Услуги по формованию печатных плат: производство корпусов автомобильного и медицинского назначения

Формование печатных плат создает новый подход к упаковке , который позволяет упаковке автомобилей и медицинских устройств решать проблемы надежности, которые не могут решить существующие методы.

Датчик вашего автомобиля выходит из строя после 30 000 километров пробега из-за подтекания масла? Являются ли щели в корпусе вашего портативного медицинского устройства мертвой зоной стерилизации?

Традиционные решения для корпусов создают скрытые затраты, которые снижают надежность и требуют постоянного обслуживания. Решение требует полной трансформации существующих методов упаковки.

Ключевое резюме ответов

Ключевые выводы

• Отказаться от винтов и кожухов:

Единственный эффективный метод достижения физической изоляции в ситуациях, когда возникает как высокая вибрация, так и необходимость постоянной очистки, требует от организаций использования технологии заливки печатных плат.

• Критерии выбора медицинского материала:

В области медицины используются услуги по заливке печатных плат для имплантатов, в то время как формование печатных плат служит важными компонентами оборудования, требующего многократной внешней стерилизации .

• Общая стоимость владения:

Полные затраты на сборку и доработку в JS Precision можно снизить более чем на 30% благодаря комплексным услугам по формованию.

Почему стоит доверять JS Precision при формовке печатных плат?

Выбор подходящего партнера по формованию напрямую определяет надежность вашей продукции и конкурентоспособность на рынке.

Обладая 20-летним опытом в области формования печатных плат, компания JS Precision обеспечивает стабильную и надежную поддержку, обслуживая более 200 клиентов из автомобильной и медицинской отрасли по всему миру и реализуя более 500 индивидуальных проектов, помогая вам снизить риски сотрудничества.

Наши производственные процессы строго соответствуют ISO 13485:2016 система менеджмента качества в медицине. , что гарантирует, что каждый полученный вами продукт соответствует высоким отраслевым стандартам и не вызывает проблем с качеством.

Услуги JS Precision по формованию предлагают точные решения ваших проблем с упаковкой с помощью автономного радара миллиметрового диапазона L3. Эти проблемы связаны с деформацией антенны и чрезмерными отклонениями дальности, которые вызывают традиционные винтовые крепления:

Процесс формования под низким давлением позволяет уменьшить отклонения диапазона, которые начинаются с 2,5 метров и заканчиваются 0,3 метра. 1000-часовой процесс испытаний в солевом тумане обеспечивает полную защиту от проблем с утечками.

Наши печатные платы, изготовленные по индивидуальному заказу, позволяют компаниям, производящим медицинское оборудование , получить сертификацию класса VI USP , что позволяет их продукции выходить на европейские и американские рынки, одновременно реализуя возможности международного бизнеса.

Чистые помещения JS Precision Class 7 в сочетании с полностью автоматизированными термопластавтоматами позволяют вам достичь точности 0,1 мм для удовлетворения ваших потребностей в продукции.

Наш комплексный сервис, который начинается с анализа DFM и проектирования пресс-форм и заканчивается поставкой массового производства, позволяет вам сократить количество связей в цепочке поставок, одновременно сокращая время доставки на 3-5 дней и экономя временные затраты.

Мы предоставляем индивидуальные решения как для требований виброустойчивости автомобильной электроники, так и для требований к стерильности медицинского оборудования, которые помогают вам снизить совокупные затраты на владение и одновременно повысить конкурентоспособность вашей продукции.

Если у вас возникли проблемы с надежностью, точностью или сертификацией корпуса вашей печатной платы, свяжитесь с нашими инженерами, отправьте свои требования и получите бесплатный анализ технологичности DFM, чтобы найти индивидуальное решение.

Зачем использовать формование печатных плат для автомобильных и медицинских корпусов?

В процессе формования печатной платы используются термопластичные или термореактивные полимерные материалы для создания единого непрерывного защитного корпуса , защищающего печатную плату.

