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  • 恒温激光锡焊系统-微型化器件最佳焊接方式

    随着IC (Integrated Circuits)芯片设计水平和制造技术的提高,SMT (Surface Mounting Technology)正朝着高密度、高可靠性的微型化方向发展,因此对传统的焊接方式也提出了挑战,新型激光锡焊将成为焊接领域新型武器。目前,QFP (Quad Flat Package)的引脚中心距已达到了0.3mm,单一器件的引脚数目可达到576条以上。这使得传统的气相再流焊、热风再流焊及红外再流焊等传统焊接方法在焊接这类细间距元器件时,极易发生相邻引线焊点的“桥连”。 此外,在传统的线材焊接领域,IC技术的进步,从另一方面推动了线材加工的工艺和技术发展。例如,传统的连接器领域,PCB和端子尺寸的进一步微小化,使得传统的Hot Bar锡焊和电烙铁锡焊存在工艺瓶颈。此外,由于传统HOT BAR焊和电烙铁焊等接触性焊接工艺,存在对线材和传输性能伤害的隐患,在对线材传输品质、速率要求高的领域,生产厂商都尽量避免使用这些方式来焊接。 同时,一些新型MEMS器件的出现,例如手机摄像头模组,使得电子元件的锡焊摆脱了传统的平面焊接的概念,向着三维空间焊接方向发展。对于此类器件,电烙铁等接触性加工方式容易产生干涉,需非接触性且高精度的加工方式。 因此,越来越多的人对新的焊接进行了研究。其中激光锡焊技术以其特有的热源性质,极细的光斑大小,局部加热的特性,在很大程度上有助于解决此类问题,因此,也受到了越来越多生产厂商的关注。 一般而言,激光软钎焊有以下几个方面的优点:激光加工精度较高,光斑可以达到微米级别,加工时间程序控制,精度远高于传统工艺方式;非接触性加工,不存在接触焊接导致的应力;细小的激光束替代烙铁头,在加工件表面有其他干涉物时,同样便于加工;局部加热,热影响区小;无静电威胁;激光是最洁净的加工方式,无耗品,维护简单,操作方便。可在双面印刷电路板上双面元件装配后加工;重复操作稳定性好,钎剂对焊接工具污染小,且激光照射时间和输出功率易于控制,激光钎焊成品率高;激光束易于实现分光,可用半透镜、反射镜、棱镜及扫描镜等光学元件进行时间与空间分割,能实现多点同时对称焊;以YAG激光或半导体激光作为热源时,可用光纤传输,因此可在常规方式不易施焊部位进行加工,灵活性好;聚焦性好,易于实现多工位装置的自动化。激光软钎焊的原理 激光锡焊属于激光加工的一种。激光加工就是将激光束照射到加工物体的表面,用以去除或熔化材料以及改变物体表面性能从而达到加工的目的,因此属于无接触加工。其主要特点是被加工工件变形小、热影响区小、无惰性、无噪音、加工速度快。由于光束的能量和光束的移动速度都是可以调节的,因此可以实现各种加工的目的。 激光软钎焊是以激光作为加热源,辐射加热引线(或无引线器件的连接焊盘),通过焊膏(或者预制焊料片)向基板传热,当温度达到钎焊温度时,焊膏熔化,基板、引线被钎料润湿,从而形成焊点。无铅钎料的应用给电子组装工艺带来巨大的挑战 Sn-Pb 钎料一直得到人们的重用,而且也是电子组装技术中应用最广泛的材料,这与其较低的熔化温度,良好的导电性,优良的力学性能、冶金性能和可焊性,以及低廉的成本是分不开的。Sn-Pb 钎料中含有Pb,Pb 及其化合物都有很大的毒性,会对人类及环境造成很大的危害。电子工业中大量使用的Sn-Pb 合金钎料是造成污染的重要来源之一。随着人类环保意识的增强,环境友好无铅钎料的研发日益成为钎焊领域和电子组装领域迫在眉睫的问题。此外,传统的Sn-Pb 钎料由于抗剪强度、抗蠕变和抗热疲劳能力差,易导致焊点在服役过程中过早地失效。Sn-Pb 钎料的这种局限性在表面组装结构中表现得更加明显,因为和通孔插装技术相比,表面组装焊点由于无柔性的引脚而直接承受器件和印制电路板之间因热膨胀系数失配而产生的应力。 无铅化给传统的电子组装工艺带来了挑战。相比于使用传统Sn-Pb 钎料的组装技术,无铅化电子组装技术具有以下两个基本特点: (1)目前广泛使用的无铅钎料,其熔点大都在220℃左右,比传统Sn-Pb 钎料熔点高出30~40℃,为保证钎料熔化后具有良好的润湿性,一般要求钎焊峰值温度高出熔点20~40℃,这就导致了无铅化后钎焊峰值温度高达250℃左右。再流焊工艺曲线随之发生变化,预热温度和再流焊峰值温度相应升高。随之而来的,就必然对电子组装设备、电子元器件和印制电路板的耐热性提出更高的要求。 (2)几乎所有无铅钎料的润湿性都弱于传统的Sn-Pb 钎料,加上高温对焊盘和高含Sn 量无铅钎料的氧化作用,极易导致焊点润湿不良,产生许多焊后缺陷,影响焊点的质量和可靠性。无铅钎料熔化所需的高温通过提高波峰焊或再流焊设备的加热温度可以得到解决。但是高温带来的钎料润湿性差、易氧化问题对电子组装行业来说是一个很大的挑战:a)采用无铅钎料进行钎焊后,焊点表面氧化严重;b)在无铅组装工艺中,空气气氛下钎焊时熔融钎料的润湿角大,润湿力减小,圆角过渡不圆滑,而且还增加空洞出现的几率;c)与传统的Sn-Pb 钎料相比,无铅钎料种类繁多,性能差别很大,其表面组装工艺亦有很大差别。相对于传统的Hot Bar锡焊和电烙铁锡焊,激光锡焊有以下几个方面的优点:a)激光加工精度较高,光斑可以达到微米级别,加工时间程序控制,精度远高于传统工艺方式;b)非接触性加工,不存在接触焊接导致的应力;c)细小的激光束替代烙铁头,在加工件表面有其他干涉物时,同样便于加工;d)局部加热,热影响区小;e)无静电威胁;f)激光是最洁净的加工方式,无耗品,维护简单,操作方便;g)以YAG激光或半导体激光作为热源时,可用光纤传输,因此可在常规方式不易施焊部位进行加工,灵活性好,聚焦性好,易于实现多工位装置的自动化。 锐泽科技专注于激光微精密加工领域的技术开发与研究,精密加工工艺在航空、航天、机械、电子、钢铁、冶金、医疗卫生等多行业均有应用。我们及时把握社会及时代发展的脉搏,坚持市场驱动型自主创新,以各行业激光加工应用需求为突破口,积极积累应用经验,结合公司已有的激光钎焊体系,推出独具特色的激光焊接应用解决方案。目前公司主打的产品包括恒温激光锡焊设备、恒温高速激光锡焊设备和激光喷锡焊接设备,在市场上均获得广泛的好评。紧凑型恒温激光锡焊系统能提供连续功率大于30 W的980 nm红外激光输出。该产品性能卓越,不仅是用于材料微焊接、微型打标的最佳工具,而且也是高功率光纤激光器和固体激光器的高效率泵浦源。恒温激光锡焊系统由自动机器人,温度反馈系统,CCD同轴对位系统以及半导体激光器所构成,能够导入多种格式文件,从而达到精确焊接的目的,并由于该系统所具备的温度反馈和CCD同轴对位功能,能够有效的保证焊接点的恒温焊接及精密部件的精准对位,从而保证量产中的有效良率。该产品主要适用于PCB板点焊,焊锡,金属、非金属材料焊接,烧结,加热等。激光喷锡焊接设备能够高效灵活地处理各种精密电子焊接,并可以简易快捷地执行MEMS,传感器,硬盘磁头,摄像头模组等器件转换。RZLJ08配备CCD定位及监控系统、多轴智能输送平台、采用通用装夹设备,能够有效地保障焊接精度和良品率。采用锡球喷滴焊接,焊接精度非常高,对于一些对于温度非常敏感的焊接区域,能有效的保证焊接精密度,锡球的应用范围为50 um~760 um。激光喷锡焊接系统本设备可用于晶圆,光电子产品,MEMS,产品传感器,BGA,HDD(HGA,HSA),手机、数码相机、摄像模组等高精密部件的焊接,特别适合于硬盘磁头等精密电子焊接。恒温高速激光锡焊系统是通过振镜的摆动电机高速偏转来改变激光光束的路径以实现焊接体的高速焊接,配套的同轴定位系统能自动的识别焊接体,专门为现代回流焊技术配合研发生产的一款激光选择性焊接,从而保证了自动化的高速生产,实现了高效率,高精度化的生产。恒温激光振镜焊锡系统配合现代回流焊工艺中可选择性焊接,适用于锡膏焊接的场合,能应用在所有SMT的应用领域,且与SMT相比,加热方式为局部加热,焊接一个原件时,不会对其他元件产生热效,同时也适用于微电子连接器领域,例如极细同轴线与端子焊,USB排线焊、软性线路板FPC或硬性线路板PCB焊,高精密的液晶屏LCD、TFT焊及高频传输线等方面。

