Във всеки електронен модул - от носимо устройство за проследяване на фитнес до система за управление на батерията на електрическо превозно средство - има скрит слой от компоненти, които никога не се появяват в кадъра на героя на BOM:изрязани-части. Тези прецизно изрязани-уплътнения, изолатори, възглавнички от пяна, самозалепващи ленти и защитни филми определят дали дадено устройство ще издържи тест за падане, ще премине проверка от агенция за безопасност или ще предпази вода и прах от десетилетие на употреба. И все пак за много дизайнерски инженери определянето на щанцовани-компоненти остава закъсняла мисъл - в последната-минутна минута „добавете уплътнение тук“, което води до производствени забавяния и проблеми с пасването.
Това ръководство обяснява какво всъщност представляват-щампованите компоненти, материалите и допустимите отклонения, които имат значение, как взаимодействат сметални куполни превключватели, гъвкави вериги, иавтобусни баровеи инженерните решения, които разделят успешната първа статия от шест{0}}месечното главоболие за квалификация.
Какво представлява-щанцоването в производството на електроника?
Щанцоването е високо-скоростен процес на срязване, който оформя непрекъснати ролки от материал в прецизни плоски части с помощта на персонализирана стоманена-линейка, монтирана в ротационна или плоска преса. При сглобяването на електроника, щанцованите компоненти изпълняват четири основни функции: електрическа изолация, уплътняване от околната среда (вода/прах/EMI), механично омекотяване и запълване на празнини и залепване.
За разлика от шприцованите-пластмасови части, които изискват скъпи инструменти и дълги срокове за изпълнение, щанцованите-части могат да се произвеждат от плоска-плоска или въртяща се матрица за малка част от разходите за инструменти. Това прави щанцоването-предпочитан процес за електроника с малък{5}}до-среден обем, където е необходима персонализирана геометрия, но инструментите за леене под налягане не могат да бъдат оправдани.
Палитрата от материали: какво всъщност определяте
Повечето щанцовани части в електрониката са изградени от едно от петте семейства материали. Всеки има различни електрически, термични и механични свойства, които водят до избора.
1. Полиимидни (каптонови) филми.Златният стандарт за високо{0}}температурна електрическа изолация. Полиимидът издържа на непрекъсната употреба до 200 градуса, има отлична диелектрична якост и остава стабилен по отношение на размерите си чрез повторно запояване. Обикновено се използва катоелектроизолационен листвърху следи от високо-напрежение или между клетките на батерията и шасито. Дебелините варират от 12,5 μm до 125 μm.
2. PET (полиестерни) фолиа.По-ниска цена от полиимида, с добра електрическа изолация и механична издръжливост. PET обикновено се използва като основен носител закуполни листови масиви- филмът, който държи индивидуалнометални куполипри регистрация и осигурява адхезивния интерфейс към печатната платка. Работи удобно до ~120 градуса, което е достатъчно за повечето профили за преформатиране на потребителска електроника.
3. Пенопласти (PU, PE, акрил).Полиуретановата и полиетиленова пяна осигуряват омекотяване, запълване на празнини и акустично или EMI уплътнение. PE пяната със затворени-клетъчни клетки е устойчива на абсорбиране на влага; PU пяната с отворени-клетъчни клетки съответства на неправилни повърхности. Ленти от акрилна пяна - като 3M VHB еквиваленти - се използват, когато се изисква структурно свързване между пластмаса и метал без крепежни елементи. Вижте този на Shanyoщанцоване-на пянадиапазон за типични приложения.
4. Залепващи ленти (акрилни, силиконови, гумени).Чувствителните-на натиск лепила (PSA) са ламинирани върху-изрязани части, за да се даде възможност за отлепване-и-сглобяване. Акрилните лепила предлагат най-добра-ефективност във всички области (температура, UV, срязване); силиконовите лепила се използват върху ниско-повърхностни-енергийни субстрати като силикони и прахово-покрити пластмаси; гумените лепила са евтин-опция за временна употреба или употреба на закрито. Theщанцо-залепваща лентафамилията продукти покрива повечето нужди на PSA.
5. Материали,-свързани с батериите.За електромобили и потребителски батерийни пакети включват-щамповани компонентиизрязване-на автомобилна батериячасти - изолатори на шини, дистанционни елементи за клетки, -огнезащитни бариери (фолио с пълнеж от слюда или керамика-) и вентилационни уплътнения. Тези материали трябва да отговарят на рейтингите на запалимост UL 94 V-0 и да оцелеят при температури на топлинно изпускане за определени прозорци на оцеляване.
| Материал | Макс. темп | Диелектрична якост | Типична употреба |
|---|---|---|---|
| Полиимид (Каптон) | 200 градуса + | ~280 kV/mm | Високо{0}}температурна изолация, бариери за батерии |
| PET фолио | 120 градуса | ~160 kV/mm | Носител на куполна решетка, маскиране |
| PE пяна | 80 градуса | ~30 kV/mm | Уплътнения, амортизация, уплътнение |
| Лента от акрилна пяна | 150 градуса | ~20 kV/mm | Структурно залепване, монтаж |
Допустими отклонения: какво всъщност означава „прецизност“.