Система обеспечивает лучшую защиту от вибрации и разливов жидкости, чем традиционные методы крепления винтами, поскольку исключает физические соединения, которые создают эти проблемы.

Система позволяет оборудованию надежно функционировать в течение длительного периода времени в экстремальных условиях, сводя при этом к минимуму потребности в техническом обслуживании и затраты на замену оборудования .

Производительность NVH в автомобилестроении: устранение ослабления винтов и резонанса

При работе автомобиля возникают вибрации в широком диапазоне частот от 10 до 2000 Гц. Традиционная система винтовых соединений теряет 40 % прочности перед предварительным натягом через 500 часов, что облегчает выход оборудования из строя.

Литье под низким давлением служит основным методом формования печатных плат. Он защищает как печатную плату, так и хвостовик разъема, создавая систему демпфирования, которая останавливает все вибрации во всей конструкции.

В результате этого процесса создается комплексная защитная система , которая поглощает все высокочастотные вибрации при контакте автомобиля с окружающей средой.

Тщательная очистка медицинского оборудования: обеспечение стерильности поверхностей

Медицинские изделия требуют чрезвычайно высокой стерильности: остатков бактерий на швах корпуса значительно больше, чем на гладких поверхностях.

Литье под давлением Overmold позволяет производить оболочки без швов с шероховатостью поверхности Ra < 0,8 мкм, что позволяет материалу выдерживать несколько циклов стерилизации в автоклаве при температуре 134 ℃ при сохранении стандартов стерильности.

Рисунок 1: Крупный план зеленой печатной платы, расположенной внутри прозрачной формы, с проводами, вставленными в ее компоненты, иллюстрирующий установку для заливки печатной платы.

Услуги по заливке печатных плат или формовке: что такое медицинский класс?

Медицинская промышленность использует эластомерные заливочные компаунды для заливки печатных плат, поскольку эти материалы контролируют давление внутри имплантатов.

Медицинская промышленность использует формование медицинского назначения для создания тонких и легких термопластических оболочек . Эти два материала имеют разное применение: один подходит для внутренних имплантатов, а другой — для внешних устройств.

Заливка печатных плат: буферизация напряжений для имплантатов

Услуги по заливке печатных плат на основе кремния с модулем упругости ниже 5 МПа служат системой защиты тела, которая защищает паяные соединения кардиостимулятора от циклического давления 0,1–10 Гц. Все заливочные материалы, которые мы используем, сертифицированы по классу VI USP, что обеспечивает безопасность человека.

Имплантированная печатная плата нуждается в защитном покрытии, которое действует как «мягкая амортизирующая губка» , поглощающая движения тела и защищающая паяные соединения от повреждений.

Формование: используется для многократно стерилизованных внешних устройств.

Хирургические наконечники и другие внешние устройства должны выдерживать более 1000 циклов стерилизации. Литье под давлением с верхним формованием использует материалы PP или COC с твердостью поверхности по Шору D, превышающей 65, для создания устойчивой к царапинам поверхности, которая не впитывает дезинфицирующие средства, сохраняя при этом свою поверхность чистой в течение длительного времени.

Сравнение материалов медицинского назначения для формования

Не уверены, что выбрать: услуги по заливке печатных плат или формованию печатных плат для вашего медицинского оборудования? Свяжитесь с нами для получения бесплатной консультации по выбору и снижения рисков при выборе материала.

Какие сертификаты биосовместимости необходимы для литья под давлением медицинского назначения?

Литье под давлением медицинского класса должно пройти тесты ISO 10993-4/-5/-10 на цитотоксичность, сенсибилизацию и совместимость с кровью, а также тест на экстракцию класса VI USP при 121°C в соответствии со стандартами ISO 10993-1:2021. Производственная среда должна соответствовать стандартам чистых помещений класса 7 ISO 14644-1.

