Új, nyomtatott áramkörök EOS technológiával készített prototípusai

2016 elején sok helyen lehetett a Moore-törvény érvényességének végéről olvasni, sokan gondolták azt, hogy a számítógépes áramkörök teljesítménye nem fog kétévente megduplázódni. Ennek az az oka, hogy a processzorokon található struktúrák maguk már néhány nanométerre megközelítették az elméletileg lehetséges határokat. Technikai szempontból nézve a további méretcsökkentés szinte lehetetlen.

A teljesítmény további növeléséhez a gyártók a több strukturális réteg egymásra építésére alapuló architektúrára irányították a figyelmüket. Az áramkörhordozók esetében is létezik már egy ehhez hasonló megközelítés.

A német Beta LAYOUT cégnek sikerült felhasználnia az EOS technológiát az ilyen típusú innovatív hordozók gyártásához és teszteléséhez.

PA 3200 GF anyagból additív gyártási technológiával készült funkcionális, szerelt áramkörhordozók. (A kép forrása: Beta LAYOUT)

Az áramkörhordozók és a hagyományos nyomtatott áramkörök mindig egy kicsit a rajtuk működő mikroprocesszorok árnyékában rejtőzködtek. Ez egy kicsit igazságtalan, hiszen a legjobb agynak sincs sok haszna, ha nem áll rendelkezésére egy nagy teljesítményű központi idegrendszer. A mikroelektronikai szektoron belül is hasonló a történet: napjainkban majdnem minden eszközben szükség vagy egy áramköri lapra egy vagy több chip és a további szükséges elektromos részegységek elhelyezéséhez. Ez egy több feladatot ellátó hálózatnak felel meg, amelyek az elektromosság és áramkörök szolgáltatásától a kimeneti jelek kiadásáig terjednek.

Sok új eszközben csak igen kevés hely áll rendelkezésre hagyományos áramköri lapok elhelyezéséhez. Az egyik oka ennek az, hogy nagyon sok elektromos berendezés egyre kisebb lesz, és még ha növekszik is méretük, magának az elektronikának általában akkor is nagyon kevés hely marad. A létező helyet például egyre inkább képernyők, kommunikációs felületek és kimeneti pontok töltik ki a nagyobb akkumulátorok mellett. A legtöbb területen elmúlt az az idő, amikor egy egyszerű laboratóriumi NYÁK elég volt egy új áramkör kísérleti kidolgozásához. A rendelkezésre álló hely mellett a tömeg is fontos tényező – és a kompakt, háromdimenziósan megkonstruált áramköri lapoknak ebben a kérdésben is kulcsszerepük van.

Napjaink elektronikai termékei esetében az áramköröknek versenyezniük kell a házban rendelkezésre álló helyért. A hagyományos módon rétegezett nyomtatott áramkörökön nem fér el az összes részegység, így a megfelelő megoldást az előzőleg említett háromdimenziós áramkörhordozók fogják adni. Az egyes eszközök egyre rövidülő életciklusa további kihívásokat is nyújt: a fröccsöntés túlságosan drága a prototípusok legyártásához.

Ennek a problémának a megoldásához keresett a Beta LAYOUT GmbH olcsóbb, nagy teljesítményű alternatívát.

A többrétegű architektúrák követelményeinek teljesítésére nem létezik az additív gyártásnál megfelelőbb technológia, amely egy lézerrel, rétegről rétegre építi fel a részegységet. Ezért támaszkodik a Beta LAYOUT erre a technológiára és ezért használ 3D nyomtatási technológiával készült műanyag alkatrészeket. Az innováció a nyomtatási folyamat után indul: miután elkészültek, a modelleket egy speciális adalékanyagot tartalmazó felülettel vonjuk be. A következő lépés a közvetlen lézeres struktúrakialakítás (Laser Direct Structuring – LDS). Ennek során jönnek létre az elrendezések, amelyeket vezetősávokká lehet alakítani a felület aktiválásával.

A lézer elindít egy olyan fizikai-kémiai reakciót, amely fémspórákat hoz létre, és durvábbá teszi a felületet. A közvetlen lézeres struktúrakialakítási lépés után a modelleket elektromos áram nélküli rézfürdőbe helyezzük. Itt rézrészecskék kerülnek az előzőleg aktivált területekre, amelyek így vezetősávokká válnak. A rézzel történő bevonás után a vezetőrétegeket további rézbevonattal lehet ellátni galvanizálással vagy közvetlen felületkezeléssel. Ezután a Beta LAYOUT belső összeszerelő részlege rászereli az egységre az egyes részegységeket. A befejezett darabok kezdeti prototípusként és modellként szolgálnak a funkcionális teszteléshez és az elrendezések ellenőrzéséhez.

