Технология прямого лазерного структурирования (LDS) является примером особого успеха. На протяжении уже почти 20 лет нанесение электронных токопроводящих дорожек можно выполнять непосредственно на пластиковых деталях в процессе серийного производства. Технология LDS позволяет производить электронные узлы с различными геометрическими формами. Благодаря данному процессу, электронные изделия (например, смартфоны, датчики или медицинское оборудование) становятся еще более компактными и производительными. Кроме того, автоматизация производства повышает экономическую привлекательность этого процесса.
Электронные узлы характеризуются постоянным уменьшением доступного пространства, поэтому необходимы решения, которые могут заменить традиционные печатные платы. Технология LDS обеспечивает дальнейшее развитие миниатюризации и позволяет реализовать все более сложные варианты геометрического исполнения. Это стабильный и надежный процесс, который хорошо зарекомендовал себя в отраслях, где критически важным фактором является высокое качество — например, медицинские технологии или производство предохранительных компонентов в автомобилестроении.
Технология LDS позволяет создавать трехмерные узлы
Благодаря прямому лазерному структурированию, стало возможным производство узлов 3D-MID (электронно-механических интегрированных устройств). Принцип 3D-MID предусматривает установку электронных компонентов непосредственно на трехмерном основном корпусе без использования печатных плат или соединительных кабелей. Основной корпус изготавливается из термопластичной пластмассы с непроводящими неорганическими добавками методом литья под высоким давлением.
технологии LDS. Технология LDS позволяет производить электронные узлы
различной геометрической формы. Благодаря этой технологии, смартфоны, слуховые аппараты
и умные часы становятся более компактными и производительными
Под действием лазерного луча выполняется «активация» добавок в материале, после чего в пластмассе можно формировать токопроводящие дорожки. С помощью лазерного луча выполняется выделение участков токопроводящих дорожек и формирование мелкошероховатой структуры. Освобождающиеся частицы металла становятся атомными ядрами для последующей химической металлизации. Таким образом, на участки, размеченные лазером, наносятся токопроводящие дорожки. Другие участки трехмерного основного корпуса остаются без изменений. Далее сборку пластикового компонента можно выполнять стандартным методом пайки (SMD), который аналогичен изготовлению традиционных печатных плат. Возможна также пайка оплавлением припоя.
Универсальное применение лазерной технологии
Компания HARTING 3D-MID AG — крупнейший поставщик компонентов 3D-MID за пределами Азии. Для выполнения процесса LDS компания применяет высокопроизводительные лазерные системы, в которых три лазера функционируют параллельно со смещением на 45 градусов каждый. Благодаря дополнительной оси вращения обеспечивается лазерная обработка компонентов одновременно со всех сторон (360 градусов). Данная технология позволяет создавать компоненты различной геометрической формы — например, отражатели или светодиодные светильники. Несмотря на то, что минимальная толщина токопроводящих дорожек составляет 16–20 мкм, они могут применяться в компонентах автомобилей или в системах с силой тока до 10 А — например, в нагревательных обмотках в камерах, которые применяются для предотвращения запотевания объективов.
Минимальная ширина токопроводящих дорожек (b) — 50–150 мкм. Радиус (r) — 0,2 мм
Частое внесение изменений на этапе проектирования электронных устройств или добавление компонентов с измененными размерами могут существенно увеличить затраты на корректировку при производстве традиционных печатных плат. Технологию лазерного структурирования, напротив, можно легко адаптировать, изменяя параметры в программном обеспечении управления лазером. Для этого не требуется вносить изменения в процесс литья под давлением.
Кроме того, производство прототипов с помощью технологии LDS значительно проще в сравнении с традиционными технологиями. Компания HARTING производит пластиковые основные корпусы с помощью трехмерной печати, используя материал, совместимый с технологией LDS. Литье под давлением также можно выполнять с помощью недорогих опытных образцов инструментов.
Новые тренды в технологии LDS
За последние несколько лет технология LDS была усовершенствована в ряде аспектов:
- Рабочая область лазера увеличена с 160×160×80 до 200×200×80 мм, что обеспечивает более высокую плотность размещения и позволяет выполнять обработку компонентов еще большего размера.
