■ ACMT/ 邱耀弘
1.3製造業的時代潮流
除了產品的機會,製造業遭遇到的時代潮流也是個機 會,人類的製造業要從工業發展的階段來區分,也就 由工業1.0走到目前的工業4.0,但是要真的說上時 代潮流的影響,那莫過於智能手機時代的興起。早期 一點發展MIM的業者都非常清楚,曾經在傳統手機 以諾基亞 (Nokia) 和摩托羅拉 (Motorola) 稱霸的時代 (1997~2010),MIM業者並沒有得到太多的訂單機會, 當時精密塑膠注射成形與金屬沖壓加工是鼎盛時期, 數值控制切削方式是手機精密零組件的不二工法。 Dr. Q整理了一下MIM由1970年到現在的發展,同 時也使用日本2012年粉末冶金年會預測MIM到2012 市場與技術的發展來說明,非常具有代表性的且非常 準確的預測了現況,相當正確[12],如圖1.5所示。
1.3.1第一個十年(1970~1980):技術誕生
雖然在1970年代的MIM幾項發明專利出現(例如難 以加工的加鈮耐火噴嘴),有助於MIM製品打開誕生 之後的市場能見度,然而當代資訊傳播技術均非常的 缺乏,用來製造MIM的材料、設備都在美國也才剛 開始,MIM的製造技術雖可行,但有需多科學上的基 理都沒有來得及跟上,普遍來說MIM就像是一個神 奇的魔術,人們只知道一個複雜的金屬零件竟然能夠
透過塑膠注射成形法得到,即便到2019年的今天, 仍舊有許多從事金屬加工的業者,詢問Dr. Q為什麼 不銹鋼可以注射成形?在熔點1480℃的熔化狀態下, 是甚麼樣的機器可承受這樣的高溫來進行注射成形? Dr. Q至少可藉由網路上的訊息告知並協助回答,然 而在當時,卻是怎麼也找不到太正確的說明。這第一 個十年,我們人類也才剛開始了用”電腦(計算機)” 這個名詞,當時的手持式計算機和一張半米的桌子一 樣大,綠色螢光燈管顯示的數字可以照亮夜裡的家, 然後美國國際事務機器(IBM)的個人電腦剛剛問世, 協助該國在太空競賽取的領先。這個時候Dr. Q剛由 個位數的年紀進到第一個十位數年紀,人類的大戰爭越南戰爭也剛剛落幕。
1.3.2 第二個十年 (1981~1990):研究與燕 行遷移,亞洲MIM萌芽
MIM技術迎來了第二個十年,由於技術的新穎性和神 奇大於科學,這門技術成為美國大學院校熱門的技術 之一,能夠使選擇此課題的研究生們在學校就能夠有 來自企業與國家的補貼,隨後就發現MIM變形量的 控制是個問題,重力使得MIM產品容易變形,把產 品做小似乎影響較小,但是注射成形的不穩定性,又 乾擾了產品最終尺寸。
這個年代,美國的矽谷已經逐漸形成半導體開發的聚 落,電子計算機的名詞被冠以人性化的名稱”電腦”, 因為半導體科技的鋒芒蓋過其他學科的畢業生,當年 German教授的幾位亞洲畢業生,包含黃坤祥教授、 林舜天教授、寒川喜光教授(日)都回到亞洲任教或 就業,MIM隨春燕東移行的腳步開啟了MIM在亞洲 奠基的機會。
1.3.3 第三個十年 (1991~2000)- 千喜年到 來,數據的重要性
第三個十年是MIM初試身手的階段。手機(大哥大) 的出現帶來人類生活習慣的改變,”電話”這種原 來是固定在家中或村里的某個地點的溝通工具,竟 然因為無線電技術的興起,變成可以移動的與攜帶 的,這十年也是Dr. Q完成到博士學位的年代,畢業 後一年投入第一個MIM企業(位於東台灣的宜蘭, 興東昌精密工業有限公司,公司的標誌就是MIM 1996~1997),Dr. Q 第一次公司配置一部折迭式手機 是易利信,使用的的第一周掉到地上,便維修了一周, 這是MIM產業在台灣剛開始的時期。因為手機產業 的出現,首次採用MIM技術的摩托羅拉便遭到大挫
敗,早期蠟基系統MIM零件的燒結變形以及扭曲, 當時沒有有效的整形技術、也沒有很好的二次加工協 助補救,交貨不順利很快的讓MIM技術被打入冷宮, 傳統鋅合金壓鑄得以成為小金屬零件的技術主流。
這個十年,MIM的粘結劑從早期家裡廚房和雜貨店中 找到的一些神秘配方,開始進入商業化的運轉時期, 傳統二步式蠟基系統(Wax base)率先由日本的寒川 喜光教授開發轉變成一步式的熱脫脂系統;在歐洲, 巴斯夫實驗室現先發現聚甲醛可以被強酸在高溫下氣 化分解,開啟了以塑基系統(POM base)的催化脫脂 (Catalytic de-binding),脫脂技術的競爭開啟了 MIM 的新時代,但是在當時卻是以蠟基系統,MIM各廠家 保持神秘的階段。
