Барлық санаттар

Металл штамповка өндірісі электроника саласында қалай қолданылады?

2025-08-08 15:30:44
Металл штамповка өндірісі электроника саласында қалай қолданылады?

Электрондық компоненттердің кішірейтілуі үшін дәл металл өңдеу

Компакт құрылғылардағы микродәл өңдеудің рөлі

Микрон дәл металды штамптау техникасы супер жұқа бөлшектерді 0,2 мм қалыңдықтан төмен шығарудың кең көлемде жүргізілуіне мүмкіндік береді. Осындай кішігірім бөлшектер көптеген салаларда маңызды рөл атқарады, мысалы, смартфондар, медициналық құрылғылар және интернетке қосылған датчиктер. Қазіргі прогрессивті матрицалық технологиялар арқылы өндірушілер шамамен 5 микрон немесе одан да жақсы дәлдікке қол жеткізе алады. Осындай дәлдік қосылғыш шыбықтардың ылғал немесе үздіксіз тербелістерге ұшыраған кезде де дұрыс жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. «Future Market Insights» нарықтық зерттеу фирмасының хабарлауынша, тұтынушылық электроника компанияларының шамамен екі үштен бөлігі ең маңызды қосылыстар үшін пластмасса бөлшектердің орнына металды штамптау бөлшектерін қолдануды құпиялап жатыр. Металл пластмассаға қарағанда ұзақ қызмет етеді және электр тогын жақсы өткізеді, сондықтан бастапқы шығындардың жоғары болуына қарамастан көптеген өндірушілер оған ауысуда.

Жартылай өткізгіш шыбықтары және микронды дәлдік шектеулері

Жартылай өткізгіш көшірмелерді белгілеу дәлдігі ±2 микрон ішінде — онда 0,5 микрон ауытқулар жоғары жиілікті чиптерде 15% сигнал шығынына әкелуі мүмкін. Лазерлік бағыттаушы престер нақты өлшемді жылыжылтыртпайтын және үздіксіз өндіру кезінде өлшемдік жылжуын 40% азайтатын нақты өлшемді реттеу жүйелерімен қамтамасыз етіледі, сондықтан айына 1,5 миллион бірлік 5G модемдерін шығаруды қамтамасыз етеді.

Компоненттердің миниатюризациясының шектеулерін итеріп жылжытып отырған жаңалықтар

Миниатюризацияның үш негізгі жетістіктері оны жүргізіп отыр:

  • ЭМИ қорғаныстарын 0,08 мм қалыңдықта өндіретін гибридті штамптау-әріптеу процесстері
  • Коннекторларды жасау кезінде су өткізбейтін тығындарды құрайтын көп сатылы матрицалар
  • Тәулігіне 2000 бөлшек жылдамдықпен субмикронды ақауларды анықтайтын жасанды интеллектіге негізделген көру жүйелері

Бұл жаңалықтар батырмалардың аумағын 22% азайтса, батарея сыйымдылығын екі есе арттырады.

image(6c62a27201).png

Жоғары тығыздықты электроникада металды штамптау бөлшектері неге маңызды екені

Миллиметрлік толқынды 5G антеннелері үшін 360° ЭМИ қорғауын қамтамасыз ететін басылған компоненттер процессорларда 30 Вт-тан асатын полимерлерге қарағанда жылу шашу 50% жақсы болып келеді. SMT жинау желілерімен үйлесімділігі екінші деңгейдегі бекіту сатыларын жояды, құрылғының жалпы қалыңдығын азайтады.

Мысал: Әуелімдер мен жалғанған құрылғылардағы басылған компоненттер

Флагманды 5G смартфонда 0,3 мм антенна тіректерінен бастап коррозияға тұрақты SIM табақшаларына дейінгі 127 басылған бөлшек болады. Фитнес-трекерлер 12 000 иілу циклын шыдайтын, сонымен қатар тұзды су ортасында үздіксіз денсаулықты бақылауға мүмкіндік беретін 0,5Î қарсылықтан аспайтын титаннан жасалған биосенсорлық контактілерді пайдаланады.