    2017-01-04

  • Type-C的激光焊接应用

    Type-C是USB接口的一种连接介面,不分正反两面均可插入,大小约为8.3mm×2.5mm,和其他介面一样支持USB标准的充电、数据传输、显示输出等功能。Type-CUSBImplementers Forum制定,在2014年获得苹果、谷歌、英特尔、微软等厂商支持后开始普及。 2015年CES大展上,Intel联合USB实施者论坛向公众展示了USB 3.1的威力,具体搭配的接口是USB Type C,能够正反随便插,大小也与micro-USB相差无几。理论上,USB 3.0 Type C的传输速度能够达到10Gbps。 USB Type-C具有更高效的数据传输能力,更加丰富的可扩展性,更强的供电能力更纤薄的外形,正反面皆可插入。各大主流厂商的大力支持更赋予了Type-C的美好未来。激光熔接焊是最经典的激光应用,在连接器行业中主要用于金属结构件固定,结构加强,地线连接等。在Type-C的加工中激光熔接焊应用于Type-C固定片与外壳的焊接,采用点焊的方式,4-8个点,用于加强接口的抗拉强度。 激光熔接焊可有效修补沙眼、裂痕、崩角及磨损的模边、密封边等微小部位。激光焊点直径小、受热范围小,焊后不会出现气孔、塌陷、热应变及金 相组织变化等现象,极大减小焊后处理工序。采用激光熔接焊系统焊接Type-C有以下优势:能量实时控制,多种焊接波形设定,可精确控制聚焦光斑大小及定位,易实现自动化并带来精密,稳定的焊接品质。无需任何辅助焊接材料,焊缝质量高,无气孔,焊缝强度和韧性相当于甚至超过母材。具有高的深宽比,焊缝小,热影响小,材料变形小。焊缝平整,美观,且焊接后无需处理或只需简单处理。可实现多路光纤输出,全方位焊接。

    2016-05-17

  • 超声焊接

    超声波焊接超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面,在加压的情况下,使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。超声焊接需要包含超声波发生器、转换器、升压器、焊具等部件。图片来源:engarena过程图片来源:science.howstuffworks1)焊头对塑料表面施压2)焊头每秒20000到40000次振动3)振动产生摩擦热使材料融化粘接类型熔接法、柳焊法、埋植、点焊埋植埋植指的是焊头在压力下将金属零件挤入塑料孔内柳焊柳焊法指的是振动的焊头压制物品的突起处使其热熔为铆钉状,从而使两物体机械铆合点焊点焊指的是对于焊线不易设计的物体进行分点焊接,同样可达到熔接效果。成型图片来源:forwardtech熔接口设计超声焊接一般都要求熔接口要小,接触面要统一。接口设计取决于焊接的材料,焊件的形状以及焊件要求等因素。通常连接的三角形状部分会聚集超声能量,并快速融化形成焊接面。由左向右(对接接头、阶梯型、榫槽型)剪切型:适用与需要密封或者塑料在很窄的温度区间内快速从固态变成熔融状态的场合。图片来源:forwardtech影响焊接性能因素树脂结晶和非结晶状态脱模剂含水率润滑油颜料塑化剂树脂等级填料适用材料超声焊接是一种快速、坚固、干净和可靠的塑料和金属连接工艺。用于热塑性胶片和板的链接,大多数金属都可以进行超声焊接。适用的塑料PS、ABS、Acrylic、ABS、SAN、PMMA、PC-ABS Blends、 Polycarbonate/PC、PC-ABS Blends、PPS、Polysulfone/PSO、PVC、ASA、PPO、PC-PBT Blends、Polyester、Ryton、PET、Polyamide Co-polymer (Nylon 6-3-T)、Valox Polyamide/Nylon 6、Polyamide/Nylon 6/6、PBT、PP、PE、Polyacetal、Ultem(PEI)典型应用塑料:自动化、仪表、医药、纺织和玩具业。金属:薄板的点焊或者线焊、微型电路等。超声焊接的一般特征连接尺寸 受限最大厚度(mm)聚合物:0.1~3金属 0.01~10不同材料可以连接处理温度范围(℃))聚合物 100~250金属 300~600

    2016-05-12

  • 金属粉末注射成型技术

    金属粉末注射成型技术(简称MIM)是将现代塑料注射成形技术引入粉末冶金领域而形成的一门新型粉末冶金近净形成形技术。其基本工艺过程是:首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混练,经制粒后在加热塑化状态下(~150℃)用注射成形机注入模腔内固化成形,然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除,最后经烧结致密化得到最终产品。与传统工艺相比,具有精度高、组织均匀、性能优异,生产成本低等特点,其产品广泛应用于电子信息工程、生物医疗器械、办公设备、汽车、机械、五金、体育器械、钟表业、兵器及航空航天等工业领域。因此,国际上普遍认为该技术的发展将会导致零部件成形与加工技术的一场革命,被誉为“当今最热门的零部件成形技术”和“21世纪的成形技术”。美国加州Parmatech公司于1973年发明,八十年代初欧洲许多国家以及日本也都投入极大精力开始研究该技术,并得到迅速推广。特别是八十年代中期,这项技术实现产业化以来更获得突飞猛进的发展,每年都以惊人的速度递增。到目前为止,美国、西欧、日本等十多个国家和地区有一百多家公司从事该工艺技术的产品开发、研制与销售工作。日本在竞争上十分积极,并且表现突出,许多大型株式会社均参与MIM工业的推广,这些公司包括有太平洋金属、三菱制钢、川崎制铁、神户制钢、住友矿山、精工--爱普生、大同特殊钢等。目前日本有四十多家专业从事MIM产业的公司,其MIM工业产品的销售总值早已超过欧洲并直追美国。到目前为止,全球已有百余家公司从事该项技术的产品开发、研制与销售工作,MIM技术也因此成为新型制造业中最为活跃的前沿技术领域,被世界冶金行业的开拓性技术,代表着粉末冶金技术发展的主方向MIM技术 金属粉末注射成型技术是集塑料成型工艺学、高分子化学、粉末冶金工艺学和金属材料学等多学科透与交叉的产物,利用模具可注射成型坯件并通过烧结快速制造高密度、高精度、三维复杂形状的结构零件,能够快速准确地将设计思想物化为具有一定结构、功能特性的制品,并可直接批量生产出零件,是制造技术行业一次新的变革。该工艺技术不仅具有常规粉末冶金工艺工序少、无切削或少切削、经济效益高等优点,而且克服了传统粉末冶金工艺制品、材质不均匀、机械性能低、不易成型薄壁、复杂结构的缺点,特别适合于大批量生产小型、复杂以及具有特殊要求的金属零件。工艺流程粘结剂→混炼→注射成形→脱脂→烧结→后处理粉末金属粉末 MIM工艺所用金属粉末颗粒尺寸一般在0.5~20μm;从理论上讲,颗粒越细,比表面积也越大,易于成型和烧结。而传统的粉末冶金工艺则采用大于40μm的较粗的粉末。有机胶粘剂 有机胶粘剂作用是粘接金属粉末颗粒,使混合料在注射机料筒中加热具有流变性和润滑性,也就是说带动粉末流动的载体。因此,粘接剂的选择是整个粉末的载体。因此,粘拉选择是整个粉末注射成型的关键。对有机粘接剂要求:1.用量少,用较少的粘接剂能使混合料产生较好的流变性;2.不反应,在去除粘接剂的过程中与金属粉末不起任何化学反应; 3.易去除,在制品内不残留碳。 混料把金属粉末与有机粘接剂均匀掺混在一起,使各种原料成为注射成型用混合料。混合料的均匀程度直接影响其流动性,因而影响注射成型工艺参数,以至最终材料的密度及其它性能。注射成形本步工艺过程与塑料注射成型工艺过程在原理上是一致的,其设备条件也基本相同。在注射成型过程中,混合料在注射机料筒内被加热成具有流变性的塑性物料,并在适当的注射压力下主入模具中,成型出毛坯。注射成型的毛坯的微观上应均匀一致,从而使制品在烧结过程中均匀收缩。萃取 成型毛坯在烧结前必须去除毛坯内所含有的有机粘接剂,该过程称为萃取。萃取工艺必须保证粘接剂从毛坯的不同部位沿着颗料之间的微小通道逐渐地排出,而不降低毛坯的强度。粘结剂的排除速率一般遵循扩散方程。烧结烧结能使多孔的脱脂毛坯收缩至密化成为具有一定组织和性能的制品。尽管制品的性能与烧结前的许多工艺因素有关,但在许多情况下,烧结工艺对最终制品的金相组织和性能有着很大、甚至决定性的影响。后处理对于尺寸要求较为精密的零件,需要进行必要的后处理。这工序与常规金属制品的热处理工序相同。 “MIM工艺的特点MIM工艺与其它加工工艺的对比MIM使用的原料粉末粒径在2-15μm,而传统粉末冶金的原粉粉末粒径大多在50-100μm。MIM工艺的成品密度高,原因是使用微细粉末。MIM工艺具有传统粉末冶金工艺的优点,而形状上自由度高是传统粉末冶金所不能达到的。传统粉末冶金限于模具的强度和填充密度,形状大多为二维圆柱型。传统的精密铸造脱燥工艺为一种制作复杂形状产品极有效的技术,近年使用陶心辅助可以完成狭缝、深孔穴的成品,但是碍于陶心的强度,以及铸液的流动性的限制,该工艺仍有某些技术上的困难。一般而言,此工艺制造大、中型零件较为合适,小型而复杂形状的零件则以MIM工艺较为合适。比较项目制造工艺MIM工艺传统粉末冶金工艺粉末粒径(μm)2-1550-100相对密度(%)95-9880-85产品重量(g)小于或等于400克10-数百产品形状三维复杂形状二维简单形状机械性能优劣 MIM制程和传统粉末冶金法的比较压铸工艺用在铝和锌合金等熔点低、铸液流动性良好的材料。此工艺的产品因材料的限制,其强度、耐磨性、耐蚀性均有限度。MIM工艺可以加工的原材料较多。 精密铸造工艺,虽然在近年来其产品的精度和复杂度均提高,但仍比不上脱蜡工艺和MIM工艺,粉末锻造是一项重要的发展,已适用于连杆的量产制造。但是一般而言,锻造的工程中热处理的成本和模具的寿命还是有问题,仍待进一步解决。传统机械加工法、近来靠自动化而提升其加工能力,在效果和精度上有极大的进步,但是基本的程序上仍脱不开逐步加工(车削、刨、铣、磨、钻孔、抛光等)来完成零件形状的方式。机械加工方法的加工精度远优于其他加工方法,但是因为材料的有效利用率低,且其形状的完成受限于设备与刀具、有些零件无法用机械加工完成。相反,MIM可以有效利用材料,不受限制,对于小型、高难度形状的精密零件的制造,MIM工艺比较机械加工而言,其成本较低且效率高,具有很强的竞争力。 MIM技术并非与传统加工方法竞争,而是弥补传统加工方法在技术上的不足或无法制作的缺陷。MIM技术可以在传统加工方法制作的零件领域上发挥其特长。MIM工艺在零部件制造方面所具有的技术优势可成型高度复杂结构的结构零件 注射成型工艺技术利用注射机注射成型产品毛坯,保证物料充分充满模具型腔,也就保证了零件高复杂结构的实现。以往在传统加工技术中先作成个别元件再组合成组件的方式,在使用MIM技术时可以考虑整合成完整的单一零件,大大减少步骤、简化加工程序。MIM和其他金属加工法的比较制品尺寸精度高,不必进行二次加工或只需少量精加工 注射成型工艺可直接成型薄壁、复杂结构件,制品形状已接近最终产品要求,零件尺寸公差一般保持在±0.1-±0.3左右。特别对于降低难于进行机械加工的硬质合金的加工成本,减少贵重金属所加工损失尤其具有重要意义。制品微观组织均匀、密度高、性能好 在压制过程中由于模壁与粉末以及粉末与粉末之间的摩擦力,使得压制压力分布非常不均匀,也就导致了压制毛坯在微观组织上的不均匀,这样就会造成压制粉末冶金件在烧结过程中收缩不均匀,因此不得不降低烧结温度以减少这种效应,从而使制品孔隙度大、材料致密性差、密度低,严重影响制品的机械性能。反之注射成型工艺是一种流体成型工艺,粘接剂的存在保障了粉末的均匀排布从而可消除毛坯微观组织上的不均匀,进而使烧结制品密度可达到其材料的理论密度。一般情况下压制产品的密度最高只能达到理论密度的85%。制品高的致密性可使强度增加、韧性加强,延展性、导电导热性得到改善、磁性能提高。效率高,易于实现大批量和规模化生产MIM技术使用的金属模具,其寿命和工程塑料注射成型具模具相当。由于使用金属模具,MIM适合于零件的大量生产。由于利用注射机成型产品毛坯,极大地提高了生产效率,降低了生产成本,而且注射成型产品的一致性、重复性好,从而为大批量和规模化工业生产提供了保证。适用材料范围宽,应用领域广阔(铁基,低合金,高速钢,不锈钢,克阀合金,硬质合金)可用于注射成型的材料非常广泛,原则上任何可高温浇结的粉末材料均可由MIM工艺造成零件,包括了传统制造工艺中的难加工材料和高熔点材料。此外,MIM也可以根据用户的要求进行材料配方研究,制造任意组合的合金材料,将复合材料成型为零件。注射成型制品的应用领域已遍及国民经济各领域,具有广阔的市场前景。注射成型制品的性能MIM工艺采用微米级细粉末,既能加速烧结收缩,有助于提高材料的力学性能,延长材料的疲劳寿命,又能改善耐、抗应力腐蚀及磁性能。

