戀夜直播app官方正版下载_戀夜直播高品质美女在线视频互动社区_戀夜直播官方版

閱讀 | 訂閱
閱讀 | 訂閱
3D新聞

激光直接成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)低成本3D集成電路

Doug Gries,selectCo 來(lái)源:廣東星之球2011-03-10 我要評(píng)論(0 )   

作為一項(xiàng)已經(jīng)成熟的技術(shù),激光直接成型( LDS )技術(shù)利用激光燒蝕和金屬化等步驟,在注模塑料部件上創(chuàng)建電子線路,同時(shí)為表面貼裝元件提供安裝面,最終實(shí)現(xiàn)三維模塑互聯(lián)...

作為一項(xiàng)已經(jīng)成熟的技術(shù),激光直接成型(LDS)技術(shù)利用激光燒蝕和金屬化等步驟,在注模塑料部件上創(chuàng)建電子線路,同時(shí)為表面貼裝元件提供安裝面,最終實(shí)現(xiàn)三維模塑互聯(lián)元件(3D-mid)。

電子產(chǎn)品小巧緊湊、功能齊備的發(fā)展趨勢(shì),正在促使電子和機(jī)械設(shè)計(jì)人員不斷尋求創(chuàng)新技術(shù),以便在更小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多功能。激光直接成型(LDS)技術(shù)發(fā)展至今大約已經(jīng)有十年的歷史了,但是其過(guò)去主要應(yīng)用在手機(jī)天線集成制造領(lǐng)域。直到最近,LDS技術(shù)才開(kāi)始跨出手機(jī)天線集成制造、進(jìn)入到了更加廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

激光直接成型技術(shù)在一個(gè)注塑成型的塑料元件殼體上,沿著殼體輪廓在其表面上燒蝕電路走線痕跡,從而創(chuàng)建出一個(gè)三維模塑互連器件(3D-mid)(見(jiàn)圖1)。在加工過(guò)程中,首先根據(jù)設(shè)計(jì)方案在塑料元件殼體上用激光燒蝕電路走線痕跡,然后再對(duì)經(jīng)過(guò)激光燒蝕的部分進(jìn)行金屬化鍍層,這樣在殼體上就形成了電子線路。元件殼體要使用耐高溫的熱塑性材料,這樣就能夠使用標(biāo)準(zhǔn)的回流焊工藝安裝表面貼裝元件。3D-mid帶來(lái)了非常明顯的設(shè)計(jì)和制造優(yōu)勢(shì):零部件布局更加緊湊、產(chǎn)品更加小型化、質(zhì)量更輕、裝配時(shí)間大大縮短、產(chǎn)品可靠性更高,同時(shí)其還有望在醫(yī)療、汽車(chē)、工業(yè)和軍事/國(guó)防領(lǐng)域的一些新興應(yīng)用中,降低總體系統(tǒng)成本。

1#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#:三維模塑互連器件(3D-mid)將注塑成型的元件外殼和電子線路整合在一起。

三維直接成型

LDS過(guò)程從一個(gè)已經(jīng)用熱塑性復(fù)合材料注塑成型的元件開(kāi)始。在這種熱塑性材料中,一種有機(jī)金屬添加物被混合到其聚合物陣列中。實(shí)際上,這種有機(jī)金屬添加物是一種用有機(jī)涂層包裹的金屬微粒,其并沒(méi)有顯著改變熱塑性材料的固有屬性。常用的熱塑性材料有液晶聚合物(LCP)、耐高溫尼龍(PA6/6T)、聚鈦酸脂(PPA)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、PBT/PET和聚碳酸酯/ ABS塑料等。

 首先,注塑成型的熱塑性元件被固定在一個(gè)激光系統(tǒng)中準(zhǔn)備進(jìn)行表面活化。在進(jìn)行表面活化之前,激光系統(tǒng)已經(jīng)通過(guò)設(shè)計(jì)人員的編程,輸入了相應(yīng)的CAD數(shù)據(jù)。這一過(guò)程通常被稱(chēng)為孵化,這是制造最佳成型部件的關(guān)鍵一環(huán),因?yàn)橐鶕?jù)電子線路的布局,選擇一種最佳的激光工作模式。

