到制件的木纹、拉丝、高光、印刷等效果。
热流道技术:热流道技术是在注塑流道附近或中心设有加热棒和加热圈,通过加热的办法来保证流道和浇口的塑胶保持熔融状态,从而缩短成型周期,改善制品表面质量和力学性能,增强多模腔模具的注塑件质量一致性,提高注塑制品表面美观度。
SUPERCHARGE技术(时间顺序控制技术):时间顺序控制技术是时序控制器与热浇道共同组成热浇道塑胶射出成型系统。通过控制热浇道的开启先后顺序,让原料在型腔流动时能很好的保持较高温度的熔融状态,减少产品表面的结合线并使其处于合适的位置,从而达到产品的外观要求和力学性能要求。
RHCM技术(高温高速成型技术):利用蒸气温度控制机把高温的蒸气瞬间供应到模具上,使模具温度瞬间上升,保证树脂流动性。冷却时间内,通过供应冷却水缩短产品冷却时间,从而满足精密化产品的要求,能制作目前市场流行的高光机壳,同时解决普通成型难以解决的结合线、流痕等产品问题,不需要进行二次加工,省去二次加工成本。
气辅注射成型技术:气辅注射成型技术是自往复式螺杆注射机问世以来注射成型工业上重要的发展之一,它能用于生产无内应力、表面光滑且无凹陷的大型制件,消除塑件表面缩痕,减小塑件的变形翘曲及内部应力。在生产较厚的制件时,还可以通过减少所需的夹紧吨位、用材量和循环时间来降低制件成本。
(3)Base装配技术
装配技术是按规定的顺序安装各零件,并用规定的力矩锁紧,使产品达到规定的功能和外观要求。零件安装顺序不当会造成产品内应力不均匀,影响外观或可靠性;锁紧力矩不合适影响产品可靠性或使用功能。对于功能要求较高的结构模组,装配技术直接影响到其产品功能、质量和生产效率。
(4)小孔冲裁技术
小孔冲裁技术是利用特殊的冲孔模具,在不同的材质上加工成各种规格和形状的网孔。公司高密度微孔模具技术的研究成功,能以合理的成本达到小孔冲裁质量要求,使得相关新产品能顺利完成研制并投入量产,技术达到国际先进水平。
(5)表面处理技术
真空镀膜技术:真空镀膜是用物理的方法沉积薄膜;在真空室内,镀膜材料原子从加热源离析出来打到被镀物体的表面,镀制晶态的金属、半导体、绝缘体等单质或化合物膜;真空镀膜有三种形式,即蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀。
UV涂装技术(紫外线固化喷墨涂装):利用电脑编辑所需要的图案数据传输至喷墨机,喷墨机利用喷头的移动在素材上打印图案,再利用UV烤箱对UV固化油墨进行固化,实现个性化图案的表面处理。
铝表面拉丝氧化技术:拉丝工艺是在外力作用下使金属强行通过模具,金属横截面积被压缩,并获得所要求的横截面积形状和尺寸的加工方法,直纹拉丝是用机械磨擦的方法加工出直线纹路,起美观作用。再经过表面预处理、阳极化处理、染色处理、封孔处理,使铝材表面形成氧化铝薄层,提高耐腐蚀性、增强耐磨性及硬度,保护金属表面。
铝表面化学高光技术:利用特殊化学制剂,在铝材表面进行化学处理,达到铝材表面高光效果。