Электроника өндірісінде қолданылатын негізгі металды өрнектеу процесстері

Жоғары көлемді электрондық коннекторлар үшін прогрессивті матрицалық өрнектеу

Прогрессивті матрицалық соғу 1 минутта 1500 бөлшек шығаратын жоғары көлемді коннекторларды шығаруды басқарады. Көп сатылы құрылғылар бір уақытта түпнұсқа металл жолақтарды соғып, майыстырып және пішіндеп, USB-C порттары мен жад карталарының тіркесу орындарында тұрақты ток өткізгіштік пен жұбындыру үшін қажетті ±3 микрон өлшемді дәлдікке қол жеткізеді (2023 жылғы Өндіріс технологиялары туралы есеп).

Металл бөлшектерді соғудың қолданылуындағы контекстуалды және құйма әдістері

Контекстуалды соғу 99,2% материал пайдалану коэффициентімен SIM-тапсырмалар мен экранирлеу пластиналары үшін ыңғайлы. Құйма соғу зарядтау контактілері үшін 0,1 мкм-ден төменгі бет тегістігін қамтамасыз етеді, ток параметрлерінің тұрақтылығын қамтамасыз ететін екінші деңгейлі полировкасыз. Бұл процесстер жаңа PCB жинақтарында соғылған бөлшектердің 68% құрайды.

Жоғары жылдамдықты соғу желілерінде дәлдікті сақтау

Олардың температуралық ауытқуларын болдырмау үшін 5G антеннасындағы құрылғыларды температураға басқару арқылы өңдеу. Сондай-ақ, тесіктердің орналасуын 5 мкм дәлдікпен тексеру үшін лазерлі сканерлер қолданылады. Бұл миллиметрлік толқын жиілігінің тұрақтылығы үшін маңызды.

Автоматтандырылған электроникалық жинақтау процесстерін интеграциялау

Роботтық құрылғылар штамповка жасалған ЭМИ қорғаныстары мен түйіспе түйіндерін SMT машиналарына тікелей беріп, жинақтау цикл уақытын 34% қысқартады (Automation Today 2023). Бұл тұйық интеграциялық жүйе өте дәл шаң-тозаңға орнықты сағаттардың және IoT датчиктерінің қораптарын шығаруға мүмкіндік береді, ондағы дәл шектеулер ылғалдың енуі мен сигналдың бұзылуын болдырмайды.

Электрондық металл штамповкасы үшін материалдар мен конструкциялық есептеулер

Жиі қолданылатын материалдар: қола, латунь және штамповка жасалған бөлшектердегі алюминий

Электроника саласындағы металл өңдеу жұмыстарында мыс, қола және алюминий өз ерекшеліктері арқасында үш негізгі материал болып табылады. Мыс электр тогын өте жақсы өткізетіндіктен, соның арқасында ол қосқыштар мен электр тізбегінің әртүрлі бөліктері үшін өте қолайлы. Қола - қоррозияға тұрақтылық пен өңдеу кезіндегі ыңғайлылық арасында орташа нүкте болып табылады. Ал алюминий өз кезегінде жеңілдігімен және жеткілікті беріктігімен ерекшеленеді, сондықтан ол құрылғылардың ішіндегі радиаторлар мен басқа да конструктивті бөліктер үшін өте қолайлы. Саладағы соңғы тенденцияларға қараңыз, қазіргі тұтынушы электроникасының шамамен екі үштен бір бөлігі құрылғылардағы жылу шығаруды басқару және жалпы өнімнің салмағын азайту үшін алюминийден жасалған бөліктерді пайдаланады.

Ток өткізгіштік, жылу басқару және тұрақтылық үшін материалды таңдау

Инженерлер үш негізгі факторды бағалайды:

  • ПРОВОДИМОСТЬ : Мыстың 100% IACS рейтингі жоғары жиілікті құрылғылардағы сигналдарды тиімді тасымалдауын қамтамасыз етеді
  • Жылулық өнімділік : 5G инфрақұрылымының шағын масштабы үшін маңызды болып табылатын алюминий болатқа қарағанда жылу 50% жылдам шашып таратады
  • Төзімділік : Түсті металл 50% жылдам шашып таратады

Бұл критерийлер жылу және электр өткізгіштігі тұрақты болуы қажетті кішігірім, жоғары дәлдікті электроника дамуын қолдайды.

Зерттеу жағдайы: Жылу шығарғыш пен қорғау қолданбаларындағы алюминий мен мысты салыстыру

2023 жылы жасалған талдау алюминийдің смартфондардың қорғауында мыс өткізгіштігінен 40% төмен болғанымен, 30% жеңілдік артықшылығын компенсация ететінін көрсетті. Алайда, 150 Вт-тан асатын жылуды өңдейтін жоғары өнімді серверлер үшін мыс ұсынылатын таңдау болып табылады. Екі материалды қоса пайдаланатын гибридті конструкциялар бір металлды шешімдерге қарағанда жылу тиімділігін 22% арттырады.