Производство чистых помещений и безопасность материалов

Литье под давлением медицинского класса должно производиться в чистом помещении класса 7 (< 352 000 частиц > 0,5 мкм на кубический метр), чтобы избежать загрязнения.

Материалы, используемые в этом процессе, должны получить сертификат USP класса VI, который подтверждает их безопасность для потребления человеком, поскольку они не вызывают острой системной токсичности.

Устойчивость к стерилизации: устойчивость к автоклавированию и гамма-излучению

Медицинские изделия требуют повторной стерилизации. Инкапсулированный формование печатной платы должен выдержать 100 циклов температуры 134°C, давления пара 2 бар или гамма-облучения 25-50 кГр без развития пожелтения или растрескивания. Наши широко используемые материалы ПП и COC легко соответствуют этому требованию.

Сверхминиатюризация. Упаковка: портативные и имплантируемые устройства.

При проектировании портативных и небольших имплантируемых устройств общая толщина стенок не должна превышать 1,5 мм, а для успешного заполнения внутреннего пространства в процессе инъекции необходимо достичь уровня давления выше 2000 бар.

Для эффективной работы пресс-формы требуется как горячеканальная система, так и система последовательности игольчатых клапанов. Наша техническая команда может добиться этого, сделав устройства меньше и портативнее.

Рисунок 2. Подробная таблица, классифицирующая медицинские изделия по биологическим эффектам, характеру контакта и продолжительности, с указанием стандартов биосовместимости, необходимых для сертификации.

Может ли литье под низким давлением выдержать автомобильные жидкости и холодный запуск?

При формовании под низким давлением используются полиамидные или полиолефиновые материалы для образования химических связей на молекулярном уровне с металлические вставки которые позволяют материалу противостоять проникновению трансмиссионной и тормозной жидкости, а также противообледенительной соли, сохраняя при этом герметичность при холодном запуске до -40°C.

Виды отказов традиционных уплотнений

Использование трансмиссионной жидкости приводит к расширению традиционных резиновых уплотнений из бутадиен-нитрильного каучука на 15–25 %, что приводит к снижению твердости на 30 %, что в конечном итоге приводит к проблемам с утечками при длительной эксплуатации.

В наших услугах по формованию используются неполярные полиамидные материалы, максимальное изменение объема при погружении которых за 24 часа составляет менее 0,5%, что обеспечивает надежную герметичность.

Достижение каналов нулевого проникновения

При формовании под низким давлением используется диапазон давления впрыска от 5 до 30 бар , что требует вязкости расплава менее 500 Па·с, чтобы обеспечить проникновение материала через зазоры 0,2 мм между компонентами печатной платы и выводами.

После процесса отверждения материал теперь создает барьер на молекулярном уровне, который предотвращает попадание паров масла и воды в пространство при коэффициенте паропроницаемости менее 0,01 г/м²/день.

Проще говоря, это похоже на надевание на печатную плату «бесшовного полимерного водонепроницаемого плаща» , в котором масло и водяной пар не могут проникнуть даже в какие-либо щели.

Сравнительная таблица данных испытаний на переносимость автомобильных жидкостей

Как добиться бездефектного производства автомобильной электроники с помощью услуг по формованию?

Электроника, используемая в транспортных средствах, должна соответствовать чрезвычайно высоким стандартам надежности.

Услуги по формованию обеспечивает поставку автомобильной электроники без дефектов благодаря своей стандартизированной производственной системе и точному управлению процессом, в результате чего количество дефектов составляет менее 10 деталей на миллион, что помогает клиентам сэкономить на расходах на доработку.

Производственная система, соответствующая стандарту IATF 16949

Наши производственные линии работают в соответствии с требованиями IATF 16949, поскольку мы используем методы и планы управления PFMEA для нашей деятельности. Система записывает и отслеживает параметры процесса литья под давлением, включая контроль температуры с точностью до одного градуса Цельсия и контроль давления с точностью до 0,5 бар.