當(dāng)激光接觸到注塑成型元件的表面時(shí),形成的表面活化會(huì)達(dá)到兩種不同的效果。首先,激光能量打破有機(jī)金屬微粒的有機(jī)涂料,將金屬微粒暴露在元件的表面。其次,元件沿著激光束的痕跡被刻蝕,進(jìn)而創(chuàng)造出易于實(shí)現(xiàn)金屬化的粗糙表面(見(jiàn)圖2)。根據(jù)元件所用材料的類(lèi)型和激光參數(shù)設(shè)置(主要是功率設(shè)置)的不同,激光刻蝕作用會(huì)在元件上形成一個(gè)非常小的通道(深度10μm)或是一個(gè)非常小的山脊。在沒(méi)有進(jìn)行激光刻蝕的區(qū)域,有機(jī)金屬的表面并沒(méi)有受到影響。接下來(lái)要對(duì)元件經(jīng)過(guò)激光活化的部分進(jìn)行金屬鍍層。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

2:激光直接成型(LDS)刻蝕高分子材料,進(jìn)而創(chuàng)造出一個(gè)活化的粗糙表面,以易于實(shí)現(xiàn)金屬鍍層。

selectConnect Technologies公司獲得專(zhuān)利的selectConnect金屬化過(guò)程中,第一步是化學(xué)鍍銅,暴露著金屬微粒的粗糙表面,創(chuàng)建一個(gè)負(fù)電勢(shì),實(shí)現(xiàn)銅層的沉積。由于銅的抗氧化性能相對(duì)較差,因此后來(lái)大多數(shù)3D-mid都選擇化學(xué)鍍鎳。當(dāng)然,也可以選擇沉積金層,金層將提供更為卓越的抗抗氧化性能,同時(shí)還能為表面貼裝元件提供理想的安裝面。對(duì)于這些金屬鍍層,典型的鍍層厚度為:銅為100~600微英寸(1英寸=24.5);鎳為50~100微英寸;金為3~8微英寸。當(dāng)然,根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求,如承載更大的電流,銅和鎳的鍍層可以更厚些。但是金層的厚度必須限制在8微英寸以?xún)?nèi),因?yàn)殄兘饘拥倪^(guò)程并不是一個(gè)自催化過(guò)程。如果需要較厚的金鍍層,那么化學(xué)鍍金層是一種可行的選擇方案。

應(yīng)用與限制

目前,LDS技術(shù)最常見(jiàn)的應(yīng)用領(lǐng)域是無(wú)線天線和載流電路。利用LDS#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#技術(shù),可以將手機(jī)天線集成到手機(jī)內(nèi)部的一個(gè)功能性塑料元件上,從而消除了對(duì)單獨(dú)金屬天線的需求。在集成手機(jī)天線應(yīng)用中,LDS技術(shù)的好處發(fā)揮得淋漓盡致:既實(shí)現(xiàn)了部件整合和產(chǎn)品小型化,又減少了部件組裝工作,這對(duì)于大批量生產(chǎn)和降低手機(jī)成本至關(guān)重要。此外,LDS技術(shù)還很容易與快速成型相結(jié)合,以配置不同的天線布局。目前,市場(chǎng)中很多手機(jī)天線的制造都是利用LDS技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。

除了集成手機(jī)天線應(yīng)用外,目前LDS技術(shù)正在拓展到更加廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。從本質(zhì)上講,LDS技術(shù)是將電子線路集成到了機(jī)械塑料元件上。如果沒(méi)有LDS技術(shù),那么至少需要一個(gè)單獨(dú)的電路板或柔性電路來(lái)承載電子線路。

面對(duì)封裝方面的限制,設(shè)計(jì)人員自然而然地會(huì)在電路布局方面挑戰(zhàn)極限,他們希望電子線路越來(lái)越細(xì),兩條線路之間的間隔越來(lái)越小。由于LDS技術(shù)使用的光束直徑為65μm,當(dāng)然這是理論上最小的寬度,而在實(shí)際加工過(guò)程中,最小寬度至少是理論值的兩倍。對(duì)于兩條線路之間的間隔,其最小間隔必須要保證在鍍層過(guò)程中,不會(huì)導(dǎo)致兩根平行的電子線路相交(短路)。根據(jù)迄今為止的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),適合生產(chǎn)的最小電子線路寬度和線路之間的間隔分別為0.008英寸(8mil)和0.010英寸(10mil)。當(dāng)然,在技術(shù)上可能還可以實(shí)現(xiàn)更小的電路線寬和電路間隔,但是在實(shí)際加工中需要認(rèn)真考慮設(shè)計(jì)的各個(gè)方面,確保能夠?yàn)榇笈可a(chǎn)提供一個(gè)足夠可靠的加工過(guò)程。