Металл шағылдыру бөлшектеріндегі келесі дамып жатқан қорытпалар мен болашақтағы материалдық тенденциялар

Темірден тыс мыс қорытпалары мен кремний-алюминий композиттері шығарылған бөлшектердің токтың 15% артық күшін ұстап тұруына және электромагниттік кедергіні азайтуға мүмкіндік береді. Салалық болжамдар бериллий-мыс қорытпаларына сұраныстың жылдық 12% өсуін, әсіресе 2030 жылға дейін ғарыштық дәрежедегі радиожиілікті экранирование саласында күтіп отыр. Бұл жетістіктер металды штамповканың келесі ұрпақ электроникасының миниатюризациясындағы рөлін бекітеді.

ЭМИ/РМИ Экранирование және Құрылымдық Қолдану аясындағы Штамповкалық Металл Бөлшектері

Металды штамповка бөлшектері заманауи электроникада электромагниттік және радиожиілікті кедергіні азайтуды қамтамасыз етеді. Алюминий мен мыс сияқты өткізгіш материалдарды дәл өндірумен ұштастыра отырып, штамповкалық бөлшектер мынадай экранирование нәтижелеріне қол жеткізеді 40–60 дБ затухание маңызды жиілік диапазондарында, IEC 61000 және FCC стандарттарына сәйкестікті қамтамасыз етеді.

ЭМИ/РМИ Экранирование үшін Штамповкалық Металл Корпустарының Жобалауы мен Өндірісі

Бұл қораптар өткізгіштік пен өтімділікке тиімді материалдардан жасалған. Шыны алюминий қорғанысы ≥85% жоғары жиілікті ЭМИ (20–50 ГГц) 5G инфрақұрылымында, ал мыс IoT датчиктеріндегі төменгі жиілікті (30–300 МГц) қорғау үшін үздік нәтиже көрсетеді. Прогрессивті матрицалық штамповка медициналық мониторлар мен автомобильдік басқару блоктарындағы Фарадей торының бүтіндігін сақтайтын <50 мкм өлшемді дәлдікпен қораптар жасайды.

Аккумулятор контактілері, коннектор шығыстары және қорғаныс қораптары

Қорғаныстан тыс, штампталған бөлшектер тар кеңістіктерде құрылымдық қолдау көрсетеді. Никельмен қапталған болат аккумулятор контактілері тот басудан қорғайды және <10 мОм кедергіні сақтайды, ал алтынмен қапталған коннектор шығыстары жоғары жылдамдықты деректер беру кезінде сигналдың бүтіндігін сақтайды. Көпсатылы формалау миниатюрлі Bluetooth модульдері үшін жылжып қосылатын қорғаныс қораптарының күрделі геометриясын жасауға мүмкіндік береді.

5G және IoT құрылғыларындағы қорғалған компоненттерге деген сұраныстың өсуі

2024 жылғы металл штамповка нарығының талдауы болжамдайды 15% жылдық өсу eMI/RFI компоненттерінде, 5G mmWave (24–47 GHz) қабылдау және IoT кеңейтілуіне байланысты. Бүгінгі ақылды зауыттар 5G антеннасының қорғанысын ±8 мкм дәлдікпен 1200 бөлік/мин жасау үшін AI-негізіндегі құрал жолын тиімділеуді енгізеді.

Жан-жақты электроникалық құрылғылардағы металды штамптау бөлшектерінің орындау тиімділігі

Металды штамптау арқылы жасалған қорғаныштар миллиметрлік толқынды радар орнатылымдарында пластмасса нұсқаларымен салыстырғанда ЭМИ таралуын 93% дейін азайтады. Ғарыштық аппараттар үшін аралық температуралар мен әртүрлі жағдайлардан өткен соң да жақсы жерге қосылуын қамтамасыз ететін бериллий мыс серіппелер қолданылады (минус 40 градустан плюс 125 Цельсийге дейін). Бұл штамптау бөлшектерінің сенімділігі әртүрлі әскери электроника мен медициналық имплантаттар сияқты жерлерде қолданылады, онда қателік болуы мүмкін емес.