Усиленная структура корпуса датчика и ЭБУ

Процесс формования приводит к полной защите как печатной платы, так и клемм разъема, что приводит к увеличению прочности на выдергивание с 5 кгс до 30 кгс, в то время как компонент может выдерживать механический удар силой 50 г, что защищает от автомобильной вибрации и ударов, которые в противном случае могли бы привести к отсоединению и повреждению разъема.

Устойчивость к высокочастотной вибрации и усталости при термоциклировании

Формованная печатная плата прошла испытания в соответствии со стандартами ISO 16750 , которые показали, что после 500 термических циклов в диапазоне от -40℃ до 125℃ не образовались трещины отслаивания.

Мы выбрали низкомодульные материалы (например, ТПУ), чтобы поглотить разницу в тепловом расширении между печатной платой и корпусом, избегая нарушения герметизации.

Формование печатной платы для ADAS: как обеспечить верность цели лидара?

Благодаря использованию конструкции формы с низкой усадкой, которая компенсирует усадку от 0,2% до 0,5%, и армированию стекловолокном, мы добились контроля плоскостности печатной платы с точностью до 0,1 мм, что позволяет LiDAR поддерживать точность определения дальности, соответствующую требованиям ADAS на расстоянии 100 метров.

Влияние деформации 0,1 мм на LiDAR

Плоскость установки оптической линзы LiDAR должна поддерживать наклон на 0,1 мм, поскольку это вызывает смещение пятна на 0,5 метра на расстоянии 100 метров, что приводит к сбою в распознавании полосы движения и последующему ложному торможению. Поэтому при формовании печатных плат необходимо устанавливать строгие требования по контролю деформации коробления.

Материалы с низкой усадкой и конструкция компенсации пресс-формы

Аморфные материалы имеют степень усадки от 0,5% до 0,7%, а полукристаллические материалы достигают степени усадки от 1,5% до 2,0% в соответствии с их измерениями. В трехмерных полостях нашей системы для компенсации используется измеренная степень усадки, и мы добавляем угол уклона 0,2°, чтобы предотвратить коробление продукта.

Необходимо контролировать плоскостность печатной платы с точностью до 0,1 мм? Отправьте свои чертежи, чтобы получить ценовое предложение и воспользоваться универсальными услугами по формованию.

Рисунок 3: Иллюстративная диаграмма, показывающая различные автомобильные электронные блоки управления и соответствующие им печатные платы, интегрированные в конструкцию автомобиля, что подчеркивает применение формования в ADAS и других системах автомобиля.

Каковы типичные инженерные ошибки и профилактические меры при проектировании пресс-форм для формованных деталей?

Качество деталей для формования впервые оценивается при проектировании пресс-формы, что создает первоначальные критерии оценки. К трем основным типам неисправностей пресс-формы относятся проблемы с переполнением, проблемы с пористостью и смещение компонентов вставки.

Этап DFM может предотвратить 90% дефектов за счет трех конкретных процессов, которые включают в себя точное закрытие формы, проектирование вентиляционных канавок и установку опор в форме, соответствующих требованиям. Стандарты проектирования пресс-форм ASTM D3641-21 .

Контроль переполнения: прецизионная линия разъема пресс-формы

Сборочные операции становятся невозможными при толщине наплавки более 0,05 мм. Наши услуги по формованию требуют твердости стали пресс-формы HRC 52 или выше, плоскостности разделяющей поверхности < 0,01 мм и точки переключения давления удержания впрыска с точностью до 0,1 секунды для эффективного контроля перелива.

Устранение пористости: вентиляция и оптимизация технологических параметров

Пористость может снизить диэлектрическую прочность на 30%. Мы используем поэтапное литье под давлением, которое сочетает в себе низкоскоростное заполнение 95% полости с высокоскоростной штамповкой, а также вентиляционные канавки шириной 0,02 мм для снижения содержания остаточного газа до уровня ниже 0,1% , полностью устраняя пористость.