 #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#隨著安裝表面貼裝元件靈活性的增加,現(xiàn)在基本上已經(jīng)可以將電子線路板作為機(jī)械塑料元件的一部分了(見(jiàn)圖3)。對(duì)于需要無(wú)鉛回流焊的應(yīng)用,聚合物LCPPPA可承受典型的回流焊溫度;BASF公司提供的聚酰胺PA6/6T樹(shù)脂,可以承受必要的高溫。在塑料元件中,也可以創(chuàng)建過(guò)孔用于連接元件的兩側(cè),這為設(shè)計(jì)師帶來(lái)了更大的靈活性,因?yàn)檫@樣就可以在元件的兩面布置電路了。由于過(guò)孔的表面需要進(jìn)行激光活化處理,因此過(guò)孔的設(shè)計(jì)可以采用簡(jiǎn)單的圓錐形來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3:用LDS技術(shù)制造的用于醫(yī)療器械中的電路板,顯示了注塑元件與電子線路和表面貼裝元件的一種獨(dú)特集成方式。

LDS技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域也開(kāi)辟出了廣泛的應(yīng)用天地。除了用于制造靜脈調(diào)節(jié)器、血糖儀、牙科工具、助聽(tīng)器、手鉗、溫度診斷筆和清洗臺(tái)外,LDS技術(shù)在醫(yī)療應(yīng)用中的一個(gè)絕好的案例是DIAGNOdent診斷筆,這是一種用于檢測(cè)齲齒病變(牙釉質(zhì)脫鈣或受損的區(qū)域,見(jiàn)圖4)的手持式激光筆。該手持式激光筆是從一個(gè)桌面儀器重新設(shè)計(jì)而來(lái)的,它使用了3D-mid元件,最終實(shí)現(xiàn)了尺寸、重量和成本的大幅縮減。針對(duì)該產(chǎn)品的一項(xiàng)投資回報(bào)研究顯示,LDS技術(shù)的使用將產(chǎn)品的裝配時(shí)間從20秒縮短到了6秒,大幅增加了裝配產(chǎn)量,同時(shí)也將產(chǎn)品的零件數(shù)量從8#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#個(gè)縮減到了3個(gè),總成本實(shí)現(xiàn)了78%的巨幅縮減。

4:使用LDS技術(shù)制造的檢測(cè)齲齒病變(牙釉質(zhì)脫鈣或以某種方式受損的區(qū)域)的手持式激光筆,外觀小巧輕便。與傳統(tǒng)的制造方法相比,LDS技術(shù)將產(chǎn)品的總成本大幅縮減了78%。

在汽車(chē)領(lǐng)域,我們也看到LDS技術(shù)正在應(yīng)用于轉(zhuǎn)向輪轂、制動(dòng)傳感器和定位傳感器等領(lǐng)域。LDS技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用包括集成連接器、全自動(dòng)加樣器、運(yùn)動(dòng)傳感器以及RFID天線等。在一項(xiàng)汽車(chē)應(yīng)用中,在高溫、高濕度(85°C/85%的相對(duì)濕度)環(huán)境下對(duì)一個(gè)旋轉(zhuǎn)制動(dòng)傳感器的檢測(cè)表明,在經(jīng)過(guò)1000小時(shí)的測(cè)試后,其300個(gè)零件都沒(méi)有任何缺陷。該應(yīng)用中所使用的材料是Vectra E840iLCP)。這些檢測(cè)結(jié)果再次表明了LDS制造過(guò)程的穩(wěn)定性和可靠性,這也大大鼓舞了#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#LDS技術(shù)在汽車(chē)應(yīng)用中的進(jìn)一步拓展。

大約在五年前,LDS技術(shù)還只是用于兩種獨(dú)特的應(yīng)用中。目前,LDS技術(shù)的應(yīng)用至少已達(dá)25種,并且這個(gè)應(yīng)用范圍還在繼續(xù)拓展,相信LDS技術(shù)的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣。

 

 

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

暫無(wú)關(guān)鍵詞
免責(zé)聲明

① 凡本網(wǎng)未注明其他出處的作品,版權(quán)均屬于激光制造網(wǎng),未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用。獲本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使 用,并注明"來(lái)源:激光制造網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)責(zé)任。
② 凡本網(wǎng)注明其他來(lái)源的作品及圖片,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本媒贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé),版權(quán)歸原作者所有,如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系我們刪除。
③ 任何單位或個(gè)人認(rèn)為本網(wǎng)內(nèi)容可能涉嫌侵犯其合法權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)向本網(wǎng)提出書(shū)面權(quán)利通知,并提供身份證明、權(quán)屬證明、具體鏈接(URL)及詳細(xì)侵權(quán)情況證明。本網(wǎng)在收到上述法律文件后,將會(huì)依法盡快移除相關(guān)涉嫌侵權(quán)的內(nèi)容。

網(wǎng)友點(diǎn)評(píng)
0相關(guān)評(píng)論
精彩導(dǎo)讀