Электрондық металды штамптаудың автоматтандыруы, жаңа технологиялары және болашақтағы даму тенденциялары

Ақылды зауыттар: CNC, автоматтандыру және нақты уақытта сапаны бақылау

Бүгінгі таңда 2018 жылғы кезге қарағанда штамптау зауыттары шамамен 85 пайызға әлдеқайда тиімді жұмыс істейді, бұл негізінен автоматтандыру жүйелеріндегі жетістіктерге байланысты. Бұл қазіргі заманғы кәсіпорындар серво жетекті ЧПУ престерін пайдаланып, тәулік бойы 2 микрон дәлдікпен кішігірім сокетті коннекторлар мен әртүрлі қорғаныш компоненттерін үзіліссіз шығарып тұрады. Соңғы жылдары өнеркәсіптік есепте келтірілген мәліметтерге сәйкес, соңғы жылдары жарияланған өнеркәсіптік есептерге сүйенсек, соңғы жылдары батареялық контактілер мен RF қорғаныш компоненттерінің 63 пайызға төмендеуі туралы хабарламалар бар.

Металл штамптау бойынша жобалау мен процестерді оптимизациялау жасанды интеллект негізінде

Машиналық оқыту алгоритмдері материалдың серпінін 97% дәлдікпен болжайды, соның нәтижесінде 82% жетекші рамкалы штамповка операцияларында алғаш рет сәтті орындалады. Бұл модельдер жолақтың қалыңдығы, қорытпаның құрамы мен престің күштері сияқты 15-тен астам айнымалыны талдайды, қорғаныш корпусындағы ақаулардың 56% себебін шешеді (ThomasNet 2023).

Тұрақты штамповка және жоғары дәлдікті жолдардағы ықшамдылық

Механикалық жүйелерге қарағанда дамытқан серво престері энергия пайдалануды 40% азайтады, сонымен қатар 1,200 соққы/минут ұстап тұрады. Прогрессивті матрицалық жолдарда жасанды интеллектпен оптимизацияланған орналасу арқылы материал пайдалану 93% асып түседі, бұл бериллийлі мыс сияқты қымбат қорытпалармен жұмыс істеу кезінде маңызды артықшылық болып табылады.

Болашақ көзқарасы: 5G инфрақұрылымындағы күйге бейімдеу және дамыған қолданбалар

38GHz+ 5G желілерін енгізу тек гибридті штамповка-лазерлік абляция арқылы 0,4Ra төменгі беттік өңдеу дәлдігін қамтамасыз ететін толқын жолақ компоненттерін қажет етеді. Салалық болжамдар 2028 жылға миллиметрлік толқындық қорғаныш корпусының 300% өсуін күтіп отыр, сонымен қатар келесі ұрпақ негізгі станцияларының дизайны негізінде түрлендірілген метал штамповка бөлшектері жатыр.

Жиі қойылатын сұрақтар

Микро дәлдік метал штамповка дегеніміз не?

Микро дәлдік метал штамповка – электроника және медициналық құрылғылар сияқты салалар үшін маңызды болып табылатын, әдетте 0,2 мм қалыңдықтан төмен болатын өте жұқа металл бөлшектерді жоғары дәлдікпен шығару үшін қолданылатын техника.

Электроникада неліктен пластик бөлшектерге қарағанда метал штамповка бөлшектері ұнатылады?

Металл штамповка бөлшектері ұнатылады, себебі олар пластикке қарағанда ұзақ қызмет ету мерзіміне ие және жақсы электр өткізгіштік қасиеттері бар қосылыстарды қамтамасыз етеді.

Электроника үшін метал штамповка процесінде қолданылатын кең тараған материалдар қандай?

Кең таралған материалдарға мыс, қола және алюминий жатады. Мыс өзінің өте жақсы өткізгіштігі үшін, қола коррозияға тұрақты болып келіп, жұмыс істеуге жеңіл болғандықтан, ал алюминий жеңілдігі мен беріктігі үшін таңдалады.

Электрониканы кішірейту үшін штамптау процесстеріндегі инновациялар қалай ықпал етеді?

Гибридті штамптау-әріптеу процесстері, көп сатылы матрицалар және жасанды интеллектімен жабдықталған көру жүйелері сияқты инновациялар дәлдікті арттырып, ақауларды анықтау арқылы кішірек, әрі тиімді электронды компоненттерді шығаруға мүмкіндік береді.

Мазмұны