În fiecare ansamblu electronic - de la un tracker de fitness purtabil până la sistemul de gestionare a bateriei unui vehicul electric - există un strat ascuns de componente care nu apar niciodată în imaginea eroului BOM:piese tăiate-. Aceste garnituri, izolatori, perne de spumă, benzi adezive și folii de protecție decupate cu precizie-determină dacă un dispozitiv supraviețuiește unui test de cădere, trece printr-o examinare a agenției de siguranță sau ține apa și praful departe peste un deceniu de utilizare. Cu toate acestea, pentru mulți ingineri de proiectare, specificarea-componentelor tăiate rămâne o idee ulterioară - un moment de ultim-minut „adăugați o garnitură aici”, care duce la întârzieri de producție și probleme de montare.
Acest ghid explică ce sunt de fapt componentele tăiate-, materialele și toleranțele care contează, cum interacționează acestea cuîntrerupătoare cu dom metalic, circuite flexibile, șiautobuzeși deciziile de inginerie care separă un prim articol de succes de o durere de cap de șase-luni.
Ce este matrița-în producția de electronice?
Tăierea cu matriță este un proces de forfecare cu viteză mare-care modelează rulouri continue de material în părți plate precise folosind o matriță de oțel-personalizată montată într-o presă rotativă sau plată. În asamblarea electronicelor, componentele-decupate cu matriță îndeplinesc patru funcții de bază: izolarea electrică, etanșarea mediului (apă/praf/EMI), amortizarea mecanică și umplerea golurilor și atașarea adeziv.
Spre deosebire de piesele din plastic turnate prin injecție-care necesită scule scumpe și timpi lungi de livrare, piesele-decupate pot fi produse dintr-un strat plat-sau matriță rotativă pentru o fracțiune din costul sculei. Acest lucru face ca matrița să fie procesul preferat pentru electronicele cu volum mic-și-de volum mediu, unde este nevoie de geometrie personalizată, dar sculele de turnare prin injecție nu pot fi justificate.
Paleta de materiale: ceea ce specificați de fapt
Cele mai multe-piese matrițate din electronice sunt construite dintr-una din cele cinci familii de materiale. Fiecare are proprietăți electrice, termice și mecanice distincte care conduc la selecție.
1. Filme de poliimidă (Kapton).Standardul de aur pentru-izolarea electrică la temperatură înaltă. Poliimida rezistă la utilizarea continuă până la 200 de grade, are o rezistență dielectrică excelentă și rămâne stabilă dimensional prin lipirea prin reflow. Este folosit în mod obișnuit ca unfoaie de izolație electricăpeste urme de-tensiuni înalte sau între celulele bateriei și șasiu. Grosimile variază de la 12,5 μm la 125 μm.
2. Pelicule PET (poliester).Cost mai mic decât poliimida, cu izolație electrică bună și duritate mecanică. PET-ul este de obicei folosit ca suport de bază pentrumatrice de foi de dom- filmul care ține individualcupole metaliceîn înregistrare și oferă interfața adezivă la PCB. Funcționează confortabil până la ~120 de grade, ceea ce este suficient pentru majoritatea profilurilor de recirculare a electronicelor de consum.
3. Spume (PU, PE, acril).Spuma poliuretanică și polietilenă asigură amortizare, umplere a golurilor și etanșare acustică sau EMI. Spuma PE cu celule închise-rezistă la absorbția umidității; spuma PU cu celule deschise-se conformează suprafețelor neregulate. Benzile din spumă acrilică -, cum ar fi echivalentele 3M VHB -, sunt utilizate acolo unde este necesară legarea structurală între materiale plastice și metale fără elemente de fixare. Vezi pe a lui Shanyotăiat-spumăgamă pentru aplicații tipice.