- Рабочую скорость лазера можно увеличить вдвое до 4 м/с за счет оптимизации сервоприводов и зеркал, направляющих лазерный луч. Таким образом, существенно снижается длительность обработки.
- Совершенствование оптических компонентов позволяет применять лазер с диаметром 100 мкм и лазер с острой фокусировкой 50 мкм для обработки структур меньшего размера.
Компания HARTING является единственным в мире производителем 3D-MID, который располагает лазерной системой с тремя остро сфокусированными оптическими блоками 50 мкм. Благодаря такому остро сфокусированному лазеру можно обеспечить меньший интервал между токопроводящими дорожками. Следовательно, на одном компоненте можно формировать множество токопроводящих дорожек и добиться более высокой плотности их размещения. В числе прочего это применяется в технологиях обеспечения безопасности, поскольку компактно расположенные переплетающиеся дорожки обеспечивают срабатывание устройств оповещения даже при минимальном физическом воздействии.
Прогресс в материальной и экономической части
Для применения в процессе LDS сертифицированы только специальные типы термопластика. Они доступны со склада. Процесс можно совершенствовать, внося изменения в характеристики пластикового материала в соответствии с запросами заказчика:
- Компания HARTING применяет технологию, которая предусматривает внесение добавок LDS в несертифицированные материалы для обеспечения их совместимости с MID.
- С помощью цветовых пигментов и специальных добавок LDS можно обеспечить специальную окраску пластика MID в соответствии со схемой RAL или Pantone.
- Кроме того, подобрав соответствующие добавки, можно обеспечить специальные радиочастотные характеристики в зависимости от диапазона частот.
полупроводниковые диоды и датчики — можно устанавливать непосредственно на монтажном основании.
После этого готовые монтажные основания можно обрабатывать как стандартные
компоненты SMD
В целях дальнейшего повышения рентабельности производства компания HARTING внедряет автоматизированные системы на основе робототехники. Лазерная система LDS оборудована делительно-поворотным столом, что позволяет выполнять вставку или извлечение компонента во время обработки другого компонента. Для автоматизации процедур подачи и разгрузки в компании HARTING применяются робототехнические системы. За счет этого увеличивается производительность и автономность процесса, что позволяет интегрировать его в другие процессы автоматизации производства. Дополнительная автоматизация обеспечивается на этапе литья под давлением. Здесь робот осуществляет извлечение литых компонентов. Применение робототехники также повышает точную воспроизводимость процессов и, следовательно, качество продукции в целом.
Больше перспектив для 3D-MID
Компания HARTING отметила растущий спрос на системы с использованием MID и расширила свое подразделение 3D-MID путем финансовых вложений в оборудование и за счет приобретения конкурирующей компании. Дальнейшему росту также способствуют собственные инновационные разработки. Компания HARTING разработала решение на основе технологии 3D-MID, которое заменяет гибкие печатные платы монтажным основанием. В отличие от печатных плат, монтажное основание можно непосредственно оснащать электронными компонентами, сокращая затраты на две трети.
от несанкционированного механического и электронного доступа. Высокоточная сложная структура
позволяет обнаружить любое воздействие вне зависимости от его интенсивности и, следовательно,
предотвратить кражу денежных средств
О HARTING 3D-MID
HARTING 3D-MID полностью обеспечивает всю цепочку создания ценности для технологий 3D-MID из одного источника, включая разработку/создание прототипа продуктов в соответствии с требованиями заказчика, изготовление компонентов методом литья под высоким давлением, прямое лазерное структурирование, металлизацию, сборку и технологии соединения, а также окончательный контроль. Основное направление деятельности подразделения — производство электронно-механических компонентов для автомобилестроения, медицинского оборудования и систем датчиков. Компания HARTING — крупнейший поставщик компонентов 3D-MID за пределами Азии. HARTING 3D-MID является подразделением компании HARTING Technology Group, штаб-квартира которой расположена в городе Эспелькамп, Германия.