    2016-05-11

  • 金属粉末注射成型

    金属粉末注射成型的概念和原理粉末冶金不仅是一种材料制造技术, 而且其本身包含着材料的加工和处理, 它以少无切削的特点越来越受到重视, 并逐步形成了自身的材料制备工艺理论和材料性能理论的完整体系。现代粉末冶金技术不仅保持和大大发展了其原有的传统特点(如少无切削、少无偏析、均匀细晶、低耗、节能、节材、金属-非金属及金属高分子复合等) , 而且已发展成为制取各种高性能结构材料、特种功能材料和极限条件下工作材料、各种形状复杂的异型件的有效途径。近年来, 粉末冶金技术最引人注目的进展, 莫过于粉末注射成型(MIM )迅速实现产业化, 并取得突破性进展。[1]金属注射成型(Metal Injection Molding),简称MIM,是传统的粉末冶金工艺与塑料成型工艺相结合的新工艺,是集塑料成型工艺学、高分子化学、粉末冶金工艺学和金属材料学等多学科交叉的产物,是粉末冶金和精密陶瓷成型加工领域中的新技术,利用模具可注射成型, 快速制造高密度、高精度、复杂形状的结构零件, 能够快速准确地将设计思想转变为为具有一定结构、功能特性的制品, 并可直接批量生产出零件,是制造技术行业一次新的变革[2]。其注射机理为:通过注射机将金属粉末与粘接剂的混合物以一定的温度,速度和压力注人充满模腔,经冷却定型出模得到一定形状、尺寸的预制件,再脱出预制件中的粘接剂并进行烧结,可得到具有一定机械性能的制件。其成型工艺工艺流程如下:金属粉末,有机粘接剂→混料→成型→脱脂→烧结→后处理→成品。金属粉末注射成型的工艺流程[3]2.1金属粉末的选择首先根据产品的技术要求和使用条件选择粉末的种类,然后决定粉末颗粒尺寸。金属粉末注射成型所用的粉末颗粒尺寸一般在0.5~20μm;从理论上讲,粉末颗粒越细,比表面积也越大,颗粒之间的内聚力也越大,易于成型和烧结。而传统的粉末冶金工艺则采用大于40μm的较粗的粉末。2.2有机粘接剂的选择由于有机粘接剂的作用是粘接金属粉末颗粒,使混合料具有流变性和润滑性,因此粘接剂的选择是整个粉末注射成型的关键。对于粘接剂的要求:用量少,即用较少的粘接剂能使混合料产生较好的流变性不反应,在去处粘接剂的过程中与粉末不起任何化学反应易去除,在制品内不残留过多的碳。通常有机粘接剂由热塑性树脂、增塑剂及润滑剂等组成。2.3混料就是把有机粘接剂均匀掺混在一起,使各种原料成为注射成型用混合料。混料是关键的工序,混合料的均匀程度直接影响其流动性,因而影响注射成型工艺参数乃至最终材料的密度及其他性能。粘接剂的体积占有量高达40%-70%,粉末颗粒必须被有机粘接剂均匀包覆,并均匀分散开,混料才具有良好的流变性,注射成型坯的密度在微观上均匀一致,从而使制品在烧结过程中均匀收缩。2.4注射成型在注射成型过程中,注射机料筒内的混合料被加热成具有流变性的增塑熔胶,在螺杆形成的压力下,产生高的剪切速率,其粘度随温度的升高而急剧下降,因此首先选择适当的模具温度及料筒温度以调节流动性。还要选择最佳的注射压力、保压时间、冷却时间等工艺参数。粉末注射成型所用模具的主浇道、分浇道、浇口比塑料模具的大,设计顶出系统应考虑到顶出面积。2.5脱脂成型坯在烧结前必须去除体内所含有的粘接剂,该过程称为脱脂。脱脂工艺必须保证粘接剂从坯块的不同部位沿着颗粒之间的微小通道逐渐地排出,而不损害成型坯的高强度。粘接剂的排除速率一般遵循一个扩散方程。如果粘接剂的排除速率过快,就会导致成型坯起泡、裂纹等缺陷。所以颗粒系统的粘接能必须大于粘接剂去除过程的破裂能。2.6烧结烧结能使多孔的脱脂坯成为具有一定组织和性能的制品。尽管制品的性能与烧结前的许多工艺因素有关,但在许多情况下,烧结工艺还是对最终制品的金相组织和性能有着很大、甚至决定性的影响。三.工艺特点[4]3.1自身特点(1)零部件几何形状的自由度高、制件各部分密度均匀、尺寸精度高,适用于制造几何形状复杂、精密及具有特殊要求的小型零件(0.2g-200g)(2)合金化灵活性好,对于过硬、过脆、难以切削的材料或原料铸造时有偏析或污染的零件,可降低制造成本。 (3)产品质量稳定、性能可靠,制作的相对密度可达95%-98%,可进行渗碳、淬火、回火等处理。(4)加工零件的典型公差为±0.06mm/mm;批内公差可达±0.04mm/mm;二次加工可达±0.02mm/mm (5)制造工艺简单、生产效率高,易于实现大批量、规模化生产。3.2与其他加工工艺的对比MIM使用的原料粉末粒度直径为0.5~20μm,而传统粉末冶金的原料粉末粒度为50—100μm。MIM工艺的成品密度高,原因是使用微细粉末。MIM工艺具有传统粉末冶金工艺的优点,但是形状自由度是传统粉末冶金所不能达到。传统的精密铸造工艺作为一种制作复杂形状产品极有效的技术,近年使用陶心辅助可以完成狭缝、深孔穴的产品,但碍于陶心的强度以及铸液的流动性限制,该工艺仍有某些技术上的难题。一般而言,此工艺制造大、中型零件较为合适,而小型复杂零件则MIM工艺较为合适,而且精铸工艺材质受到一定限制。压铸工艺适用于铝和锌合金等低熔点、铸流性好的材料,而MIM工艺适合各种材质。精密锻造可以成型复杂零件,但不能成型三维复杂的小型零件,其产品的精度低,产品有局限。传统机械加工法材料的有效利用率低,且形状的完成受限于设备与刀具,相反,MIM可以有效利用材料,形状自由度不受限制。加工方法比较项目MIM精铸传统粉末冶金精锻机加工压铸形状自由度452244状精巧度544554精度434553材质自由度545232模具费343153量产费525535机械强度442551产品价格324524四.发展现状4.1国外概况[1][3][5]金属粉末注射成型工艺技术的开拓者是美国的Parmatech公司。该公司的航天燃料专家Wiech博士于1973年发明了MIM技术。以Riverst和Wiech于70年代发明的专利为起点,开始了金属粉末注射成形技术。Parmatech于70年代末注射成型铌火箭喷嘴获得MPIF奖。但由于该技术的独特优点和先进性,被美国列为不对外扩散技术加以保密,直到1985年才向全世界公布这一技术,而在这期间美国国内的MIM技术得以成熟并迅速发展形成产业化。该项技术向世界披露后得到世界各国政府、学术界、企业界的广泛重视,并投入了大量人力物力和财力予以开发研究。其中日本在研究上十分积极而且表现突出,许多大型株式会社参与了MIM技术的工业化推展。目前日本有四十余家企业从事MIM制品的生产,每家公司的利润都十分可观。2000年世界粉末冶金会议在日本召开,并专门设立了MIM技术论坛。继日本快速发展之后,台湾、韩国、新加坡、欧洲和南美的MIM产业也雨后春笋般的发展起来,其中德国的BASF公司以其独特的黏结剂配方成立了专门的MIM产品喂料生产线,在全世界范围内进行技术辅导和喂料的销售,获得了较大的商业利润。德国BASF公司的B loemacher 于90 年代初开发的M IM 工艺成为M IM 实现产业化的一个重大突破。它采用聚醛树脂作为粘结剂, 并在酸性气氛中快速催化脱脂, 不仅大大缩短了脱脂时间, 而且这种催化脱脂能在低于粘结剂的软化温度下进行, 避免了液相的生成, 有利于控制生坯的变形, 保证了烧结后的尺寸精度。同时,由于利用了聚醛树脂极性连接金属粉末, 故适合于多种粉末的注射。这种工艺不仅大大降低了生产成本, 提高了生产率, 并且可生产尺寸较大的零件和制品, 扩大了M IM 的应用范围, 从而使M IM 真正成为一种具有竞争力的PM 近净成型技术。作为该项技术的发明国美国。MIM技术已经广泛的应用于航天、摩托车、汽车、医疗器械、食品机械、计算机、通信设备、五金工具、仪器仪表、钟表等各个制造行业,MIM企业也因此赚了个盆满钵满。据粉末冶金协会粗略统计和预测,全球MIM产品的销售量正在以每年30%-40%的速度递增。预计到2010年平均年销售量将超过24亿美元。4.2国内状况中国MIM技术的产业化发展只有不到十年的时间,技术的研究始于八十年代末,从事研究开发的单位不足l0家,虽然黏结剂各有不同,但都取得了可喜的成果,有的已经达到国际先进水平.而在MIM技术的应用及产业化方面与国外相比存在一定的差距。原因有以下几个方面:(1)中国1956年才开始粉末冶金的发展,基础实力薄弱。(2)机械制造业与发达国家相比落后,工程技术人员的开发能力不足。(3)国内技术人员对MIM技术的认识程度不够,制约了MIM技术的推广。目前MIM技术在我国已得到迅速发展。粘接剂[6][7][8]在注射成型工艺中,与粘结剂有关的是前三步工序,即混料、注射及脱粘。对注射成型坯的质量、脱脂及尺寸精度、合金成分等亦有很大的影响。是MIM中的核心技术。当粘结剂与金属粉末混合时,两者的相容性一定要好,才能混合均匀,以利于注射成型。在注射温度下,粘结剂应具有较小的粘度,流动性好,注射时物料能充分填充模腔的各部位,以减少坯件缺陷的产生。一旦注射成型,工件应能迅速固化,以便开模取件。所以要求粘结剂在常温与注射温度下的粘度变化要大。脱粘就是将注射成型坯中的粘结剂组元用物理、化学等方法去除。常用的方法有溶剂萃取、热解脱除和催化脱除。脱粘是注射成型工艺过程中费时最多,也是最难控制的一道工序。目前M IM 所用的粘结剂多为热塑性体系。根据其主要组元的性质,又分为蜡基系、塑基系、水基系和油基系等。其中应用较多的蜡基系的典型配方为:石蜡69%,巴西蜡10%a,聚丙烯20%,硬脂酸1%。国外已有水基系粘结剂问世,水基系粘结剂的主要组分可溶于水,脱粘时用水作溶剂,再辅以热解方法,不但安全方便,而且可使MIM的成本大大降低。水溶性粘接剂配制时不仅要考虑粘接剂各成分粘度对粘接剂的影响,还要考虑各成分含量对粘接剂性能的影响。石蜡基(BJ)体系是应用最广泛的粘结剂。例如:PW-EVA(聚乙烯-醋酸乙烯酯)、PW-PP(聚丙稀)、PW-PE(聚乙烯)、PW-PS(聚苯乙烯)。这种体系采用石蜡作为低熔点组元,利用PP、PS、PE、EVA等作为主体聚合物,具有一些优点,但它们易产生相分离、保形性差。主体聚合物的研究中,单体的选择也很重要,既要考虑单体粘度不能太高,保证流变稳定性好,注射充填模腔好。熔点又不能太低,否则会引起脱脂时保形性差。主体聚合物应该与金属粉末有很强的表面浸润性和界面粘接性能。溶液聚合和悬浮聚合两种聚合方法也有区别。流动分析[9]注射充模流动是金属注射成型的关键工序,它直接影响到预制件的成型质量。由于缺乏对金属粉末与粘结剂混合的的注射流动规律的认识.所以目前还不能通过合理地设计注射工艺模具来保证预制件的成型质量.金属注射成型工艺中,按体积比粘接剂约占50%左右,在粘接温度下,粘接剂处于粘流态,并作为金属粉末的载体,决定了注射物料的流变学性质,在注射条件下,石蜡、聚乙烯为非牛顿流体.其流动规律服从指数规律:---------------------------------------(1)式中,τ为剪切应力,为流动截面速度梯度,γ为切变速率,k为稠度系数,n为非牛顿指数。根据表观粘度为剪切应力与切变速率比值的定义.则服从指数流动规律的注射物料表观粘度可由式(1)得出---------------------------------------------------(2)根据非牛顿指数n的取值大小.注射物料表现出不同的流变学性质。n=l时.为牛顿流体n<l时.为假塑性液体;n>l时.为膨胀性液体。由式(2)可知,若注射物料为n<l的假塑性液体,则切变速率增大会导致表观粘度下降.亦即高切变速率作用下.物料充模流动容易;若注射物料为n>l的膨胀性液体.则切变速率增大会导致表观牯度上升.亦即高切变速率作用下.物料充模流动困难。金属注射成型充模流动时的流速和流量都与物料的流变学性质参数n和k,注射压力,模腔几何尺寸有关。合理地设计和控制这些参数可以获得合理的注射充模流动状态。在n<1时,随着物料的非牛顿指数n的减小,即假塑性液体性质增强,最大流速是逐步趋近于平均流速的。在n>1时,随着物料的非牛顿指数n的增大,即膨胀性液体性质增强,最大流速与平均流速的比值是逐步增大的.研究展望7.1MIM技术走产业化道路MIM技术实际上是塑料工艺与传统粉末冶金相结合的全新技术,此工艺可以称为高新技术与传统产业的合理嫁接,由于此工艺对小型,精密复杂零件来讲极大地提高了生产效率,降低了成本。有效地利用原材料.无环境污染,已经引起了政府的高度重视,属国家扶持的高新技术范畴。国际著名公司来我国采购越来越多.无疑中国将成为国际金属零部件加工的集散地,这为MIM产品的出口创汇创造了条件和市场空间。同时随着高新技术的不断发展和未来产品的小型化智能化的发展,必将迎来小型零部件加工快速发展的时期。中国汽车行业的发展和粉末冶金件在汽车零部件上的使用,MIM产品又具有其优良的机械性能,相信MIM产品将在汽车零部市场大显身手。综上所述,MIM技术作为新型制造业中最为活跃的前沿技术,被誉为世界粉末冶金行业开拓性技术,代表着粉末冶金的发展方向,在中国必将迅速发展。7.2发展方向MIM是一种难成形小型材料制品的成型技术,为新产品开发,新材料研制提供了又一途径,不断开发新的原料粉末的制造方法,新的粘接剂种类、配方及相关的流变学等基础研究,改进工艺流程、降低成本,专用设备的国产化等,是MIM技术发展的方向。

