电路板(PCB)行业
方案概述
电路板行业与全球经济具有一致的大周期。过去两年受全球经济及计算机销售低迷影响,电路板行业一度处于低位状态。2014年上半年以来,全球经济重新回暖,电路板行业亦呈上涨态势。随着工信部发布公告,批准中国电信、中国联通开展FDD、TDD混合组网试验以来,4G基站的大规模建设和智能终端的大规模发展,必将成为拉动电路板行业迅猛发展的催化剂。
PCB是电子工业的重要部件之一,产业产值占电子元件总产值的四分之一左右,在各个电子元件细分产业中比重最大,而挠性PCB板(即FPC)又是PCB行业中增长最快的子行业之一。从全球各地区发展趋势看,经过大规模重组、迁移及技术换代,国内PCB、FPC生产加工企业抓住了电子产品往国内转移的时机,使得国内电路板产值在国际市场的比重进一步提升。
方案推荐
FPC是一种利用挠性基材制成的具有图形的印刷电路板,具有配线密度高、重量轻、厚度薄等特点。FPC主要使用在手机、笔记本电脑、PDA、数码相机、LCM等产品中,尤其适用于线路复杂、信号处理要求高或者有特殊电学或力学性能要求的应用。
传统加工方式的缺点
对FPC切割加工来说,传统的加工方式是采用开模具,然后通过模具进行机械冲压。这种加工方法是一种接触式的机械加工方式,因此会不可避免地存在一些不足:
● 由于FPC产品的线路密度和节距不断提高,加之FPC图形轮廓也越来越复杂,这就使得制作FPC模具的难度越来越大。对于一般的FPC来说,制作模具的难度大,制作周期变长,从而导致加工成本大幅上涨;而对于复杂度很高的FPC来说,这种非常复杂的模具制作已无法实现,所以必须考虑采用更先进的方式来对这些复杂的FPC进行切割加工。
● 由于机械加工自身的不足,使得制作出来的FPC模具无法达到很高的精度面,对FPC加工精度的进一步提升产生了制约。目前一般的模具加工能达到±50um的精度,而要想达到±20um以下的精度就非常困难,甚至无法做到。
● 由于传统的FPC切割加工是一种接触式的机加工方法,必然会对FPC产生加工应力,可能造成FPC物理损伤。同时采用机加工的方式对覆盖膜进行开窗作业时,难免会在窗口附近产生冲型后的毛刺和溢胶,而这种毛刺和溢胶在经贴合、压合、上焊盘后很难去除,直接影响到镀层的质量。
激光加工工艺的优势
FPC激光切割机的工作原理是利用355nm紫外短波长激光束扫描在FPC表面,使高能量的紫外光子直接破坏柔性材料表面的分子键,达到去除材料的目的。紫外激光加工属于“冷加工”,这种“冷”光刻蚀出来的部件热影响区小,具有光滑的边缘和最低限度的碳化,能保证加工出来的FPC产品质量最优。
西比科激光FPC激光切割机是集光、机、电、材料加工于一体的激光加工设备,其加工优势显而易见:
● 激光加工方式为非接触式加工,加工过程中部件热影响区小;
● 高性能紫外激光器,工作时聚焦光斑小、功率分布均匀、热效应小、切缝宽度小、切割质量高;
● 采用精密二维工作台和全闭环数控系统,确保在快速切割的同时保持微米量级高精度;
● 位置传感器和CCD影像定位技术,自动定位、对焦,使定位快速准确,省时省心,效率高。
PCB激光打标
随着人们对环保的重视,激光打标相对于传统喷墨标记的优越性越来越突出,激光标记可以加工流水号及二维码等,以记录相关生产信息,便于电子产品的全程追溯与质量管控。在PCB行业,激光标记应用正呈现快速增长的趋势。
PCB电路板传统的赋码方式是贴Label标签或喷墨标记,这些方式在加工过程中存在很多弊端。
应用案例
激光塑料焊接
塑料作为一种常规的工业材料,广泛应用于工业品制造的各个领域,汽车,生活品,电子零部件,医疗,航空航天,甚至军用等,塑料的材料类型也随着工业应用的不断提高,在不断的更新。对于塑料的粘合工艺来讲,长时间来集中在涂胶,热压焊接,超声波焊接,高频红外等很多成熟的工艺方式,但是随着塑料产品工艺要求的提高,传统的塑料加工方式已经出现明显的不足。激光焊接在最近的工业制造应用上有明显的优势。当然,激光技术的不断提升,设备成本的不断降低也是促使该行业进入大批量普及应用的阶段。由原来的通用型机器去适配材料,进入到可以根据产品反向定制设备的阶段。在目前来看,相对传统工艺,激光焊接虽然优势明显,但是激光焊接并不是取代,而是对传统工艺的补充。激光设备的造价目前来讲还处在比较高的领域,所以一般情况下,工艺要求高(传统工艺无法完成)的加工应用,才会使用激光方式进行加工。下表是与常规传统工艺简易的对比资料:
传统工艺 | 缺点 | 激光焊接优点 |
热板,热棒,等外部外部热熔方式 | 接触类焊接,塑料容易残留不易清除,不同材料焊接容易产生强度不足的问题。 | 非接触性和灵活性 |
热风 | 需要填料,对操作人员要求高,不适宜小工件精密焊接 | |
