通过基于PC的控制、EtherCAT和人工智能(AI),我们为客户提供灵活的导电图案技术,以满足高精度加工要求。
印刷电路板(PCB)主要通过蚀刻生产。然而,一家瑞典公司开发了一种不同的方法,将工业以太网、伺服驱动器、人机界面(HMI)、输入/输出(I/O)、图像处理以及基于PC 的软件和控制器无缝集成。采用专利工艺,通过机械工艺从柔性电路板完成导电结构。要准确且经济高效地实现这一目标,需要同等程度地衡量精度和速度。基于PC的控制和EtherCAT是实现这一目标的最佳控制技术。
DPPatterning 由Staffan Nordlinder 于2006 年在瑞典诺尔雪平创立。此后,公司不断研发柔性电路板的制造技术,即干相图案化(DPP)。创新阶段始于2001 年,当时Nordlinder 在瑞典研究所(RISE) 担任科学家,促成了对DPP 技术的深入合作和持续研究。
DPP 能够在柔性材料上生产导电结构。实现原理就像在一张纸上打孔或经典的压花技术一样简单。具有最终结构的负形的旋转模具将载体材料压在旋转的铣轮上。载体材料涂有超薄导电顶层。铣床以机械方式去除上层。下部载体材料保持不变。这样可以在层压板上形成导电图案,然后以卷轴形式交付柔性电路板。
该工艺适用于多种载体材料,包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。根据所需的厚度,铝、铜或铜包铝适合用作顶层。 DPP 还可用于非电子和非导电应用。这些可以包括塑料或纸质装饰或功能性3D 结构,例如用于调平电子元件的微流体通道或腔体。
该专利工艺为电子元件制造商带来了立竿见影的好处。优点包括提高成本效率、缩短交货时间、环境友好、无需化学品或有害物质的可持续生产。金属刨花也可以回收利用。更不用说信息安全方面——将其集成到公司的生产过程中意味着制造商保留所有知识产权。 DPP机器的一个特点是它们可以在一条生产线上同时生产原型和批量产品。较长的交付时间和测试天数会使使用传统方法变得困难。
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集成自动化技术实现高速、高精度
由于基板非常薄,需要去除的材料仅在几微米范围内,因此DPP工艺需要配备高性能自动化技术,并将尽可能多的组件集成到连续系统中。因此,DP Patterning一直与基于PC的自动化技术供应商合作。他们最初仅在子系统中使用工业PC 来与外部系统进行通信。自2016年以来,该公司一直采用完全集成技术:将伺服驱动器、HMI、I/O和图像处理集成到基于PC的控制中。借助集成的HMI 软件,操作员现在可以直接通过用户界面控制材料去除。这不仅提高了用户友好性,而且使铣削参数更易于配置。
箔片上的金属层大约比人类头发丝薄10倍,在加工过程中需要极高的精度,并且可以在100nm范围内进行调整。 DP Patterning 的软件工程师Jakob Sagatowski 表示:“这家自动化供应商产品的最大优势之一是它使我们能够实现令人难以置信的快速工艺周期时间。当我们将其与其他控件制造商进行比较时,结果令人印象深刻。当全速运行时,我们的机器可以在1毫秒内滚动约0.5毫米的图案。这相当于0.5 m/s 的皮带速度,比当今实际应用中常见的速度快得多。”
生产数据的捕获和归档是另一个关键要求。 “我们的技术在不断发展,因此我们需要跟踪尽可能多的数据,”诺德林德说。
数据库连接和大容量存储是优化生产线配置的重要关键因素。基于PC 的控制对此做出了巨大贡献。 DP Patterning可以无缝地使用一台工业PC上的所有程序,从而简化系统配置。它还使客户能够投资具有成本效益的标准硬件解决方案。
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通过集成人工智能释放潜力
每当需要分析大量数据时,人工智能(AI)或机器学习总是讨论的焦点。作为一家创新型公司,DP Patterning 始终在寻找下一个技术突破。 “这可能涉及人工智能的集成,例如,利用我们供应商的机器学习软件来进一步完善预测维护和生产优化,”萨加托夫斯基说。
DP Patterning 也在考虑图像处理的扩展应用。他们现在希望使用集成视觉软件和专用功能来检测和标记中断的导体路径,以便在后续工作步骤中自动忽略它们。
关键概念:
可以使用EtherCAT 和基于PC 的控制在柔性材料上生产导电结构。
采用DPP技术的操作员可以使用集成的HMI软件直接控制材料去除。
集成人工智能有助于优化下一代机器视觉。
审稿人:刘庆