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激光分板与激光塑料焊接助力消费类电子行业中
  2022-05-17      99

激光作为多用途加工工具,适合切割、焊接甚至改变材料结构以及属性。加工过程中,激光束能被灵活导向任意加工轮廓,这个优点极大保证了生产工艺的灵活性。LPKF AG深耕激光微加工领域多年,其中激光分板和激光塑料焊接技术充分证明了其出众实力。

激光分板

机械分板是通过铣刻和冲压实现,为了避免粉尘聚集以及损害敏感基材,所以加工时常需预留宽的切割沟道。而激光加工方式则不同,激光多次加工切割轮廓直到整版分割成一个个独立的子板。激光的加工方式无接触,不产生任何机械应力,无粉尘和颗粒。激光束可以紧挨元器件,所需的切割沟道比预留铣切割沟道窄很多,这样就增加了整版的拼版空间。设计自由,打破传统界限,为整版设计预留更多的空间。激光分板系统可以采用全切割或者断点切割,以及分割多层板的柔性区域。

激光功率更高是否就意味着加工周期更短?理论上正确,但事实并非如此。普通的激光系统快速、高精度的加工虽然达到了加工周期短,但常常伴随着基材品质降低,比如碳化,烧灼甚至PCB材料分层。

LPKF最新推出的CuttingMaster 2240使得激光分板技术提升到了一个新的高度。CleanCut洁净切割技术,消除了切割边缘碳化的现象,不再需要后续处理流程。集成了已申请专利的Tensor模组,Tensor超快光束引导技术突破了传统解决方案中的技术瓶颈。Tensor与扫描振镜的结合很大程度上极大提高了光束的传输速度,其高灵活性几乎不存在能量损失。与单独的扫描振镜相比,Tensor技术大幅度成倍提高了光束传输速度。超过99%的传输率,使得可用激光能量能被得以最大程度效率地充分利用。配合功能强大的40W功率的激光器,在洁净切割模式下,大幅度提升切割速度至原先机型的4倍,加工周期缩短了70%。智能软件切割轮廓和调配合适的加工参数,激光系统仅需几秒即可轻松完成分板。

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图1. 数以百计的PCB拼凑成了一张整版。LPKF激光分板技术:激光束在加工中紧靠PCB边缘,无需像机械方式预留切割沟道,相同空间内采用激光分板技术的拼版,所能容纳的单个电路的个数是机械方式的3倍,并且缩短了加工周期。

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图2  LPKF CuttingMaster 2000支持您的应用需求,既可作为独立系统也可集成到生产线中。

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图: LPKF 创新的CleanCut技术洁净切割边缘无分层,将碳化降至最低。

激光塑料焊接

激光塑料焊接的应用实例验证了激光不仅能够切割,还可以将两个塑料部件进行焊接。激光束穿透上部透光工件,传输能量损失很小,达到下部的吸光材料表面,因透不过去,光能转变成热能,使其表面熔化,同时热量以传导方式,传递到与其压合的透光工件的接触面上,使其塑化,从而实现激光热熔焊接,待冷却后,两个部件之间清洁而牢固的焊缝就形成了。焊接轮廓由软件控制,而且不仅仅局限于平面的设计轮廓。

激光塑料焊接焊缝美观,加工过程无接触,无颗粒粉尘,焊缝周围无热效应。密封在塑料外壳中的电子零部件也不会受到机械应力的影响,焊缝牢固,外观完美。整个加工过程无磨损且无任何耗材损耗。

LPKF激光塑料焊接系统集成过程监控装置,能够确保焊接过程可控,降低不良率。因为封装外壳是整个生产流程的后端,外壳内包含了完整的电子部件,所以塑料焊接的良率至关重要。

LPKF 激光塑料焊接系统配备了智能优化软件LPKF ProSet3D 以及LPKF WeldPro用来形成以及优化焊接轮廓。材料库包含了经验证的多种材料的参数,确保了快速可靠的焊接过程。

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图3  技术上洁净度高,焊缝美观。激光塑料焊接,激光能量直接作用在焊接区域。

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图4 ,激光塑料焊接系统支持从小到大的部件。LPKF产品系列包含了可集成在生产线的紧凑型系统以及单机系统。

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图5 完美集成!塑料外壳成为了活性零部件且承载了导电功能。激光塑料焊接无任何机械应力即可将电子器件安全密封。

激光加工过程

面对技术门槛高的加工产品,激光的优势就变得更为显著,电子产品制造商对此尤为重视。以智能手环为例,科技的助推下,产品小型化成为必然趋势。得益于激光分板技术,激光光束紧挨PCB边缘,内部组件结构变得更为紧凑。无接触式快速加工过程减少了机械应力以及降低了不良率。专利技术Tensor模组的集成使得加工周期明显缩短。

进一步来说,手环面板通常由高质量塑料比如PC或者PMMA构成,然后紧密又永久地与外壳相连。因为可视区域中的焊接轮廓不仅技术上要求过硬,而且还要求焊缝的美观。

技术层面的展望,LPKF研发的LDS激光直接成型技术可以与激光塑料焊接完美结合。LDS 工艺中,激光束像“笔”一样把电路图形“写”到注塑器件表面。这些塑料材料中掺杂有一种特殊添加剂,激光照射塑料的部位,掺杂的添加剂被激活。在随后的金属化制程中,镀槽药液中的铜元素被还原在激光加工表面形成导电图形,金属层和塑胶表面形成非常强的结合力。通过这样的方式,塑料外壳就演变成天线载体,实现电磁屏蔽或者独立器件的互联。随后,即可通过激光塑料焊接技术对LDS技术加工过的塑料部件进行封装。

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