„3D-MID (Mechatronic Integrated Devices – mechatronikai integrált eszközök) prototípusainak gyártását kínáljuk számos különböző cégnek – mondta Manuel Martin, a Beta GmbH 3D-MID termékmenedzsere. – Az EOS FORMIGA P 110 rendszerével gyorsan tudunk kiváló minőségű termékeket szállítani vevőinknek. Gyakorlati szempontból különösen fontos az, hogy a 3D modellekre vonatkozó megrendeléseket még webhelyeken és online áruházakon keresztül is tudjuk kezelni. Az additív gyártással sikeresen bővítettük az üzleti modellünket.”

Akár kisebb fejlesztőkről, akár nagyobb, már komoly múlttal rendelkező cégekről legyen szó, az additív gyártás lehetőséget ad arra, hogy új elektronikus eszközök prototípusaiban is egyedileg kialakított áramkörhordozókat lehessen alkalmazni. A műanyag részegységeket gyorsan és vonzó áron lehet legyártani. A folyamat egyszerre biztosítja a megfelelő szintű pontosságot és a magas részegység-minőséget, ami lehetővé teszi, hogy a szükséges alaptestet már a sorozatgyártáshoz közeli módon lehessen legyártani – ez pedig főleg tesztsorozatok esetében nem alábecsülendő szempont.

Az EOS technológia ráadásul kiváló rugalmasságot is biztosít: a felhasznált gép többféle anyagot is képes feldolgozni, például az üveggyöngyökkel töltött PA 3200 GF vagy az alumíniummal töltött poliamid-alapú Alumide anyagot. Emellett nagy teljesítményű polimerek, például PEEK, illetve többfajta fém is rendelkezésre áll. A legfontosabb szempont az, hogy az összes anyag képes elviseli azt a magas hőmérsékletet, amely a sorozatgyártás során használt fröccsöntési folyamat korlátozó tényezője. Ez a fajta rugalmasság teszi lehetővé azt, hogy a Beta LAYOUT kielégítse ügyfelei különböző egyedi igényeit, figyelembe véve az áramkörhordozó tervezett céljának megfelelő jellemzőket. Így tud a cég egyedi, optimalizált megoldásokat kínálni, akár alacsonyabb költségről, akár magasabb hőmérséklet-tűrésről vagy bármilyen másfajta különleges igényről legyen is szó.

Az eddig említett előnyök mellett az additív gyártás még továbbiakkal is rendelkezik: „Itt alapvetően a fejlett technológia demokratizálódásának folyamatát figyelhetjük meg. Ilyen fajta innovációk nélkül nem tudnánk mindenki számára elérhetővé tenni a 3D-MID szolgáltatást – mondta Manuel Martin. – Ez azt jelentené, hogy sok kisebb cég és fejlesztőház nem tudna ilyen típusú prototípusokat megvalósítani. Ennek megfelelően a kis-és közepes cégek sokat emlegetett innovativitása elveszítené lendületét, és a kutatási-fejlesztési szektor sokkal kevésbé lenne dinamikus.” Az additív gyártás az innováció katalizátora – és egy új Moore-törvény útját kövezi ki.

Mechatronikai integrált eszközök (MID) gyártásának lépései közvetlen lézeres struktúrakialakítással (LDS) (A kép forrása: Beta LAYOUT)

Az előnyök sokaságának köszönhetően az additív gyártási technológia a piaci résztvevők széles köre számára jelent magas hozzáadott értéket. Szolgáltatásaink segítik a kutatási és fejlesztési feladatokat, ez pedig a mi üzleti modellünkre is pozitív hatást gyakorol. Ez lehetővé teszi azt, hogy a fejlett technológia előnyeit sok felhasználónak kínáljuk.” – Manuel Martin, 3D-MID termékmenedzser, Beta LAYOUT GmbH.

Forrás: eos.info

VARINEX Zrt. 20 éve úttörő szerepet tölt be az additív gyártás terén, és Magyarországon elsőként kezdett el 3D nyomtatással és gyors prototípusgyártással foglalkozni. Szolgáltatásai közé tartoznak:

  • gyors prototípusgyártás – termékek, prototípusok, alkatrészek gyártása akár 1 nap alatt is
  • sorozatgyártás – szerszámozás nélkül kis- és közepes széria gyártása rövid határidővel

Rövid határidővel, a korábbi árakhoz képest akár 20%-kal kedvezőbben vállalja EOS P 396 lézeres szinterező rendszerrel poliamid anyagokból készült, sorozatban gyártott alkatrészek és funkcionális prototípusok gyártását.

Ajánlatkéréshez és az elérhető legkedvezőbb árért, kérjük töltse ki az alábbi űrlapot, hogy kollégánk felvehesse Önnel a kapcsolatot.

Űrlap kitöltése >>>

 

A cikk a cnc.hu oldalon jelent meg.

Kapcsolattartók:

Falk György
stratégiai igazgató
az igazgatóság elnöke
+36 1 273 3403
falk@varinex.hu
Fehér Zoltán
3D nyomtatás üzletág igazgató
és értékesítési vezető
+36 30 241 7813
feher@varinex.hu
Pesti Dániel
rendszermérnök
3D nyomtatás üzletág
+36 30 530 8442
pesti@varinex.hu
Category : SLS