Позиционирование вставки: предотвращение смещения впрыска

Давление впрыска может согнуть печатную плату толщиной 0,2 мм более чем на 0,1 мм, что приведет к смещению компонентов вставки. Наша конструкция пресс-формы включает опорные стойки диаметром 1,0 мм, которые мы используем для предварительного сверления позиционирующих отверстий на печатной плате, и мы устанавливаем зазор позиционирующих штифтов на уровне 0,005-0,01 мм для достижения точного позиционирования.

Практический пример: Проект инкапсуляции модуля антенны беспилотного радара миллиметрового диапазона

Компания по производству беспилотных автомобилей, известная своим радаром миллиметрового диапазона уровня L3 77 ГГц, столкнулась с трудностями во время массового производства из-за проблем с процессом инкапсуляции радара. В конечном итоге эта проблема была успешно решена благодаря услугам JS Precision по формованию.

Возникшие проблемы:

Первоначально клиент использовал винты для крепления корпуса. Допуски сборки привели к деформации 0,12 мм, которая повлияла на плоскость антенны, создав ошибку расстояния в 2,5 метра на расстоянии 150 метров, что привело к ложному торможению, и система не соответствовала требованиям испытаний автомобильного уровня.

Зазоры в корпусе позволили термоциклированию обеспечить проникновение противообледенительной соли, что привело к коррозии питающей линии, что снизило производительность на 4 дБ. Выход продукции достиг 75% , а пять процессов сборки требовали чрезмерного ручного труда, что приводило к низкой эффективности производства.

Решение:

JS Precision предоставила клиенту комплексные услуги по формованию, разработав индивидуальное решение для устранения его болевых точек.

Система литья под низким давлением, которую мы использовали для создания печатной платы радара и области фидерной линии антенны, полностью устранила все сборочные допуски и зазоры в корпусе.

Выбранный полиолефиновый материал с низкой диэлектрической постоянной (Dk=3,0, 1 МГц) обеспечивает превосходные изоляционные свойства, одновременно снижая помехи сигнала и обеспечивая точное обнаружение радаров.

Система поддерживала давление впрыска на уровне 20 бар, в то время как температура формы оставалась на уровне 90 ℃, чтобы предотвратить повреждение деталей печатной платы в результате воздействия высоких температур и давления.

Наш дизайн пресс-формы включает восемь опорных стоек для печатных плат диаметром 0,6 мм для предотвращения изгиба и деформации печатных плат во время литья под давлением.

Мы использовали 3D-компенсацию полостей, чтобы скорректировать степень усадки материала (0,4%), а также добавили угол уклона 0,2°, чтобы достичь стандартных требований к плоскостности готовых изделий.

Толщина покрытия строго контролировалась на уровне 1,2 ± 0,05 мм, что обеспечивало герметичность без влияния на передачу радиолокационного сигнала. Производственный процесс был оптимизирован, в результате чего количество этапов сборки сократилось с пяти до одного , что привело к значительному повышению эффективности производства.

Окончательные результаты:

Испытания показали, что деформация антенны достигла 0,03 мм, а испытание на расстоянии 150 метров привело к ошибке измерения в 0,3 метра, что соответствует автомобильным стандартам.

Испытания показали отсутствие утечек продукта после 1000 часов испытаний в солевом тумане и 2000 часов испытаний на термический удар. Характеристики вносимых потерь в фидере улучшились до значения -5,1 дБ. Выход продукции достиг увеличения на 99,8 процента.

Процесс сборки стал проще, в результате чего время сборки каждой единицы сократилось с 12 минут до 3 минут, трудозатраты снизились на 40 процентов , а общие затраты на единицу продукции снизились на 18 процентов, что привело к ежегодной экономии клиентов почти в 500 000 долларов США.