    2016-05-09

  • 谷歌黑科技:将电子设备植入眼球矫正近视

    Google又出黑科技了!据国外媒体报道,Google日前申请了一项新专利技术,该技术能把一个能从液态变固态的微型电子设备直接嵌入人类眼球,从而达到矫正用户视力的目的。被植入眼球的设备包括一系列微型元件:存储器、传感器、无线电、电池以及一块电子透镜。这个眼球设备通过一个“能量收集天线”无线充电。专利描述了外部设备与这个眼球电脑的接口形式。两者将通过无线电通信,由带处理器的“接口设备”完成必要的运算。美国专利与商标局(USPTO)公开的申请文件显示,这个微型电子设备本是液态物体,只有在被注入眼球与眼内的晶状体囊和晶状体周围的透明膜接触反应后才固化在一起。而且在注入“电子液”之前,需要将眼球晶状体囊内的天然晶状体移除。Google为人类健康操心也不是一天两天了,将电子设备植入眼球的技术也早就开启了先河。早在2014年1月,Google就表示他们正在研发一款可以帮助糖尿病患者减轻痛苦的谷歌智能隐形眼镜(Google Contact Lens)。该眼镜可以通过分析佩戴者泪液中的葡萄糖含量帮助糖尿病患者监测血糖水平,从而免去糖尿病患者取血化验的痛苦。据悉,隐形眼镜内置上万个微型晶体管和细如发丝的天线,可通过分析佩戴者泪液中的葡萄糖含量帮助糖尿病患者监测血糖水平,并以无线形式发送到智能手机等移动设备上。这个能够测量血糖的隐形眼镜已是Google母公司Alphabet旗下专注于生命科学的部门Verify的一份子。

    2016-05-04

  • 带涂层预成型焊片在功率管焊接的应用

    目前,在电子封装中应用最广泛的焊接材料是焊锡膏。但是对于焊锡用量大而印刷的方法不能满足要求的情况下,用表面涂敷助焊剂的预成型焊片来代替焊锡膏则是一种十分理想而有效的办法。特别在电子装配中,用带涂层预成型焊片替代锡膏来减少空洞产生。产品特点:·无需手工涂布助焊剂·避免过多的助焊剂残留物,一般推荐助焊剂含量:1-3%·卷带包装,SMT设备自动贴片,提高生产效率·每次用量均衡·预成型焊片助焊剂为免洗,可以不清洗福摩索用自动涂布在国内生产的带涂层预成型焊片的优势:1.涂层范围广(0-20%)2.涂层公差好(±0.5%)3.一致性好4.可以批量生产5.交货快应用于电子装配功率管减少空洞焊接:一 焊片选测焊片合金和锡膏合金成分一致。如Sn63Pb37,SAC305等。2. 形状可以为圆形,方形,不规则形状。3. 焊片厚度为钢网厚度50-70%。4. 助焊剂比例1-3%。1-3%助焊剂不会形成较大气孔而造成空洞过大。5 焊片尺寸焊片尺寸为焊盘面积80%-90%二 预成型焊片的应用为减少功率管在焊接中的空洞率使用预成型焊片配合锡膏,减少锡膏中助焊剂的比例,以达到减少产品在焊接中因助焊剂挥发产生的气泡从而造成的空洞;如下图印刷锡膏后,放入预成型焊片在功率管的焊盘上放置预成型焊片预成型焊片达到增加焊料金属与助焊剂的比重,减少空洞2.此种工艺可以达到减少功率管焊接中的空洞率,但是难以实现自动化三.福摩索带助焊剂涂层预成型焊片的应用1.为实现在功率管焊接中的空洞率的减少,又能实现自动化生产,我们开发生产带助焊剂涂层预成型焊片,如下图所示:a.在PCB板上印刷锡膏b.不需要在功率管焊盘印刷锡膏,直接在功率管焊盘上放置带助焊剂涂层预成型焊片c.无需人工放置可实现全自动生产2.使用带助焊剂涂层预成型焊片工艺即可达到焊接空洞率的减少,同时也实现了自动化生产四 使用推荐1.贴片卷带包装可以用设备,散装用人工贴片,贴装元件时也注意压力不要过大,以免造成焊片挤压变形。2.回流不需要额外调整。

    2016-05-03

  • 插件元件的环保焊接法

    【背景】混装式电路板的生产,关于插件部品的焊接;目前业界中主要的焊接手段有大型波峰焊方式、局部喷焊方式、选择焊方式、机器人焊接等方式。※原来主要的焊接工法:FLUX喷涂+焊锡喷流◆大型波峰焊◆局部喷焊问题:1. 焊接良品率不太高2. 定期保养会影响生产效率3. 产生大量的废弃物影响环境4. 机种别需要专用的喷嘴5. 条件需要手动切换焊锡氧化物专用的喷嘴【课题】有没有一种品质、环保和效率并存的新焊接方法?希望:①品质更优秀;②不产生废弃物;③不用保养;④不用手工切换【环保焊接法】1. 在引脚上点上焊锡膏2. 回流加热使焊锡膏熔化※技术的要点◆焊锡量更容易掌控(品质受控)◆因为不会产生氧化物、所以不用每天保养◆没有专用的工具要切换(喷嘴切换不要、设定条件自动切换)

    2016-04-28

  • 苹果公司13年来业绩首次下滑,盘后市值蒸发400亿美元

    上一次苹果公司的销售额较去年同期下降,还要追溯到2003年第一季度。 东方IC 图美国当地时间4月26日,苹果公司(NASDAQ:AAPL)发布了2016财年第二财季业绩。报告显示,苹果公司第二财季营收为505.57亿美元,比去年同期的580.10亿美元下滑13%;净利润为105.16亿美元,比去年同期的135.69亿美元下滑22%。这是苹果公司营收自2003年以来首次出现下滑,同时其iPhone销售量更是自该公司推出这种智能手机以来首次出现下降。苹果公司CEO蒂姆·库克(Tim Cook)早在一月份曾预测,iPhone销量将首次下降。公司则期望,即将在今年推出的iPhone7可以促进苹果的销售增长。具体来说,苹果公司第二财季共售出403万台Mac,比去年同期的456万台下滑24%;共售出5119万部iPhone,比年同期的6117万部下滑32%;共售出1025万部iPad,比去年同期的1262万台下滑36%。可以看到,此前对苹果业绩起到支持的大中华区也出现明显下滑:业绩显示,二季度大中华区营收为124.86亿美元,比去年同期的168.23亿美元下滑26%;上一次苹果公司的销售额较去年同期下降,还要追溯到2003年第一季度。当日,苹果公司股价在纳斯达克常规交易中下跌0.73美元,报收于104.35美元,跌幅为0.69%。在随后的盘后交易中,苹果公司股价再度大幅下跌,截至发稿,股价下跌8.14%,至95.86美元,市值蒸发超过400亿美元。