Една от най-честите грешки при посочване на щанцовани-части е третирането на допустимото отклонение като закъснение. При плоско или ротационно щанцоване, достижимият толеранс зависи от дебелината на материала, конструкцията на матрицата и ширината на лентата:
- Стандартен толеранс:±0,2 mm за части под 50 mm в общ размер
- Толеранс на точност:±0,1 mm възможно за тънки филми (под 0,2 mm) със стоманени-правилни матрици
- Строга толерантност:±0,05 mm постижими само с химически ецвани матрици или лазерно рязане и обикновено запазени за изключително тънки, малки елементи
Когато изрязаните-части са проектирани да взаимодействат сщракащи куполина печатна платка - като дистанционен слой в куполен масив - съгласуването между -изрязания изрез и местоположението на купола е критично. Толеранс от ±0,2 mm, който изглежда щедър, може да накара дистанционера да покрие частично контактната зона на купола, променяйки тактилното усещане или предотвратявайки щракането на купола. Ето защо доставчиците на интегрирани куполни масиви като Shanyo проектират щанцо-и купола заедно, а не като отделни компоненти.
Как щанцо-взаимодействат с други компоненти
Изрязаните-части рядко работят сами. Техният дизайн пряко влияе върху производителността на съседните компоненти в стека-нагоре:
С метални куполи и куполни масиви.PET носещото фолио, което държи aкуполен листов масивсамо по себе си е щанцована-част. Лепилото върху фолиото трябва да се пренесе чисто върху печатната платка, без да оставя остатъци, а изрязаните отвори трябва да са подравнени с центровете на купола в рамките на ±0,15 mm. Неправилното центриране причинява-щраквания извън центъра, непостоянна сила на задействане и преждевременна умора на купола.
С гъвкави печатни платки. FPC възличесто изискват лепилни -усилватели (полиимид или FR-4) в зоните на съединителите, за да се предотврати умората при огъване. Тези усилващи елементи са изрязани-и ламинирани към FPC покритието. Изборът на лепило трябва да е съвместим с покриващия материал FPC - използването на грешен PSA може да причини разслояване по време на огъване.
С шини и батерийни модули. Медни шинив батериите за EV изискват изолационни филми, които покриват шината, с изключение на заваръчните шевове и интерфейсите на болтовете. Тези изолационни фолиа са лазерно- или щанцова-с прецизни отвори за заваръчни сонди и отвори за болтове. Фолиото трябва да издържа на температурите на процеса на ултразвуково заваряване от 120–150 градуса, без да се свива или деградира.
Често срещани грешки в дизайна
Грешка 1: Посочване на "Kapton" без лепило.Голият полиимиден филм няма лепило. Ако вашата щанцована-част трябва да се залепи към печатна платка, имате нужда от полиимидсопределен PSA (акрил или силикон), дебелина на облицовката и ниво на адхезия. „Каптонова лента“ в главата на инженера е много различен материал от „12,5 μm полиимид с 25 μm акрилен PSA върху 50 μm синя PET облицовка“.
Грешка 2: Пренебрегване на подложката.Изрязаните -части се изпращат върху освобождаваща подложка (обикновено PET или пергамин). Дебелината на облицовката влияе върху начина, по който частта се захваща при автоматизирано сглобяване. Част, предназначена за вакуумно прихващане, се нуждае от обшивка, която не се разтяга или разкъсва; ръчно{3}}сглобената част може да използва по-евтина хартиена подложка.
Грешка 3: Под-посочване на живота на матрицата.Въртяща се стоманена -линейка в тънък PET издържа приблизително 500 000–1 000 000 отпечатъка. За производствени обеми над това, трябва да посочите матрица от закалена стомана или план за заточване на матрицата. Ако поръчате 5 милиона единици със стандартна матрица, инструментът ще се износи по време на-работа, причинявайки отклонение на размерите.
Грешка 4: Няма валидиране на проба преди инструментална екипировка.Изрязаните-части са евтини за прототипиране, но скъпи за пре-инструмент. Винаги потвърждавайте геометрията, лепилната лепилка и пасвайте в действителния монтажен стек-с водна-или лазерно-рязани проби, преди да се ангажирате със стоманени-инструменти.
Работа с доставчик-на щанцоване
Добрият доставчик-на щанцоване прави повече от изрязване на вашия файл за печат. Те трябва да прегледат дизайна ви за производственост: минимални размери на елементите, радиуси на ъглите (вътрешните радиуси трябва да са поне половината от дебелината на материала, за да се избегне разкъсване), покритие с лепило върху малки елементи и опции за облицовка. ПриШаньо, групата-die cut работи заедно секипи за щамповане и монтажза да се гарантира, че изрязаните-части, куполните масиви и FPC всички пасват на един и същ механичен стек-нагоре -, елиминирайки проблема „изглеждаше добре на хартия, но не се побира в корпуса“.
Инженерните екипи, които оценяват -щанцованите материали за предстоящи програми, трябва да поискат пакет с проба, който включва конкретните дебелини на филма, лепила и плътности на пяната, които се разглеждат. Физическите проби ви позволяват да тествате лепливостта, съвместимостта и -качеството на изрязания ръб -, всички от които е невъзможно да се прецени от лист с данни.
Shanyo Precision Electronics произвежда щанцовани-компоненти по поръчка,щанцо-залепваща лента, дунапренови уплътнения, изолационни фолиа, икомпоненти на батерийния модулв Кингдао, Китай. С-фирмени ротационни и плоски преси за щанцоване-, ламиниране в чисти помещения и инженерна поддръжка от DFM преглед чрез масово производство, Shanyo обслужва автомобилни, медицински, потребителска електроника и промишлени производители на оригинално оборудване по целия свят. Посететесвържете се с насза да обсъдим вашите-изисквания за изрязване.
