W każdym podzespole elektronicznym -, od urządzenia do monitorowania kondycji do noszenia po system zarządzania akumulatorem pojazdu elektrycznego -, znajduje się ukryta warstwa komponentów, które nigdy nie pojawiają się na bohaterskim zdjęciu BOM:części wycinane-. Te precyzyjnie-wycięte uszczelki, izolatory, poduszki piankowe, taśmy samoprzylepne i folie ochronne decydują o tym, czy urządzenie przetrwa próbę upuszczenia, przejdzie kontrolę agencji ds. bezpieczeństwa lub będzie chroniło przed wodą i kurzem przez dekadę użytkowania. Jednak dla wielu inżynierów-projektantów określenie-komponentów wycinanych matrycowo pozostaje kwestią przemyślenia- w ostatniej-momencie „dodania tutaj uszczelki”, co prowadzi do opóźnień w produkcji i problemów z dopasowaniem.
W tym przewodniku wyjaśniono, czym tak naprawdę-są komponenty wycinane, jakie materiały i tolerancje mają znaczenie oraz jak ze sobą współdziałająmetalowe przełączniki kopułkowe, elastyczne obwody, Ibary autobusoweoraz decyzje techniczne, które oddzielają udany pierwszy artykuł od sześciomiesięcznego-miesięcznego bólu głowy związanego z kwalifikacją.
Co to jest wykrawanie-w produkcji elektroniki?
Wykrawanie-to proces-wysokiej prędkości ścinania, który kształtuje ciągłe rolki materiału w precyzyjne płaskie części za pomocą niestandardowej stalowej matrycy-montowanej w prasie obrotowej lub płaskiej. W montażu elektroniki elementy wycinane-spełniają cztery podstawowe funkcje: izolację elektryczną, uszczelnienie środowiskowe (woda/kurz/EMI), amortyzację mechaniczną i wypełnianie szczelin oraz mocowanie klejem.
W przeciwieństwie do-formowanych wtryskowo części z tworzyw sztucznych, które wymagają drogich narzędzi i długich terminów realizacji, części-wykrawane metodą matrycową można wytwarzać z płaskiego-stojaka lub matrycy obrotowej za ułamek kosztów oprzyrządowania. To sprawia, że-wykrawanie matrycowe jest preferowanym procesem w przypadku elektroniki o małej-i-średniej objętości, gdzie wymagana jest niestandardowa geometria, ale nie można uzasadnić stosowania narzędzi do formowania wtryskowego.
Paleta materiałów: co właściwie określasz
Większość-części wycinanych w elektronice zbudowana jest z jednej z pięciu rodzin materiałów. Każdy z nich ma odrębne właściwości elektryczne, termiczne i mechaniczne, które wpływają na wybór.
1. Folie poliimidowe (Kapton).Złoty standard izolacji elektrycznej-w wysokich temperaturach. Poliimid jest odporny na ciągłe użytkowanie do 200 stopni, ma doskonałą wytrzymałość dielektryczną i pozostaje stabilny wymiarowo dzięki lutowaniu rozpływowemu. Jest powszechnie używany jakoarkusz izolacji elektrycznejnad ścieżkami-wysokiego napięcia lub pomiędzy ogniwami akumulatora a podwoziem. Grubości wahają się od 12,5 µm do 125 µm.
2. Folie PET (poliestrowe).Niższy koszt niż poliimid, z dobrą izolacją elektryczną i wytrzymałością mechaniczną. PET jest zwykle używany jako nośnik podstawowyukłady arkuszy kopułowych- film, który trzyma w napięciukopuły metalowew rejestracji i zapewnia interfejs klejący do płytki drukowanej. Działa komfortowo do ~120 stopni, co jest wystarczające dla większości profili rozpływu elektroniki użytkowej.
3. Pianki (PU, PE, akryl).Pianki poliuretanowe i polietylenowe zapewniają amortyzację, wypełnienie szczelin oraz uszczelnienie akustyczne lub EMI. Pianka PE o zamkniętych-komórkach jest odporna na wchłanianie wilgoci; Pianka PU o otwartych-komórkach dopasowuje się do nieregularnych powierzchni. Taśmy z pianki akrylowej -, takie jak odpowiedniki 3M VHB -, są stosowane tam, gdzie wymagane jest łączenie strukturalne pomiędzy tworzywami sztucznymi i metalami bez elementów złącznych. Zobacz Shanyopianka wycinana-zakres dla typowych zastosowań.