    2016-04-27

  • SMT产品生产流程与品质控制

    产品生产流程与品质控制工 序 描 述设备/工具名称参考文件/标准/图样过程重要控制点进料检验LCR1.領料单和BOM;检测元件值、外观、规格型号。放大镜2.来料检查标准指导书元件是否氧化、损坏等。仓库发料1.发料单机型、数量、贵重物料SMT领料1.发料单核对清单、清点贵重物料数量物料管理1.温湿度表1.温湿度点检表车间温度:23℃±5℃湿度:RH30~70%2.防潮柜2.电子防潮柜温湿度记录表防潮柜温度:23℃±5℃湿度:RH15~25%3.冰箱3.冰箱温度点检表冰箱温度:0-10℃4.辅料管理作业指导书印刷工程DEK全自动印刷机1.印刷机操作指导书锡膏名称:ALPHA OM338T2.锡膏储存温湿度记录表钢网3.半自动印刷机点检记录表2.印刷压力、速度、脱膜速度等4.印刷检查标准作业指导书3.钢网清洗次数控制。5.网板清洗作业指导书4.钢网按规定区域摆放印刷效果检查放大镜1.印刷检查作业指导书基板清洗溶剂:酒精.锡膏测厚仪2.印刷检查记录表锡膏的厚度、形状(少锡、短路等)贴片松下CM1011.设备操作作业指导书1.生产程序确认松下CM6022.贴片机日常设备点检表2.物料三对照松下AM1003.上料操作指导书3.贴装压力、速度、高度等4.上料换料记录表5.生产日报表品管首检万用表1.炉前检查判断标准1.元器件极性LCR2.外观检查标准参照:IPC-A-6102.元器件型号,用量镊子3.客户工艺文件、图纸、BOM、板品3.元器件位置4.贴片检查作业指导书1.元件方向、位置、错件等炉前检查镊子2.SMT炉前检查记录表静电环,静电手套3.维修品是否由QC确认记录4.外观检查标准参照:IPC-A-610回流焊接回流焊温度测试仪1.回流焊作业指导书溫度曲曲线作成确认:a.最高溫度;溫度測试基板2.炉温测试仪作业指导书b.回流溫度及时间;c.預热 恒溫溫度3.炉温曲线温度记录表及时间;d.升溫率.4.回流焊设备日常点检表炉后检查AOI 检测仪1.SMT炉后检查作业指导书1.元件极性、少锡、短路、立碑、错件X-ray2.SMT炉后检查记录表冷焊、锡珠等静电环,静电手套3.外观检查标准参照:IPC-A-610外观修理恒溫铬铁1.维修作业指导书1.维修不良如实记录锡线注意有铅,无铅的区分2.维修日报2.铬铁温度控制静电环,静电手套3.恒溫铬铁溫度测试及记录情況热风枪DIP插件静电环1.DIP插件作业指导书1.元件的高度、极性、位置等2.检查标准指导书波峰焊接工程波峰焊温度测试仪1.波峰焊操作指导书溫度曲曲线作成确认:a.最高溫度;b波峰溫度測试基板2.波峰焊设备日常点检表焊接溫度及时间c.預热时间3.手工浸焊& 锡炉作业指导书外观修检静电环,静电手套1.DIP检查作业指导书1.少锡、极性、锡尖、少件、短路等恒溫铬铁2.DIP检查记录表2.铬铁温度无铅350–380锡丝3.外观检查标准参照:IPC-A-610380度LED 260—280度4.DIP剪脚作业指导书5.DIP维修作业指导书手工焊接工程静电环,静电手套1.过锡维修作业指导书2.维修日报1.铬铁温度无铅350–380度恒溫铬铁3.恒溫铬铁溫度测试及记录情況LED 260—280度锡线4.手工焊接作业指导书PCBA清洗清洗液、毛刷1.PCBA清洗贴保护胶带作业指导书1.清洗液型号静电环,静电手套2.检查标准作业指导书维修静电环,静电手套1.过锡维修作业指导书2.维修日报1.铬铁温度无铅350–380度锡线3.恒溫铬铁溫度测试及记录情況LED 260—280度3.手工焊接作业指导书品管外观抽检静电环,静电手套1.PCBA外观检查作业指导书锡珠、元件焊点、过孔、助焊剂残留等3.外观检查标准参照:IPC-A-610测试调试程序,万用表1.测试作业指导书1.根据客户要求进行对PCBA功能测试。测试环境2.测试记录表组装静电环,静电手套1.组装作业指导书1.清洗液型号电动镙丝批品管外观抽检静电环,静电手套1.外观检查作业指导书1.少锡、极性、锡尖、少件、短路等2.外观抽检记录表2.PCBA脏污、表面损伤PCBA入库周转箱、气泡袋1.PCBA包装搬运作业指导书1.每个周转箱的合格证须填写完整,确保数量无误。2.SMT PCBA出入库记录表2.入库后按规定摆放整齐。

    2016-04-26

  • 汽车行业的电子制造服务: 不再只是组装

    随着在汽车中用到月越多的电子技术,汽车中纯粹的机械设备变得越来越少,汽车中的机械设备很多都包含一些电子元器件,由电脑控制运转的机械设备变得更多。 在使用传统内燃机的汽车中,最先进的汽车中电子部分所占价值的份额已达到40%,在电动汽车或混合动力汽车中,电子部分的份额可能会达到75%。在未来几年内,先进汽车中电子部分的百分比无疑将继续上升。 在2014年,汽车电子产品增长了7.3%,达到2050亿美元,它将以相同的增长率继续增长,到2020年将接近于3150亿美元的规模,具体请参见Research andMairkets公司的报告。 根据IndustryARC公司的预测,先进的驾驶辅助系统(ADAS)市场预计将以14.9%的复合年增长率(CAGR)增长,预计到2020年,市场规模将从2015年的390亿美元提高到782亿美元。 根据“New Venture Research'’报告,2014年全球汽车电子组件的产值是912亿美元,其中OEM生产的占86%;ODM生产的占1%;通过EMS供应商生产的占13%。 随着从传统机械领域稳步迈向电子领域,EMS供应商的市场在快速增长,带动汽车行业的持续高速增长。在2014年,汽车EMS总产值是121亿美元,对汽车行业产值的增长做出了主要贡献。伟创力国际、鸿海精密工业有限公司(富士康科技集团)、捷普电路公司、Zollner Electronik AG公司和集成微电子有限公司(IntegratedMicro-Electronics Inc.)等都是:EMS供应商。 在今天的汽车领域,那些只是单纯组装电路板的供应商无法成为汽车领域的EMS供应商。汽车领域的EMS供应商已经不再仅局限于单纯的电路板组装。汽车领域的EMS供应商是提供“端到端”方案的供应商,他们要协助汽车电子产品制造商或汽车制造商实现他们的产品。汽车领域的EMS供应商致力于设计和产品开发、先进的制造工程化、测试和开发测试系统。他们的制造专长包括PcB、FPCB组件的组装服务,模块组装.以及盒式结构组装。他们能够提供大批量的制造和小生量的高混合制造。 有些EMS公司能够对产品进行可靠性号斫和故障分析、校准,并提供产品维修服务。 此外,通常一级EMS供应商都具有注塑能力,但是有些中级。EMS供应商也能提供注塑服务。 因此,我们可以说.汽车行业的EMS供应商在通过垂直整合和合资企业进入非电子产品制造领域,并且在逐 步扩大了自身的影响力。 制造技术 汽车行业中服务外包的趋势在不断升温,汽车制造商寻求利用EMS供应商的技术专长和成本效益。合同组装正是这些EMS公司的核心竞争力。 制造技术面临的挑战:保持产品的高质量和高可靠性,这些产品是专门针对于汽车制造的,必须保证他们的安全性,这是制造汽车电子产品将要面临的主要挑战之一。EMS供应商的客户希望这些产品达到零缺陷率。客户的目标是消除风险,因为有缺陷产品带来的风险可能会危及汽车里的驾驶员或乘客的生命。这类产品的整个供应链,从设计到制造,都应该以零缺陷为目标。 一级汽车供应商与他们的二级供应商,严格遵循像先进产品质量计划(APQP)这样的汽车产业的产品开发框架,确保在生产线开动进行大规模生产之前进行正确的规划与制造流程设计。