Az innováció ösztönzése: Mélységi útválasztási folyamatok – páratlan pontosság elérése összetett NYÁK-okban

A NYÁK-gyártásban az egyre összetettebb és miniatürizált konstrukciók iránti igény folyamatosan feszegeti a hagyományos gyártási módszerek határait, beleértve a mélységi útválasztást is.

A mélységi útválasztás nélkülözhetetlen számos kulcsfontosságú NYÁK-alkalmazásban:

• Merev-flex PCB-k:Ezek a hibrid táblák a merev szakaszokat rugalmas összeköttetésekkel kombinálják, így pontos mélységi vezetést igényelnek a hajlékony rész tetején és/vagy alján lévő "csésze" eltávolításához.
• Üregekkel rendelkező PCB-k:Az üregeket stratégiailag hozzák létre a NYÁK-rétegeken belül, hogy az alkatrészeket közvetlenül a táblába integrálják vagy beágyazzák.
• Réz érme PCB-k hűtőbordákhoz:A nagy teljesítményű alkalmazásokban a rézérméket gyakran beágyazzák a NYÁK-okba, hogy rendkívül hatékony lokalizált hűtőbordákként szolgáljanak. A mélységi útválasztás precíz zsebek létrehozására szolgál ezeknek az érméknek, biztosítva a tökéletes illeszkedést.

Ezekben az alkalmazásokban a siker nemcsak robusztus gépekre, hanem kifinomult vezérlési funkciókra is szükség van. A NYÁK-gyártók fejlett gépjellemzőkre és folyamatmódszerekre támaszkodnak, hogy elérjék pontos mélységi útválasztási céljaikat. Itt megvizsgálok néhány kulcsfontosságú funkciót, amelyek lehetővé teszik a gyártók számára, hogy megbirkózzanak az összetett mélységi útválasztási kihívásokkal.

Mélységi útválasztás egy második mérőrendszerrel

A mélységi útválasztás gyakori forgatókönyve állandó vágási mélység létrehozása, még akkor is, ha maga a NYÁK-panel nem tökéletesen sík - ez gyakori a gyártásban. Ilyen esetekben a rögzített referenciapontból származó előre programozott Z-tengely mélységére hagyatkozva inkonzisztens eredményekhez vezethet.

Ennek kiküszöbölésére a gépek egy második mérőrendszert használnak, amely jellemzően egy speciális betéttel vagy kefével felszerelt nyomólábat foglal magában, amely pontosan érinti a NYÁK felületét. A gép az érintkezés pontos pillanatától kezdve kiszámítja a mélységet, és következetesen fenntartja azt a marási útvonal során. Ez a dinamikus beállítás biztosítja, hogy a marási mélység pontos legyen a potenciálisan egyenetlen panelfelülethez képest. Ennek a technológiának a tipikus és kritikus alkalmazása a mélységi útválasztás a csésze eltávolításához a merev-flex NYÁK-gyártásban.

1. ábra: Mélységi útvezetés a második mérőrendszer mintáival.

Mélységi vezetés az elektromos érintkezőből

Míg egy második mérőrendszer gyakran mechanikus érintkezést használ a mélységszámítások kiindulási pontjának meghatározására, az elektromos érintkezőből történő mélységvezetés alternatív, precíz módszert kínál, amely kihasználja a NYÁK elektromos tulajdonságait. Ebben a megközelítésben a mélységszámítás kiindulópontjaként kijelölt réteget földelni kell. Ez lehet a felső rézréteg vagy egy belső rézréteg. Az elektromosan vezető marószerszám érintkezik ezzel a földelt réteggel, és pontos jelet vált ki, amely meghatározza a Z-tengely mélységmérésének nullpontját.

Ez a módszer különösen előnyös olyan alkalmazásoknál, amelyek rendkívül szűk tűréseket és közvetlen hivatkozást igényelnek egy vezetőképes rétegre. Kiküszöböli a nyomótalp-rendszereknél előforduló kisebb mechanikai eltéréseket, kiváló ismételhetőséget biztosítva, ha a célpont réz jellegzetesség.

2. ábra: Mélységi útvezetés elektromos érintkezővel a földelt felső réteggel.

3. ábra: Mélységi útválasztás elektromos érintkezéssel a földelt belső réteggel.

Polírozás

Az elektromos érintkezés elvei "polírozó" funkcióban is alkalmazhatók. Ez a fejlett funkció kivételesen tiszta és precíz mart felületet biztosít, különösen akkor, ha a mélységi marás célja a rézréteg károsodás nélküli felfedése. A gép mélységi marási műveletet hajt végre. Amikor a szerszám elektromos érintkezésbe kerül a célrézréteggel, a Z tengely mozgása automatikusan leáll. A szerszám ezután enyhén halad előre az X és/vagy Y tengely mentén, minimálisan emelkedik a Z tengelyen, tovább mozog az X és/vagy Y tengelyen, majd leereszkedik, hogy helyreállítsa az elektromos érintkezést. Ez a sorozat a polírozási művelet részeként ismétlődik.

Ez az iteratív mikromozgás biztosítja, hogy a gép folyamatosan "érezze" a réz felületét. Az eredmény egy rendkívül precíz mélységi marás, minimális behatolással a rézbe, hatékonyan "polírozza" a felületet a maradék dielektromos maradványok vagy mikrosorja eltávolításával, ami tiszta rézfelületet eredményez, amely készen áll a későbbi folyamatokra.

Fejlett térképezési lehetőségek

A maradék tekercs egyenlő vastagságát igénylő alkalmazásoknál (a mélységmarás vége és a panel alsó felülete közötti pontos távolság) az egyszerű állandó mélységű marás gyakran nem elegendő a panelvastagság eredendő eltérései miatt. Ilyen bonyolult esetekben elengedhetetlen, hogy az útválasztási folyamat megkezdése előtt készítsen egy "térképet" a biztonsági panel (az alsó felületről).