4. Taśmy klejące (akrylowe, silikonowe, gumowe).Kleje-wrażliwe na nacisk (PSA) są laminowane w celu uzyskania-wyciętych części, co umożliwia montaż odrywany-i-sztyftu. Kleje akrylowe zapewniają najlepsze-działanie pod każdym względem (temperatura, promieniowanie UV, ścinanie); kleje silikonowe są stosowane na podłożach-powierzchniowych-energetycznych, takich jak silikony i tworzywa sztuczne-powlekane proszkowo; kleje kauczukowe to tania-opcja do użytku tymczasowego lub w pomieszczeniach zamkniętych. Thewycinana taśmą klejącą-rodzina produktów pokrywa większość potrzeb PSA.
5. Materiały-związane z baterią.W przypadku akumulatorów do pojazdów elektrycznych i konsumenckich uwzględniane są-wycinane elementyCięcie matrycowe do akumulatorów samochodowych-części - izolatory szyn zbiorczych, przekładki ogniw,-bariery ognioodporne (folie wypełnione miką lub-ceramiką) i uszczelki otworów wentylacyjnych. Materiały te muszą spełniać wymagania palności UL 94 V-0 i przetrwać niekontrolowane temperatury termiczne w określonych oknach przetrwania.
| Tworzywo | Maksymalna temperatura | Wytrzymałość dielektryczna | Typowe zastosowanie |
|---|---|---|---|
| Poliimid (Kapton) | 200 stopni + | ~280 kV/mm | Izolacja wysokotemperaturowa-, bariery akumulatorowe |
| Folia PET | 120 stopni | ~160 kV/mm | Nośnik kopułkowy, maskujący |
| Pianka PE | 80 stopni | ~30 kV/mm | Uszczelki, amortyzacja, uszczelnienie |
| Taśma z pianki akrylowej | 150 stopni | ~20 kV/mm | Klejenie strukturalne, montaż |
Tolerancje: co właściwie oznacza „precyzja”.
Jednym z najczęstszych błędów przy określaniu-części wykrawanych jest traktowanie tolerancji po namyśle. W przypadku sztancowania płaskiego lub obrotowego-osiągalna tolerancja zależy od grubości materiału, konstrukcji matrycy i szerokości wstęgi:
- Standardowa tolerancja:±0,2 mm dla części o wymiarach całkowitych poniżej 50 mm
- Tolerancja precyzji:Możliwa ±0,1 mm w przypadku cienkich folii (poniżej 0,2 mm) ze stalowymi-matrycami
- Ścisła tolerancja:±0,05 mm osiągalne tylko przy użyciu matryc trawionych chemicznie lub cięcia laserowego i zwykle zarezerwowane dla wyjątkowo cienkich, małych elementów
Kiedy części-wycinane są zaprojektowane tak, aby współdziałały z nimizatrzaskowe kopułyna płytce drukowanej - takiej jak warstwa dystansowa w układzie kopułkowym - dopasowanie pomiędzy-wyciętym wycięciem a lokalizacją kopuły jest krytyczne. Tolerancja ±0,2 mm, która wydaje się duża, może spowodować, że element dystansowy częściowo zakryje obszar styku kopułki, zmieniając wrażenia dotykowe lub uniemożliwiając przeskoczenie kopułki. Właśnie dlatego dostawcy zintegrowanych matryc kopułkowych, tacy jak Shanyo, projektują-wykrojnik i kopułkę razem, a nie jako oddzielne komponenty.
Jak-wycięcia matrycy wchodzą w interakcję z innymi komponentami
Części wycinane- rzadko działają samodzielnie. Ich projekt bezpośrednio wpływa na wydajność sąsiadujących komponentów-stosu:
Z metalowymi kopułami i układami kopuł.Folia nośna PET, która utrzymujeukład arkuszy kopułowychsam w sobie jest-wyciętą częścią. Klej na folii musi gładko przylegać do płytki drukowanej, nie pozostawiając śladów, a wycięte otwory muszą pokrywać się ze środkami kopuły z dokładnością ±0,15 mm. Niewspółosiowość powoduje-klikanie niecentralnie, nierówną siłę uruchamiania i przedwczesne zmęczenie kopułki.
Z elastycznymi obwodami drukowanymi. Zespoły FPCczęsto wymagają klejonych-usztywnień (poliimidowych lub FR-4) w obszarach połączeń, aby zapobiec zmęczeniu spowodowanemu zginaniem. Te usztywniacze są-wycinane i laminowane z powłoką FPC. Wybór kleju musi być zgodny z materiałem wierzchnim FPC – użycie niewłaściwego PSA może spowodować rozwarstwienie podczas zginania.
