Dziś jest piątek, 6 grudzień 2019 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.8566 -0.21% 1EUR 4.2777 -0.04% 1GBP 5.0651 +0.4%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Reklama

Aktualności
72 edycja Seminarium dla Służb Utrzymania Ruchu - Kielce - Relacja
więcej
Produkcja w Polsce w kontekście Czwartej Rewolucji Przemysłowej
więcej
Nowy cykl szkoleń praktycznych związanych z programowaniem sterowników marki Siemens
więcej
32 edycja targów Energetab 2019 juz za cztery tygodnie
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
12 grudzień 2019
XII EDYCJA SEMINARIUM Z ZAKRESU "Eksploatacji urządzeń elektrycznych w strefach zagrożenia wybuchem Ex ATEX" 
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
31 październik 2012.

Kompnenty trójwymiarowe szansą na obniżkę kosztów urządzeń elektronicznych

Kompnenty trójwymiarowe szansą na obniżkę kosztów urządzeń elektronicznych

Systemy LDS (Laser Direct Structuring) są wykorzystywane od lat do efektywnego kosztowo produkowania małych serii trójwymiarowych detali z tworzyw sztucznych z naniesionymi połączeniami elektrycznymi (MID - Molded Interconnect Devices). Nowe urządzenie produkcyjne Fusion 3D firmy LPKF jest przeznaczone do takich zastosowań i w porównaniu do starszych wersji zapewnia o jedną trzecią krótszy czas wykonywania detali MID i o tyle samo obniża koszty ich wytwarzania. Dzięki temu znacznie poszerzył się zakres zastosowań, sięgając aplikacji wielkoseryjnych.

W przypadku urządzeń elektronicznych i mechatronicznych od lat obowiązuje ten sam trend rozwojowy - kolejne wersje muszą być coraz mniejsze i jednocześnie być bardziej funkcjonalne i złożone.

W przypadku samochodów wzrost złożoności odbywa się głównie poprzez dodawanie kolejnych czujników i obwodów kontrolnych. Wraz z nimi coraz bardziej złożone staje się okablowanie i finalnie całość zajmuje coraz więcej cennego miejsca, którego nigdy w samochodzie nie ma zbyt wiele. Kolejne wiązki, czujniki, sterowniki, elementy wykonawcze powiększają też masę pojazdu, co ma niekorzystny wpływ na wiele czynników, m.in. na zużycie paliwa. Masa wiązek kablowych w samochodzie BMW serii 3 to około 30 kg, więc jest na tyle dużo, aby przekonać, że ma to realne przełożenie na koszty produkcji i eksploatacji.


Kolejne kroki powstawania MID. od plastikowej wytłoczki po działający układ

W wielu innych branżach producenci elektroniki są pod nieustanną presją zmuszającą ich do ciągłego wprowadzania na rynek nowych produktów, w coraz krótszych okresach, po to, aby utrzymywać swoją pozycję względem konkurencji. Kolejne wersje produktów muszą się pozytywnie odróżniać od innych i być wystarczająco zaawansowane technologicznie. W ten sposób producenci elektroniki w naturalny sposób interesują się technologiami takimi jak MID (Molded Interconnect Devices), które zapewniają wyjątkową wysoką funkcjonalność i dają możliwość zintegrowania całego procesu wytwarzania urządzeń w jednym miejscu. Taka integracja również przyczynia się do dalszego skrócenia cyklu produkcyjnego, co jest dodatkową korzyścią.

Czym jest MID?