Ez a térképezés magában foglalja az alsó felület topográfiájának nagy felbontású szkennelését vagy mérését. Az így kapott adatok egy digitális "térképet" hoznak létre, amely pontosan tájékoztatja a marógépet a helyi vastagságváltozásokról. A gép vezérlőrendszere ezután a térkép szerint állítja be a Z tengely mélységét minden egyes vezetett ponthoz. Ez biztosítja, hogy még ha az eredeti panelvastagság is változik, a fennmaradó szalagvastagság egyenletesen egyenletes legyen.

6. ábra: A hátlapminta térképe.

Érintőpróba

A vákuumasztal vagy adapter által biztosított stabilitásra építve az érintéses mérőfej-vezérléssel ellátott mélységi útválasztás a legmagasabb szintű pontosságot kínálja az üregek létrehozásához. A Z tengelyre egy speciális érintőmérő van felszerelve, amely független és rendkívül pontos eszközt biztosít a tényleges mélység ellenőrzésére és szabályozására a marási folyamat során.

Az érintőpróba technológia többféleképpen is használható:

1. Egyszeri mérés + útválasztás:

• Mérje meg a panel felületét:Az érintőszonda pontosan méri a panel felületének egyetlen pontját, hogy végleges referenciát hozzon létre
• Útvonal a panel felülete alapján meghatározott mélységig:Az útválasztási útvonal a programozott mélységig fut, hivatkozva a mért felületi pontra

2. Többszörös mérés + útválasztás:

• Mérje meg a panel felületét érintőszondával:Az érintőpróba több pontot pásztáz a panel felületén
• Különböző mérési pontok a panel felületén/térképezési folyamaton:Ez részletesebb topográfiai térképet készít a szükséges területről
• Útvonal meghatározott mélységig a leképezett adatok átlagértéke alapján:Az útválasztási útvonal dinamikusan módosul, a leképezett adatpontok átlagos vagy interpolált értéke alapján, kompenzálva a nagyobb területeken lévő lokalizált felületi egyenetlenségeket

3. Mérés útválasztás után:

• Mérje meg a panel felületét:Kezdeti felületi referencia készítése
• Mérjen meg egy alacsonyabb, már feldolgozott szintet és ellenőrizze a mélységet:A kezdeti útválasztás után az érintőszonda megméri az irányított elem mélységét a pontosság ellenőrzése érdekében. Ez kritikus minőség-ellenőrzési lépés lehet.

4. Adaptív üregútválasztás:Ez a pontosság csúcsát jelenti, zárt hurkú visszacsatoló rendszer alkalmazásával:

• Felület mérése érintéses szondával:Meghatározza a kiindulási hivatkozást
• Útválasztás:Végrehajtja a kezdeti útválasztási lépést
• Mérje meg a mélységet egy érintéses szondával:A szonda méri az áthaladás után elért mélységet
• Szükség esetén végső útvonal:Ha a mért mélység eltér a céltól, a gép egy végső, adaptív marómenetet hajt végre a megadott mélység elérése érdekében. Ez a folyamat páratlan pontosságot biztosít.

Lézeres tokok: amikor a mechanikus útválasztás eléri a határait

Bár a mechanikus mélységi útválasztás óriási lehetőségeket kínál, vannak olyan esetek, amikor korlátai lézeres technológiát igényelnek a hántolási folyamatokhoz. Ezek az esetek gyakran akkor fordulnak elő, ha olyan anyagokkal foglalkozunk, amelyeket nehéz mechanikusan megmunkálni, amikor a szükséges jellemzőméret és pontosság meghaladja a mechanikai képességeket, vagy amikor a hőhatást minimalizálni kell. A lézerek, különösen a csúcskategóriásak, mint például a PICO-green, tökéletesek olyan feladatokhoz, mint a vékony bevonatok eltávolítása a rézpárnákról vagy az érintkező párnák minimális sérüléssel történő elérése.

A PICO-zöld lézer a következő rétegre minimális hatással képes a mikronokat. Ez az érintésmentes, rendkívül pontos és lokalizált energiaszállítás minimális hőhatást biztosít a környező anyagra, megőrizve az érzékeny rézpárnák és finomvonalú szerkezetek integritását. A lézeres hántúrázás kiváló vezérlést és tisztaságot biztosít a mechanikai módszerekhez képest bizonyos alkalmazásokhoz.

Összefoglalás

A rendkívül pontos mélységi útválasztás képessége alapvető fontosságú a mai összetett NYÁK-tervek gyártásához, beleértve a merev-flex táblákat, a beágyazott alkatrészekkel ellátott NYÁK-okat és az integrált hűtőbordákat igénylő kártyákat. A gép számos jellemzője döntő szerepet játszik a mélységi marási pontosság biztosításában. Ezek közé tartoznak a korábban tárgyalt funkciók és képességek, valamint a szerszámstabilitást fokozó szorított orsók, a precíz és gyors mozgást lehetővé tevő lineáris hajtások, valamint az állítható szelepek, amelyek lehetővé teszik a nyomóláb pontos nyomásszabályozását.

Ezeknek a gépfunkcióknak (vagy funkciók keverékének) stratégiai kombinációja és helyes használata, valamint a megfelelő marószerszámok, a megfelelő biztonsági anyagok és a szakképzett folyamatmérnök szakértői munkája lehetővé teszi a legbonyolultabb és legigényesebb NYÁK-tervek elkészítését. Ezek a fejlett képességek elengedhetetlenek a modern elektronika összetett követelményeinek teljesítéséhez, biztosítva a kiváló teljesítményt, megbízhatóságot és miniatürizálást.