Z szynami zbiorczymi i modułami akumulatorowymi. Miedziane szyny autobusowew zestawach akumulatorów EV wymagają folii izolacyjnych pokrywających szynę zbiorczą, z wyjątkiem połączeń spawanych i śrubowych. Te folie izolacyjne są wycinane laserowo- lub-wykrojnikiem i mają precyzyjne otwory na sondy spawalnicze i otwory na śruby. Folia musi wytrzymywać temperatury procesowe zgrzewania ultradźwiękowego wynoszące 120–150 stopni bez kurczenia się i degradacji.
Typowe błędy projektowe
Błąd 1: Określanie „Kapton” bez kleju.Goła folia poliimidowa nie zawiera kleju. Jeśli Twoja-wycięta część musi przykleić się do płytki drukowanej, potrzebujesz poliimiduzokreślony PSA (akryl lub silikon), grubość podkładu i poziom przyczepności. „Taśma Kaptonowa” w głowie inżyniera to zupełnie inny materiał niż „poliimid 12,5 µm z 25 µm akrylowym PSA na niebieskiej wyściółce PET o grubości 50 µm”.
Błąd 2: Ignorowanie linijki.Części wycinane-są dostarczane na folii zabezpieczającej (zwykle PET lub szkło). Grubość wykładziny wpływa na sposób chwytania części w zautomatyzowanym montażu. Część przeznaczona do odbioru próżniowego wymaga wykładziny, która nie rozciąga się ani nie rozrywa; do ręcznie-montowanej części można zastosować tańszą papierową wyściółkę.
Błąd 3: Nie-określono trwałości matrycy.Obrotowa stalowa matryca-z cienkiego PET wytrzymuje około 500 000–1 000 000 wycisków. W przypadku większych wielkości produkcji należy określić matrycę ze stali hartowanej lub zaplanować ostrzenie matrycy. Jeśli zamówisz 5 milionów sztuk ze standardową matrycą, narzędzie zużyje się w połowie-okresu, powodując dryft wymiarowy.
Błąd 4: Brak walidacji próbki przed obróbką.Części wycinane-są tanie w prototypowaniu, ale drogie w-ponownej obróbce. Zawsze sprawdzaj geometrię, przyczepność kleju i dopasowuj rzeczywisty stos-zestawu za pomocą próbek-wyciętych strumieniem wody lub laserem-przed przystąpieniem do stosowania narzędzi-stalowych.
Współpraca z dostawcą-wykrojników
Dobry dostawca-wykrojników zajmuje się czymś więcej niż tylko wycinaniem pliku do druku. Powinni sprawdzić projekt pod kątem wykonalności: minimalne rozmiary elementów, promienie naroży (promienie wewnętrzne powinny wynosić co najmniej połowę grubości materiału, aby uniknąć-rozdarcia), pokrycie klejem drobnych elementów i opcje wykładziny. Na Shanyo, grupa-wykrojników współpracuje zzespoły tłoczące i montażoweaby mieć pewność, że-wycinane części, układy kopuł i elementy FPC pasują do tego samego układu mechanicznego-up-, eliminując problem „wygląda dobrze na papierze, ale nie mieści się w obudowie”.
Zespoły inżynierów oceniające-materiały wycinane na potrzeby nadchodzących programów powinny poprosić o pakiet próbny zawierający brane pod uwagę grubości folii, kleje i gęstości pianek. Próbki fizyczne umożliwiają przetestowanie przyczepności, zgodności i-jakości krawędzi cięcia -, a wszystkich tych parametrów nie da się ocenić na podstawie arkusza danych.
Shanyo Precision Electronics produkuje niestandardowe-wycinane komponenty,wykrojniki taśmy klejącej-, uszczelki piankowe, folie izolacyjne, Ielementy modułu akumulatorowegow Qingdao w Chinach. Dzięki-własnym rotacyjnym i płaskim matrycom-prasom wykrawającym, laminacji w pomieszczeniach czystych i wsparciu inżynieryjnemu od przeglądu DFM po masową produkcję, Shanyo obsługuje producentów OEM z branży motoryzacyjnej, medycznej, elektroniki użytkowej i przemysłowej na całym świecie. Odwiedzaćskontaktuj się z namiaby omówić Twoje-wymagania dotyczące wycinania.