APQP提出产品开发计划来满足用户的要求。这个计划也有助于人们在制造服务后采用正确的汽车理念——他们应该能够预测潜在的问题,根据现状立即采取行动,并且不断寻找持续改进的方法使工作更有成效。 另一个挑战是来自一级供应商的一年一次的降价压力。各种精益制造技术,像价值流程图(value Stream Mapping,VSM)和JlT库存策略,是汽车EMS供应商用来识别改进工艺和降低生产成本的机会的一些 工具。 价值流程图(VSM):在所有汽车EMS工艺中,在精益制造技术中使用VSM来记录、分析和改善信息的流动或材料的流动,这既是在生产产品时必需的工具,也可以在服务中使用。一旦开始大规模生产,它就是整个工艺开发活动的另一部分。VSM通过完整的价值创造过程,从产品设计(概念以满足用户需求)、制造(从下单到交付)和维护l在整个主命周期中的使用服务)向客户提供最佳值,把浪费降到最低。通过VSM,用户对所有改进活动有清晰的认识和计划,从而最大限度地实现客户的收益。VSM的作甩就是识别和消除各种浪费。 为了进一步帮助一级供鱼商降低产品成本,EMS供应商可能会提供独特的工艺,在设计产品时,这种工艺可以实现成本的优化。其中一种工艺是板上芯片(COB)工艺。这个工艺允许设计工程师采用裸芯片半导体来取代封装半导体。从实际的采购价格看.裸芯片和封装芯片之间的成本差距可能在2.5美元到l美元之问。汽车的摄像机就是通过这个能力获益的产品之一:摄像机模块使用裸芯片成像传感器有很多好处;除了成本上的差别之外,使用裸芯片成像传感器的摄相机模块的光学性能比使用封装芯片的成像传感器的光学性能要好。 设计和开发 所有新的汽车电子产品的寿命是从设计和开发(D&D)开始计算。一个好的设计和开发工艺采用产品开发生命周期(PDLC),详细说明设计硬件、软件和机械的各种工艺。 产品开发生命周期(PDLC):最有代表性的PDLC要尽可能采集所有客户的要求并制作出产品说明书。它指出产品的计划要求并概述在执行设计时使用的方法。它还详细说明将如何验证这个产品的性能。它包含通用更新以符合最新版本的质量标准,简化工艺以符合产品说明书和技术计划定义的模板、风险评估和追溯能力。 在设计汽车使用的传感器时,设计故障模式和影响分析(DFMEA)是非常重要的。在这里,设计团队要尽可能地识别出在设计中所有可能出现的故障模式。然后根据严重性和可能性进行分类,并且识别出适当的缓解动作。 例如,IMI公司设计和生产的主要汽车专用的电子产品是汽车摄像机。在未来,汽车将带有多个摄像机来发现和观察各种应用。汽车在倒车时已广泛使用观察摄像机来避免碰到障碍物。将来还会用摄像机来取代侧视镜。车道偏离警告、避免碰撞和夜视也都是可以使用传感摄相机来实现。传感摄相机也可用于乘客监控和观察周围的情况。 对于汽车摄像机,最关键的是使镜头精确对准图像传感器。IMI公司使用自主开发的六轴对准装置实现主动对准。使用主动对准技术来保证光学镜头处于相对于图像传感器的最合适位置,从而在整个图像区域产生最佳的聚焦质量。采用六轴主动对准技术大幅度提高先进的驾驶员辅助系统使用的算法的精确性,与单轴对准技术相比,精确度更高。 设计与开发(D&D)将面临的挑战:设计与开发面临的一个挑战就是需要针对汽车开发而建立复杂的标准。在规划阶段,只有在产品的架构已经完全确定并且该架构已经被划分成相应的模块后,才可以开始着手完成设计。在考虑各种可能的选择时,还需要进行可行性研究。DFMEA必须进行风险评估,设置适当的风险缓解措施,这些都必须定期更新。 需要把可追溯性纳入设计过程的各个方面。每个设计特性都必须要在产品技术规范中有据可查,这反过来又可以回溯到客户的要求。用户所有的要求都必须满足,这是最重要的。检验也要能追溯到产品的技术规范。必须定期进行设计审查,任何决定和妥协都必须记录在案。 在功能的安全性方面,对设计的要求非常复杂,这是EMS供应商必须解决的挑战之一。正是这个缘故,必须做到组件级故障仿真。 设计审查:为应对这些挑战,:EMS公司必须不断审查和简化工艺。为了保证设计质量和确保严格遵循已建立的工艺,IMI公司的设计和开发部门要定期审查和提供持续的培训计划。 测试与系统开发 在汽车电子产品中,具有领先优势的产品集成有更多的功能,这些功能对产品测试和定制测试仪器的开发带来新的挑战。测试和系统开发(TsD)工艺和在研发这些新产品过程中所使用的先进产品质量计划(APQP),有机地连接在一起。 先进产品质量计划(APAQ)框架:正如前面所讨论的,使用APQP是EMS供应商用来制定设计和生产流程的详细计划的方法,以满足客户的需求并且在问题发生之前采取行动。对于每一个先进的制造工程化阶段,使用的先进产品质量计划是质量计划流程,必须在产品制造出来和发运给客户之前进行。 开发新的测试方案:开发一个全新的测试方案主要包含五个阶段:项目计划,设计测试系统,构建系统,采购系统,终止项目或批准项目。所有这些阶段都使用“闸门检查点(gate check points)”规则进行管理,保证质量符合质量标准和客户的要求。在这些阶段中,测试系统的设计和系统的构建最具挑战性。 对于汽车应用而言,新产品的测试涉及多种技术和科学应用。在汽车摄相机的测试中,针对摄相机对焦和对准的典型的摄相机测试方案,不仅需要电子电路设计和测量,还需要光学测量,以及机器手的精度处理。在设计测试系统时,必须把所有这些技术和工艺集成在一个平台中,才能满足客户产品的独特的功能和测试要求,这是测试系统设计一直要面对的主要挑战。 多学科的技术团队:对于许多EMS公司来说,当遇到TSD的技术难题时,需要通过具有不同专长的许多工程师协同工作来解决问题,包括光学或应用物理学,电子工程,材料科学和机械设计。这个技术团队还吸收了在技术车间中的客户工程师,来保证最终的测试方案是独特且 具有创造性的方案。 增值方案:不存在可以满足所有用户测试要求的基本方案。EMS工程师决定创新的测试来满足所有客户的需求。例如,向客户提交的汽车旋转位置传感器产品测试方案,超越简单测量转子定位传感器(RPS)的产品参数。把内嵌墨水系统或激光标记系统的并行测试系统与测试平台整合起来的方案可以提高生产量和效率。 对于压力传感器来说,手工处理几乎很少,从而最大限度降低了人工成本。对于TSD来说,可以进一步提高产品组装的可靠性。 快速开发和成本竞争力:根据概念来实现测试方案同样具有挑战性。例如,当IMI公司提供整套测试方案时,采购零部件的标准材料和定制材料在开发工艺中至关重要。IMI TsD集团公司凭借其由IMI全球材料团队管理的供应链网络采购标准零部件和很难找到的材料。这有助于测试开发——它能够加快地测试仪器的开发时间,并使测试方案的成本具有竞争力,吸引客户。 集成技术:把越来越多不同的新技术集成到一个单一平台中,这样的方案是TSD未来的发展方向。来自用户的创新型产品在他们的测试要求中需要更多的专业化工艺和测量。现在,这些新产品开始整合像微电子机械系统(MEMS)这样的许多新技术,MEMS最常见的形式也被称为微型机械组件和机械电子组件,它们是采用微加工技术进行制造的。它可以把计算机与很微小的机械器件结合,比如传感器、阀门、齿轮、镜子和嵌入半导体芯片中的执行器。在TSD中,测试产品中的MEMS器件或它们的功能将带来新的挑战。 供应链的组成部分 目前,只有高端汽车品牌正在快速转向智能汽车或联网汽车。在目前的情况下。预计其他的汽车品牌也会很快发布自己的未来汽车。EMS公司的组装服务和增值服务,比如产品设计和测试系统开发.将配合汽车的发展趋势。在这个领域,所有的EMS公司都必须想方设法证明自己是汽车供应链中不可或缺的部分。