Promień lasera wyrównuje i aktywuje strukturę polmeru (po lewej), przekształcajac ja w warstwę metalizacji ( po prawej)

Technologia MID pozwala na integrację obwodów elektronicznych bezpośrednio wewnątrz trójwymiarowych plastikowych elementów (obudów) w sposób zajmujący minimalną ilość miejsca. Dzięki temu komponenty elektroniczne zostają elegancko wkomponowane w konstrukcję mechaniczną i stają się ich niewydzieloną mechanicznie częścią, co znakomicie oszczędza miejsce. Taka integracja zmniejsza także liczbę wymaganych podzespołów, usuwa szereg pośrednich cykli produkcyjnych, tworząc tańsze i o wyższej jakości komponenty finalne.
Jest wiele metod pozwalających na integrację obwodów elektronicznych wewnątrz plastikowych detali. Przykładem może być prasowanie na gorąco, które wykorzystuje się do nakładania cienkiej elastycznej folii miedzianej na element plastikowy. Pokryty folią miedzianą detal ma następnie usuwany jej nadmiar tak, aby całość stworzyła mozaikę połączeń podobną do płytki drukowanej. Metoda jest prosta, ale usuwanie miedzi z powierzchni trójwymiarowych nie jest łatwe i nie zapewnia wysokiej gęstości połączeń.
Inną metodą tworzenia mozaiki połączeń na plastikowych detalach jest dwuskładnikowa metoda formowania wtryskowego. Najpierw nakładany jest polimer stanowiący nośnik, a następnie nakładany jest drugi polimer przewodzący, ale tylko w tych obszarach, gdzie przewodzące ścieżki mają być zlokalizowane. Metoda ta zapewnia dobre parametry pokrywania plastikowych detali mozaiką połączeń, ale jest skomplikowana i droga. Za jej pomocą trudno też tworzyć mozaikę o dużym upakowaniu cienkich ścieżek. Innym negatywnym czynnikiem jest to, że obie opisane metody produkcji obwodów drukowanych na detalach plastikowych 3D nie zapewniają dużej wydajności, wymaganej do tego, aby mogły być stosowane przez firmy działające na rynkach masowych. Przygotowanie narzędzi do prasowania folii lub masek dla polimeru też jest czasochłonne i zabiera około 2 miesięcy.

Opracowanie firmy LPKF


Mozaika obwodu może być dowolnie zmieniana w komputerze i natychmiast przenoszona na element

Wielu producentów urządzeń technologicznych liczy, że wady tradycyjnych metod tworzenia mozaiki połączeń 3D uda się przezwyciężyć za pomocą laserów, tak jak stało się to również w innych branżach techniki. Dają one możliwość usuwania warstw metalu z naprasowanej folii lub aktywacji fotomaski przed procesem wytrawiania chemicznego, niemniej na dużych obszarach folii ich wydajność znacząco spada.  Opatentowana przez firmę  LPKF  metoda Laser Direct Structuring (LDS) jest pozbawiona wielu wymienionych wad, zarówno technicznych, jak i ekonomicznych. Opiera się ona na wykorzystaniu polimeru termoplastycznego domieszkowanego polimerem metalicznym aktywowanym przez laser. Laser zmienia strukturę polimeru metalicznego, łącząc rozproszone drobiny metalu tak, że staje się on przewodzącą ścieżką. W ten sposób za pomocą lasera można tworzyć mozaikę ścieżek o wysokiej gęstości. W ramach polimeru metalizowanego dostępne są wersje z miedzią, niklem i złotem.
Sposób ten pozwala na skorzystanie z najważniejszych zalet obróbki laserowej: szybkości, precyzji, elastyczności. Gdy w układzie połączeń coś trzeba zmienić, wystarczy zmienić plik z danymi. Ponieważ nie ma konieczności przygotowywania narzędzi do produkcji, na przykład stempli do zaprasowywania folii laminatu, koszty produkcji są niskie przy pojedynczych sztukach tak samo jak przy dużych seriach.
Metoda LDS jest już wykorzystywana w wielu aplikacjach, czego przykładem mogą być struktury antenowe w telefonach komórkowych, PDA i laptopach. Inne udane wdrożenia pojawiły się w sprzęcie medycznym, przemysłowych czujnikach ciśnienia, a także w motoryzacji.


artykuł ukazał się w magazynie Elektronik numer 7/2012.
Źródło: SE Spezial - Electronic
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  promienniki podczerwieni
Copyright © Energoelektronika.pl