超声波 | 目前主流焊接方式,需要接触式焊接, | |
涂胶 | 需要填料,保压。精密部件容易溢胶,出现密封不良的问题。 | |
高频,红外焊接 | 需要内置电磁或者导热介质,应用有局限性。 | |
摩擦焊 | 应用有局限性。 |
产品特性:
全封闭式一体化外观设计,复合人体工学设计,和安全防护标准,两侧预留自动线接口。可实现单机操作和流水线作业扩展。加工区域与上料区域完全隔离,保障作业安全。
内置烟尘处理系统,有效去除加工过程中产生的异味,粉尘等。保障作业场地安全。
全闭环反馈系统,加工温度,加工速度闭环响应,保障量产加工的稳定性,以及实验数据的可追溯。
定制化的专业塑料焊接夹具,完全交钥匙操作。操作简单,方便。
可选配CCD同轴监视系统,焊接过程可实时监控。
超高速激光同轴温度实时反馈系统,精确控温,轨迹焊接过程中温度±2度以内。保证稳定焊接质量。
加工形式按需定制,可选振镜扫描方式,直射四轴三联动平移台,完成空间轨迹焊接加工。
设备技术指标:
设备型号 | VL-FPL50 | 备注 |
最大激光功率 | 50w | 可选(50-200w)根据工艺需要 |
加工方式 | 扫描振镜 | (按需定制,直射式) |
最大加工范围 | 75*75mm | 可定制 |
Z轴调焦方式 | 伺服数控调焦 | 重复精度0.02mm |
控制系统 | 工业PC | |
温控范围 | 100-600摄氏度 | |
控温精度 | ±2℃ | |
ccd显示方式 | 9寸液晶独立显示 | |
振镜运动重复精度 | 0.02mm | |
最小光斑直径 | 0.2mm | 0.2-2mm可调,可选配最小至0.1mm |
光纤长度 | 3m | 可定制 |
夹具 | 塑料焊接定制夹具 | 选配 |
烟尘处理系统 | 按需定制 |
适用材料范围:
几乎所有的热塑性塑料和热塑性弹性体都可以使用激光焊接技术。常用的焊接材料有 PP、PS、PC、ABS、聚酰胺、PMMA、聚甲醛、PET以及PBT等。而其它的一些工程塑料如聚苯硫醚PPS和液晶聚合物等,由于其具有较低的激光透过率而不太适合使用激光焊接技术。因此常常在底层材料上加入炭黑,以便使其能吸收足够能量,从而满足激光透射焊接的要求。
右图为基于980nm激光对市面上常规材料的试验结果。因为之前激光工艺的限制,重点在材料透过率上会有局限性,我司在不同波长的激光都可以定制,所以对材料的适用性大大提升,理论上来讲,塑化温度相近的材料都可以实现焊接。
本设备可在线/单机完成,自动上料,定位,打标,送料。设备各技术参数主要依通讯据行业标准SMEMA标准。
本设备通过标准SMEMA接口可实现全自动高精度在线标记,即时读码,针对通讯行业的动态打标(一维码,二维码,生产批号,字符等)。
自动读取资料,自动定位打标,打标完成后即时检测,并自动作出判断,若打标信息有误自动报警。
主要流程
上板——定位——(读取数据资料)——打2Dcode或序列号(内容可自定义)——解码防呆——出板
设备特点:
1、满足客户离线生产管理(自动上下料及自动打标)
2、相对于传动LB纸或油墨印刷;激光打印更加清晰并可永久保存
3、信息完整不容易破坏;方便追踪
4、节省成本无耗材
5、多样雕刻内容;操作简单方便;如字符;1D、2D、图像等
6、激光采用风冷配置体积小;减小空间;免维护
激光器型号 | SK-LWF300 |
激光类型 | YAG |
激光波长 | 1064nm |
最大激光输出功率 | 300W |
最大激光峰值功率 | 6kW |
最大激光脉冲能量 | 30J(标配)60J / 90J(选配) |
脉冲宽度 | ≤50ms |
脉冲频率 | ≤200Hz |
波型数量 | 50组 |
光纤输出数量 | 最多4路 |
分光方式 | 高速分光 |
光纤芯径 | 0.4mm (标配)0.6mm/0.3mm选配 |
闭环反馈控制方式 | 激光功率反馈 |
瞄准定位方式 | 红光指示(CCD选配) |
冷却方式 | 外部水冷 |
主机耗电功率 | 16.5kW |
电力需求 | 380V±10%/50Hz/32A |
主机重量 | 500kg |
主机外形尺寸(长×宽×高) | 1480mm*620mm*1100mm |
冷水机功率 | 3.5kW |
冷水机制冷量 | 7.5kW (12.5kW选配) |
冷水机电力需求 | 220V±10%/50Hz/16.5A |
冷水机外形尺寸(长×宽×高) | 850mm*550mm*1158mm |
注:
1,该机型激光器,用户可选购大容量电容箱使激光器的最大单脉冲激光能量达到90J。
2,该机型激光器以平均功率连续出光时用户应选配12.5kw一体化冷水机。
3,可选配比列表中所列的更粗的光纤,最大心径为1.0mm
锡焊产品解决
家电行业应用