    2015-12-23

  • 无铅工艺对助焊剂的要求

    据G3综合报道:无铅工艺对助焊剂的要求:由于焊剂与合金表面之间有化学反应,因此不同合金成分要选择不同的助焊剂;由于无铅合金的浸润性差,要求助焊剂活性高;提高助焊剂的活化温度,要适应无铅高温焊接温度;)焊后残留物少,并且无腐蚀性,满足ICT探针能力和电迁移。 焊膏印刷性、可焊性的关键在于助焊剂。确定了无铅合金后,关键在于助焊剂。选择焊膏要做工艺试验,看看印刷性能否满足要求,焊后质量如何。总之要选择适合自己产品和工艺的焊膏。 无铅焊剂必须专门配制焊膏中的助焊剂是净化焊接表面,提高润湿性,防止焊料氧化和确保焊膏质量以及优良工艺性的关键材料。高温下助焊剂对PCB的焊盘,元器件端头和引脚表面的氧化层起到清洗作用,同时对金属表面产生活化作用。 波峰焊中无VOC免清洗耳恭听焊剂也需要特殊配制。无铅焊膏和波峰焊的水溶性焊剂对某些产品也是需要的。 高温对元件的不利影响:陶瓷电阻和特殊的电容对温度曲线的斜率(温度的变化速率)非常敏感,由于陶瓷体与PCB的热膨胀系数CTE相差大,在焊点冷却时容易造成元件体和焊点裂纹,元件开裂现象与CTE的差异、温度、元件的尺寸大小成正比。铝电解电容对清晰度极其敏感:连接器和其他塑料封装元件在高温时失效明显增加。主要是分层、爆米花、变形等、粗略统计,温度每提高10℃,潮湿敏感元件(MSL)的可靠性降1级。解决措施是尽量降低峰值温度;对潮湿敏感元件进行去潮烘烤处理。 高温对PCB的不利影响:高温对PCB的不利影响在第三节中已经做了分析,高温容易PCB的热变形、因树脂老化变质而降低强度和绝缘电阻值,由于PCB的Z轴与XY方向的CTE不匹配造成金属化孔镀层断裂而失效等可靠性问题。解决措施是尽量降低峰值温度,一般简单的消费类产品可以采用FR-4基材,厚板和复杂产品需要采用耐高温的FR-5或CEMn来替代FR-4基材。 电气可靠性:回流焊、波峰焊、返修形成的助焊剂残留物,在潮湿环境和一定电压下,导电体之间可能会发生电化学反应,导致表面绝缘电阻的下降。如果有电迁移和枝状结晶(锡须)生长的出现,将发生导线间的短路,造成电迁移(俗称“漏电”)的风险。为了保证电气可靠性,需要对不同免清洗助焊剂的性能进行*估。 关于无铅返修①无铅焊料的返修相当困难,主要原因:无铅焊料合金润湿性差。温度高(简单PCB235℃,复杂PCB260℃)。工艺窗口小。②无铅返修注意事项:选择适当的返修设备和工具。正确作用返修设备和工具。正确选择焊膏、焊剂、焊锡丝等材料。正确设置焊接参数。除了要适应无铅焊料的高熔点和低润湿性。同时返修过程中一定要小心,将任何潜在的对元件和PCB的可靠性产生不利影响的因素降至最低。 关于过度时期无铅和有铅混用情况总结:无铅焊料和无铅焊端――效果最好。无铅焊料和有铅焊端――目前普通使用,可以应用,但必须控制Pb,Cu等的含量,要配制相应的助焊剂,还要严格控制温度曲线等工艺参数,否则会造成可靠性问题。有铅焊料和无铅焊端――效果最差,BGA、CSP无铅焊球是不能用到有铅工艺中的,不建议采用。 目前无铅工艺当中采用的钎焊料相对比原来的焊料成分方面锡的含量增大很多,其合金成分相对有很大的提升。在生产加工过程中,其锡渣的产生量比原来普通焊料的产生量也有很大幅度的提高。如果能将锡渣的产生量降低则对于材料消耗方面的成本控制是有益的。 锡渣主要是锡在高温环境下和氧气发生反应产生的氧化物,通过物理高温搅拌可以将大部分的锡氧分离(即锡渣还原),将分离的锡重新使用,也可利用化学置换还原反应将锡渣中的氧分子置换后还原成纯锡而重复使用。