在美國的矽谷,知名的蘋果電腦公司才剛剛開始做出 桌上型的麥金塔電腦;MIM技術在手機業界被冠上貴 而不實用的代名,進入暗黑的十年。然後千喜年來到 之前,眾人期待的數據”大爆炸和大混亂”隨著補救 得宜結束後,開啟了人類依賴數據的新時代。
第四個十年(2001~2010)- 3C當道, ”機”全升天
在這個十年,MIM件不斷地試圖改變自己在金屬產 品應用的地位。終於,在光纖通訊的轉接頭、筆記本 電腦屏幕的轉軸凹凸輪(Cam of hinges)開始受到青 睞,由於造型的可設計性和多種類材質的可選性,北 歐手機大廠諾基亞也重新進行採用用手機上的複雜零 件,這幾項不錯的成果導緻美國、日本與亞洲的台灣、 新加坡和日本的MIM廠接獲不少訂單的機會,MIM 工廠的數量也開始增加。這是電腦與手機行業、半 導體行業與精密機械元件的組合潮流開始,3C產品 (Computer 電腦 , Communication 通信 , Consumer Electronics消費性電子)時代開啟,改變了人類生活 習慣,尤其是大數據的網際網路和電子郵件通訊等, 電子裝置使用耐用的精密機械員元件開始變成重要的 產品設計觀念。
1.3.5 第五個十年 (2011~2018) – 亞洲勢力 崛起、大中華地區稱霸MIM產業
Dr. Q也隨著MIM產業來到人生的第五個十年,在 2011年開始由於蘋果電腦公司投入智慧型手機,單一 機種但著實好用,蘋果手機搖身一變為全球最暢銷的 智慧型手機,講究外觀兼顧耐用要求,蘋果電腦公司經過三代的驗證(約2008~2012期間),最終在產能、 產品精確度與量產穩定的多重挑戰,經由製造公司和 蘋果公司的緊密配合,MIM製程都一一通過考驗, 完成了這樣任務。隨後2013年末,由於美國黑莓機 (Black Berry) 的標牌台灣宏達電 (HTC) 的卡托、以及 大陸白牌手機躍升成為品牌手機(VIVO, OPPO, 華為, 中興、小米等)採用大量的MIM製品如卡托、鏡頭保 護圈以及按鍵等等,在大中華地區開拓了美金約5~8 億元的強勁市場需求,讓亞洲的勢力得以崛起。
在此同時,由於歐美有關MIM製造過程需要的材料、 設備和製造方法專利紛紛到期,勤奮的華人努力的加 入原料粉末、餵料與生產設備、注射成形機的改進與 升級、脫脂與燒結設備,以亞洲大中華地區跳躍式的 MIM產業技術和設備升級,截至本文寫稿為止,亞洲 的MIM產業和產值超過全球一半以上的份額,真是 不容易。
1.4 產品的應用 – 明星產品的回顧與展望
其實在2008~2018年,這些如諾基亞、摩托羅拉、 黑莓、宏達電、蘋果、步步高、歐珀、華為、中興和 小米等公司都曾大量採用MIM零件,Dr. Q在逝去的 歲月與它們一起成長,留下了一些輝煌的紀錄,各位讀者也有同感吧?看看當年採用MIM零件的裝置和 抽屜的中的舊手機,應該都是各位美好的回憶吧!!
1.4.1明星產品的紀錄
先來定義一下什麼是明星產品? (1)有單日數量至少 突破5萬件,(2)連續有一年以上訂單持續,(3)至少 三家以上大型MIM廠聯合供料或是供應給相同的客 戶。
●筆記本電腦用轉軸用凹凸輪 ✓ MIM廠代表:新日興、兆利 ✓ 年代:2005~迄今 ✓材質代表: Fe-2Ni,M2,SKD11,SUS-420J2,SUS-440C ✓ 後加工工藝:滾動研磨、熱處理硬化
在10年前(2007),台灣和大陸江蘇省崑山的筆記本 電腦產業業如日中天,每年以量產1億部筆電的能力 傲視全球,對於筆記本電腦螢幕的開合機構,就需要 使用耐磨損的材料和凹凸輪(Cam)設計,在有限的空 間中使螢幕可以固定在任意角度,如圖1.6所示,即 便到了2018的現在,這些筆電傳軸的凹凸輪設計仍 就依賴著MIM技術製造。
●黑莓機標牌 ✓ MIM廠代表:晟銘電 ✓ 年代:2009~2015停產 ✓ 材質代表:SUS-316L ✓後加工工藝:平面研磨、平面拋光、PVD調色黑莓機在2009年的聲勢,並不亞於蘋果i-phone手 機,尤其它特殊加密的作業系統,是各國企業和政府 願意採用的因素,即便到智慧手機充斥的現在,還有 一群死忠用戶用著帶著一個鍵盤的黑莓機。大部分的 黑莓機標牌採用的是MIM製程,在此之前是用雷射 點焊黏貼金屬沖壓片小點或是黏貼電鑄鎳板,頻繁的 掉落導致黑莓機決定改用MIM製程,同時也包含許 多的內結構件兼具外觀功能的零件採用本製程,帶動 起MIM機構外觀件的風潮。如圖1.7所示。當年Dr. Q與趙育德在晟銘電接單,最高紀錄是完成全球70% 的黑莓標牌訂單。 ■