4. Benzi adezive (acrilice, silicon, cauciuc).Adezivii-sensibili la presiune (PSA) sunt laminati pentru a-piesele tăiate cu matriță pentru a permite asamblarea-și lipirea-. Adezivii acrilici oferă cele mai bune-performanțe (temperatură, UV, forfecare); adezivii siliconici sunt utilizați pe substraturi cu energie redusă-de suprafață-cum ar fi siliconii și materialele plastice acoperite cu pulberi-; adezivii de cauciuc sunt o opțiune cu cost redus-pentru utilizare temporară sau în interior. Thebandă adezivă tăiată-familia de produse acoperă majoritatea nevoilor PSA.
5. Materiale-conexe bateriei.Pentru bateriile de vehicule electrice și de consumator, includ-componentele tăiatebaterie de automobile tăiat-piese - izolatoare de bare colectoare, distanțiere pentru celule, bariere-ignifuge (filme umplute cu mica sau ceramică-) și garnituri de aerisire. Aceste materiale trebuie să îndeplinească cotele de inflamabilitate UL 94 V-0 și să supraviețuiască temperaturilor de evadare termică pentru ferestre de supraviețuire definite.
| Material | Temp. max | Rezistenta dielectrica | Utilizare tipică |
|---|---|---|---|
| Poliimidă (Kapton) | 200 de grade + | ~280 kV/mm | Izolație la temperatură ridicată, bariere pentru baterie |
| Film PET | 120 de grade | ~160 kV/mm | Suport pentru matrice cu dome, mascare |
| Spumă PE | 80 de grade | ~30 kV/mm | Garnituri, amortizare, etanșare |
| Bandă de spumă acrilică | 150 de grade | ~20 kV/mm | Lipire structurală, asamblare |
Toleranțe: Ce înseamnă de fapt „Precizie”.
Una dintre cele mai frecvente greșeli la specificarea pieselor tăiate-pentru tăiere este tratarea toleranței ca pe o idee ulterioară. La tăierea cu matriță plată sau rotativă-, toleranța realizabilă depinde de grosimea materialului, construcția matriței și lățimea benzii:
- Toleranta standard:±0,2 mm pentru piesele cu dimensiunea totală sub 50 mm
- Toleranta de precizie:±0,1 mm posibil pentru folii subțiri (sub 0,2 mm) cu matrițe-de oțel
- Toleranță strânsă:±0,05 mm realizabil numai cu matrițe gravate chimic sau tăiere cu laser și, de obicei, rezervat pentru caracteristici extrem de subțiri, mici
Când piese-tăiate sunt concepute pentru a interfața cucupole snappe un PCB -, cum ar fi un strat distanțier într-o matrice de dom -, înregistrarea între decupajul matriței-decupat și locația domului este critică. O toleranță de ±0,2 mm care pare generoasă poate face ca distanțierul să acopere parțial zona de contact a domului, schimbând senzația tactilă sau împiedicând domul să se spargă. Acesta este motivul pentru care furnizorii integrati de matrice de domuri, cum ar fi Shanyo, proiectează matrița- și domul împreună, nu ca componente separate.
Cum interacționează Die-Cuts cu alte componente
Piesele-tăiate funcționează rar singure. Designul lor afectează direct performanța componentelor învecinate din stiva-up:
Cu domuri metalice și matrice de cupole.Filmul purtător PET care deține amatrice de foi de domeste în sine o piesă-tăiată. Adezivul de pe film trebuie să se transfere curat pe PCB, fără a lăsa reziduuri, iar găurile decupate trebuie să se alinieze cu centrele domului în ±0,15 mm. Alinierea greșită provoacă clicuri-decentrate, forță de acționare inconsecventă și oboseală prematură a domului.
Cu circuite imprimate flexibile. ansambluri FPCnecesită adesea elemente de rigidizare-adezive (poliimidă sau FR-4) în zonele conectorilor pentru a preveni oboseala prin flexibilitate. Aceste rigidizări sunt tăiate-și laminate pe stratul de acoperire FPC. Alegerea adezivului trebuie să fie compatibilă cu materialul de acoperire FPC - utilizarea unui PSA greșit poate provoca delaminare în timpul flexiei.