    2015-11-02

  • 揭秘手机全金属工艺

    面对充满挑战的高端旗舰手机市场,乐视超级手机乐Max和乐1Pro,领先国内手机厂商率先采用了全金属手机,在整个全金属外壳的制造过程中,每一个金属机身都要经历上百道工序,在生产流水线中超过100分钟,从一块重达357g的铝材,到最终35.7g的成品外壳,历经16道工序(铝挤、DDG、粗铣内腔、铣天线槽、T处理、注塑、精铣弧面、精铣侧边、抛光、喷砂、一次阳极、抛光处理、精铣内腔、铣导电位、热熔螺母),每一步都使用了精湛工艺,下面我们就来揭秘下,乐视高颜值的全金属手机是如何炼成的。 欲制造最顶尖的全金属手机要从选材开始,乐视超级手机金属外壳的原材料选择了国际顶尖金属手机所使用的6063航空铝材,而制造工艺方面则更上一层楼。 1.第一步将柱形铝材进行切割并挤压,这个过程被称之为铝挤,会让铝材挤压之后成为10mm的铝板方便加工,同时更加致密、坚硬。 2、乐视全金属手机生产线使用最顶级的CNC(数字程序控制自动化机床),所以必须经过DDG这个环节将铝板精准地铣成152.2×86.1×10mm的规整三维体积,以便之后的CNC精加工。 3、为方便CNC加工,乐1Pro、乐Max都要使用墙内夹具夹住金属机身,这就需要通过第三部粗铣内腔步骤把内腔、以及与夹具结合的定位柱加工好,这对之后的加工环节至关重要。 4、对于全金属手机而言,最难解决的就是信号问题,当年iPhone 4刚上市时也遇到金属边框造成的信号差问题。同样金属铝也可以屏蔽(削弱)手机射频信号,所以必须经过开槽的方法,让信号可以有出入的路径。所以铣天线槽是最重要、最难的一步,天线槽必须铣的均匀,并且保持必要的链接点以保证金属壳的强度和整体感。 5、经过铣天线槽之后,就要使用“T处理”把铝材处理成可以与工程塑料相结合的表面。需要将金属机身置于特殊的T液等化学药剂中,使铝材表面形成纳米级(1纳米=10的-9次方米)孔洞,为下一步的纳米注塑做准备。 6、“注塑”环节因为有了之前T处理过的金属机身,从而可以让NMT纳米注塑工艺得以实现。NMT纳米注塑是将高温高压状态下的特殊塑料挤入经过T处理的金属材料上,让塑料与金属表层的纳米级细小孔洞紧密结合,从而达到紧固天线的目的。 7、对于全金属手机而言,除了信号天线难以处理之外,还有就是金属机身难以3D塑形,因为成本会非常之高。就连iPhone 6也仅仅是在边缘进行弧边处理,而乐1Pro和乐Max则使用的是3D弧面机身设计,可让手机与手掌贴合更舒适,达到更好的手感。而这恰好也是最费时的一道工序,耗时需1000秒以上。 8、细心的朋友可能会注意到,金属机身的3D弧面被CNC铣出来了,但是在边缘还保留一圈冗余,这时就需要精铣侧边,然后就能看到金属外壳的雏形了。 9、之前使用顶级告诉精密CNC机床,但也只能达到A1~A2级光洁度,要想达到后续加工需求,需要将其抛光至A0级光洁度,可呈镜面效果。 10、然而全金属手机并不是全光面的效果,而是呈现磨砂表面。这就需要通过“喷砂”工艺,将金属表面处理成磨砂效果。 11、铝合金较为稳定,为了不被汗液等外界因素所干扰,就必须要对其进行阳极处理。同时这也是为手机上色的过程,通过阳极氧化让铝本色变为金色。为铝合金进行染色的过程中是非常难以控制的,控制不好就会出现色差、斑点等,这也会降低良品率。 12、乐1Pro和乐Max都采用了极富光泽的切边设计,这就需要使用最高等级的超高速法纳克CNC机床对边角进行切削,这个过程也被称为钻切或高光处理。 13、经过12步的加工后,金属外壳已初见端倪,这时就要将用于夹具锁止的定位柱等多余料件去除,让金属外壳内完全整洁。 14、已经被CNC处理好的外壳还需要第二次阳极处理,使表面被氧化,形成致密、坚硬的氧化膜,让其更加耐磨且不易沾污。 15、经过阳极氧化后的铝合金外壳导电效果会变差,所以就需要将局部阳极氧化膜去掉露出金属以获得良好的接地效果,也就还需要再经历一次铣导电位的CNC处理。 16、最后,利用机械手将装配螺母嵌入到已做好的塑料中,以保证未来的手机装配。 到达最后一个步骤,金属外壳制成总重量为37.5g,相比最初的357.1g降低319.6g,体积也缩小到148×73.8×8.9mm。乐视超级手机仅全金属外壳在整个流水线上就需6000秒以上,16道工序完美诠释了极致科技的精神,乐视超级手机可谓精工造,不将就。

    2015-10-13

  • 激光回流焊接技术

    完善的点焊膏系统,它可以根据不同产品的加热需求,使用各种各样的技术方法来完成焊点的焊接。和其他加热方法类似,误用激光能量很容易烧坏零件。激光加热器充分利用激光能量的传输和吸收的特点,根据焊膏的回流特性创建出一个回流的环境,这能够使得非常困难的焊接任务可以以极高的直通率完成。用样品来做回流试验已经是一个成熟的方法来确定激光回流是否适合于该产品,以及为了完成预期的焊点质量所必须加以控制的工艺参数。理论分析研究激光如何工作是一回事,但实际应用却又是另一回事。如果在一个产品 上,焊膏的回流用激光来完成被确定为一个可行的方法, 那么就可以与焊膏及激光设备系统供应商合作,产品的材料和设备的最佳组合。二氧化碳激光器是目前可用的最强的连续波激光器。二氧化碳激光器可以产生波长约10,600nm的红外光和20%的功率。CO2激光器多用于金属切割和焊接。二氧化碳激光器是由钇铝石榴石掺杂钕金属制成的,通常称之为Nd:YAG激光器。Nd:YAG激光器能产生高能量,在红外光谱图中波长为1,064nm。和CO2激光器类似,它们主要被应用在切割和焊接金属,另外还用于在金属和其他材料上打标。高功率二极管激光器(HDL)主要是依靠GaAs半导体条。能提供范围790~980nm的波长和每条50瓦的输出功率。在过去几年里,以保持二极管温度为目标的二极管冷却技术的进步,显著地增加了二极管的功率、寿命和效率。一些用户选择用激光加热,是因为在众多手段中它是最佳选项;而另外一些用户则发现,由于可行的加热手段非常受限,激光将是解决他们所面对的加热难题时的方案。使用激光加热最直接的原因是希望进行非接触的局部加热。虽然动机各不相同,但目的是一样的:回流的仅限于某个位置而不会波及其它区域,并要在极短的时间内完成,从而有效地避免产品的其它部位被传导更多的热量。电缆线放置之前焊膏被点在所有的焊盘上。激光加热是紧随点焊膏工艺之后,在一条线上完成的,而所加的热量刚好形成焊点。焊料处于熔融态的时间不超过3秒钟。在加热时传导到玻璃基板表面的热量是很少的,可以防止热膨胀爆裂。而焊点的外观则满足一致性要求。同之前的工艺一样,在每个引脚部位分别点焊膏,再单独用激光加热每个引脚,由于导热的原因,第一个引脚要比第四个引脚的加热时间长一些。局部的加热温度是足够的,而总热量对于塑料件是安全的

    2016-12-28

  • 2016年中国汽车电子行业市场现状分析及前景预测

    我国从20世纪90年代开始进行汽车电子产品的研发及产业化,目前已建立了一定的技术基础,汽车电子行业在我国汽车产业蓬勃发展的带动下迅速发展。但由于我国汽车电子技术起步较晚、基础薄弱,汽车电子产品发展落后于汽车整车的发展,产品和技术与国外差距较大,外资企业牢牢占据着国内汽车电子市场和技术的决定权,我国汽车电子产业仍处于起步发展阶段。汽车电子产业链主要由三个层级构成。自上而下分别是电子元件供应商、系统/一级供应商、整车厂。电子元件供应商与系统/一级供应商之间存在三级与二级中间供应商,一般是国内外中小型公司,技术含量与产业链控制度较低。下图:汽车电子产业链结构图近年来,我国汽车电子市场规模快速增长,2015年,我国汽车电子市场规模达3979亿元。我国汽车电子市场需求规模增长的直接动力主要表现在两方面:一是汽车整车市场的发展。汽车作为汽车电子产品的载体,其产量和增长速度直接影响了汽车电子市场的发展;二是汽车电子化程度的提高。为了满足消费者对汽车性能不断提高的要求,汽车电子产品在汽车中的应用范围越来越广,在汽车成本中所占的比例不断提高。新能源汽车是长期发展方向,对汽车电子需求量更大。《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》明确以纯电动为新能源汽车的主要战略取向,目标为力争纯电动汽车与插电式混合动力汽车到到2020年产能达到200万辆,累计产销量达到500万辆。中商产业研究院发布的《2016-2021年中国汽车电子行业市场分析及投资前景咨询报告》预测:在政府刺激措施、拓展新市场以及轿车功能更加先进等因素的推动下,中国汽车电子市场将快速增长。中商产业研究院预计,到2020年,中国汽车电子市场规模有望突破7000亿元。

    2016-04-14

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