Производственный процесс теперь требует 18 дней вместо прежних 25 дней на доставку продукции.

Если ваше оборудование сталкивается с аналогичными проблемами упаковки, отправьте свою 3D-модель, чтобы получить бесплатный анализ DFM, быстро найти решения и сократить производственные затраты.

Часто задаваемые вопросы

В1: Каков минимальный объем заказа для формования печатных плат?

Минимальный заказ в 10 штук достаточен для тестирования. Для массового производства мы рекомендуем 1000 штук в год или больше, чтобы лучше распределить затраты на пресс-формы и снизить затраты на производство единицы продукции.

В2: компоненты печатной платы какой толщины можно покрыть методом литья под низким давлением?

Литье под низким давлением позволяет покрывать компоненты толщиной до 15 мм с минимальной толщиной стенок 0,8 мм, что соответствует требованиям большинства автомобильных и медицинских электронных устройств, а также приложений для миниатюрного проектирования.

В3: Можно ли переработать печатные платы, изготовленные методом формования?

Теоретически их можно переработать путем размягчения материала при нагревании, но этот процесс сложен и дорог и обычно считается неперерабатываемым. Рекомендуется строгий контроль качества во время производства.

В4: Обладает ли формовочный материал медицинского назначения собственными антибактериальными свойствами?

Основные материалы медицинского назначения, такие как ПП и COC, не обладают антибактериальными свойствами. Для удовлетворения требований медицинской стерильности могут быть добавлены антибактериальные агенты, содержащие ионы серебра и цинка.

Вопрос 5: Может ли автомобильное формование выдерживать дизельное или бензиновое топливо?

Обычные полиамидные материалы не являются топливостойкими. Для оборудования, связанного с топливом, мы используем фторполимеры (например, ПВДФ), которые могут противостоять долгосрочной коррозии топлива.

Вопрос 6: Каков примерный диапазон затрат на пресс-формы для формования?

Стоимость пресс-формы варьируется от 20 000 до 80 000 долларов США, в основном в зависимости от количества полостей, механизма вытягивания стержня и системы горячеканальных каналов. Более сложные конструкции приводят к более высоким затратам.

Вопрос 7: Каков минимальный размер печатной платы, которую можно инкапсулировать?

Мы можем инкапсулировать широкий диапазон размеров: от микроплат размером минимум 2х2 мм до больших печатных плат размером максимум 500х500 мм . Конкретные размеры могут быть изменены в соответствии с конкретными потребностями.

Вопрос 8: Может ли JS Precision одновременно предоставлять услуги по сборке печатных плат и формовке?

Наша компания предоставляет комплексные услуги как по сборке печатных плат, так и по формованию, что оптимизирует операции цепочки поставок, сокращает расходы и позволяет ускорить доставку на 3-5 дней.

Краткое содержание

Автомобильная и медицинская промышленность нуждаются в более совершенных решениях, чем стандартные винтовые и заливочные методы, поскольку эти методы не могут обеспечить необходимый контроль вибрации и жидкости, а также стандарты стерильности и точности.

Формование печатных плат, особенно технология формования под низким давлением, обеспечивает постоянную защиту, поскольку обеспечивает герметизацию на молекулярном уровне и противостоит вибрации и коррозии, сохраняя при этом высокую точность.

Услуги JS Precision по формованию позволяют вам приобретать продукцию, отвечающую требованиям как автомобильной, так и медицинской промышленности. Наш комплексный сервис снижает затраты на доработку сборки более чем на 30 % и сокращает время выполнения заказов.

Наша инженерная команда приглашает вас отправьте свою 3D модель и эксплуатационные характеристики, поэтому мы можем предоставить вам бесплатный анализ DFM и индивидуальные предложения по материалам.

Мы предоставляем комплексную поддержку от прототипирования до массового производства, помогая вам снизить совокупную стоимость владения и получить конкурентное преимущество.