Cu bare colectoare și module de baterie. Bare de cupruîn pachetele de baterii EV necesită folii de izolare care acoperă bara de distribuție, cu excepția interfețelor de sudură și șuruburi. Aceste folii de izolare sunt tăiate cu laser- sau matrița-, cu deschideri precise pentru sondele de sudură și găurile pentru șuruburi. Filmul trebuie să reziste la temperaturile de proces de 120-150 de grade ale sudării cu ultrasunete fără a se micșora sau degrada.
Greșeli comune de proiectare
Greșeala 1: specificarea „Kapton” fără adeziv.Folia goală de poliimidă nu are adeziv. Dacă piesa ta-tăiată trebuie să se lipească de un PCB, aveți nevoie de poliimidăcuun PSA specificat (acrilic sau silicon), grosimea căptușelii și nivelul de aderență. „Banda Kapton” din capul unui inginer este un material foarte diferit de „poliimidă de 12,5 μm cu PSA acrilic de 25 μm pe căptușeală PET albastră de 50 μm”.
Greșeala 2: Ignorarea căptușelii.Piesele-decupate sunt expediate pe o căptușeală de degajare (de obicei PET sau glassine). Grosimea căptușelii afectează modul în care piesă este preluată în asamblarea automată. O piesă concepută pentru preluarea cu vid are nevoie de o căptușeală care să nu se întindă sau să rupă; o piesă-asamblată manual poate folosi o căptușeală de hârtie mai ieftină.
Greșeala 3: sub-specificarea vieții morții.O matriță rotativă-de oțel din PET subțire durează aproximativ 500.000–1.000.000 de afișări. Pentru volume de producție mai mari decât aceasta, trebuie să specificați o matriță din oțel călit sau un plan pentru ascuțirea matriței. Dacă comandați 5 milioane de unități cu o matriță standard, unealta se va uza la mijlocul-execuției, provocând o deviere dimensională.
Greșeala 4: Nicio validare a eșantionului înainte de prelucrare.Piesele-decupate sunt ieftine pentru prototip, dar costisitoare pentru re-unelte. Validați întotdeauna geometria, adezivul și potriviți-vă în stiva de asamblare reală-cu eșantioane tăiate cu jet de apă-sau cu laser-înainte de a vă dedica unelte cu reguli-de oțel.
Lucrul cu un furnizor de matrițe-de tăiat
Un bun furnizor-de tăiat cu matriță face mai mult decât să vă decupeze fișierul de imprimat. Aceștia ar trebui să vă revizuiască designul în ceea ce privește capacitatea de fabricație: dimensiuni minime ale caracteristicilor, razele de colț (razele interioare ar trebui să fie de cel puțin jumătate din grosimea materialului pentru a evita ruperea-), acoperirea cu adeziv pe caracteristicile mici și opțiunile de căptușeală. LaShanyo, grupul-tăiat funcționează alături deechipe de ștanțare și asamblarepentru a vă asigura că piesele tăiate cu matriță, matricele de dome și FPC-urile se potrivesc cu aceeași stivă mecanică-în sus -, eliminând problema „arăta bine pe hârtie, dar nu se potrivește în carcasă”.
Echipele de inginerie care evaluează materiale-decupate pentru programele viitoare ar trebui să solicite un pachet de mostre care să includă grosimile specifice ale peliculei, adezivii și densitățile spumei luate în considerare. Eșantioanele fizice vă permit să testați aderența, conformabilitatea și-calitatea marginilor tăiate -, toate acestea fiind imposibil de apreciat dintr-o foaie de date.
Shanyo Precision Electronics produce componente-decupate personalizate,tăieturi-de bandă adezivă, garnituri din spumă, folii de izolare, șicomponentele modulului baterieiîn Qingdao, China. Cu prese-de tăiere cu matriță rotativă și plată-internă, laminare în cameră curată și asistență inginerească de la revizuirea DFM prin producția de masă, Shanyo deservește producătorii OEM de automobile, medicale, electronice de larg consum și industriali din întreaga lume. Vizitacontactaţi-nepentru a discuta despre cerințele dvs.
