电路板制造依赖于快速工控机控制
DP图形通过利用基于pc的控制、EtherCAT和人工智能(AI)提供灵活的导电图形技术，以满足高精度加工要求。
学习目标
- 干相图(DPP)可以使用EtherCAT和基于pc的控制在柔性材料上生产导电结构。
- DP Patterning是利用这些技术和概念在机械过程中创建印刷电路板(pcb)。
- 有了这项技术，操作人员现在可以通过集成的HMI软件直接控制材料的去除。
基于pc的控制洞察
- 基于pc的控制和EtherCAT(一种工业以太网)旨在帮助生产产品既经济又精确。
- DP Patterning是利用这些技术在机械过程中创建印刷电路板(pcb)。基于pc的控制等自动化技术正在发挥作用。人工智能(AI)软件可以优化下一代机器视觉。
印刷电路板(pcb) -固体和柔性-主要是蚀刻生产。然而，瑞典DP Patterning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(HMIs)、输入/输出(I/ o)、图像处理无缝集成，以及基于pc的软件和控制器。采用一项专利工艺，导电结构是由柔性电路板在机械工艺中制成的。为了精确而经济地实现这一目标，需要同样的精度和速度。基于pc的控制和EtherCAT是实现这一目标的最佳控制技术。
图1:高性能驱动技术和高度时间同步的工艺序列需要从柔性电路板中铣削出精细的导电图案。礼貌:Beckhoff
DP Patterning由Staffan Nordlinder于2006年在瑞典Norrköping创立。从那时起，该公司一直在研究和开发同名的制造技术-干相图案化(DPP) -用于连续的柔性电路板。创新阶段始于2001年，当时诺德林德在瑞典研究所(RISE)担任科学家。这导致了密集的合作和持续的DPP技术研究。
DPP能够在柔性材料上生产导电结构。其功能原理就像在纸上打个洞或经典的压花技术一样简单。具有最终完成结构的负图案的旋转模具将载体材料压在旋转的铣削轮上。所述载体材料涂有超薄导电层。铣床用机械的方法将上层削掉。较低的载体物质保持不变。这将在层压板上留下导电图案-柔性电路板然后以卷轴形式可用。
该工艺适用于各种不同的载体材料，包括PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，PC(聚碳酸酯)，PI(聚酰亚胺)和PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)。铝(铝)，铜(铜)或CCA(铜包铝)适合作为顶层，这取决于所需的厚度。DPP也可用于非电子和非导电应用。这些可能包括塑料或纸张装饰或功能性3D结构，如微流体通道或用于平整电子组件的空腔。
该专利工艺为电子元件制造商提供了立竿见影的效益。这些措施包括提高成本效益、缩短交货时间和环境友好性，以及不需要化学品或有害物质的可持续生产。金属碎片也可以回收。更不用说安全方面了——将其集成到公司的生产过程中意味着制造商保留了所有的知识产权。DP Patterning的机器有一个特殊的特点:他们可以在一条生产线上同时生产原型和大量产品。当使用传统方法时，漫长的交货时间和数天的测试会使这变得困难。
通过集成自动化技术实现速度和精度
由于非常薄的基材和材料厚度在个位数微米范围内被去除，DPP工艺需要高性能的自动化技术，并将尽可能多的组件集成到连续系统中。因此，DP Patterning一直在与一家基于pc的自动化技术供应商合作。CPU最初在子系统中用于与外部系统通信。自2016年以来，该公司一直依赖于完全集成的技术:伺服驱动器，人机界面(HMIs)，输入/输出(I/ o)和图像处理集成到基于pc的控制中。有了用户界面，操作员现在可以直接通过一个控制器控制材料的去除集成人机界面软件．这提高了用户友好程度，同时使铣削参数更容易配置。
箔上的金属层大约比人的头发薄10倍，在加工过程中要求极高的精度，以及在100纳米范围内的调整。DP Patterning软件工程师Jakob Sagatowski表示:“该供应商产品的最大好处之一是我们能够实现的令人印象深刻的流程周期速度。“当我们将其与其他控制制造商进行比较时，结果令人印象深刻。我们的机器在全速运行时可以在1毫秒内磨出大约0.5毫米的图案。这相当于0.5米/秒的带速，明显快于目前普遍的实践。”
捕获和归档生产数据是另一个关键需求。Nordlinder说:“我们的技术不断发展，因此需要跟踪数据——越多越好。”
数据库连接和大容量存储是优化生产线配置的重要关键。基于pc的控制在这方面发挥了重要作用。DP Patterning可以在一台工业PC上无缝地使用所有程序，简化了系统配置。它还使客户能够投资于具有成本效益的标准硬件解决方案。
人工智能集成的潜力令人兴奋
每当需要分析大量数据时，人工智能(AI)或机器学习(ML)总是讨论的重点。DP Patterning一直在寻找下一个技术突破。
Sagatowski表示:“这可能涉及到人工智能的集成，例如，通过我们供应商的机器学习软件，进一步完善预测性维护和生产优化。”
DP Patterning也在考虑图像处理的扩展使用。使用集成视觉软件和特殊功能，瑞典人现在想要检测和标记中断的导体路径，这样他们就可以在后续的工作步骤中自动忽略它们。
图2:包括首席执行官Staffan Nordlinder(左)和软件工程师Jakob Sagatowski(右)在内的工程师们与Beckhoff瑞典运动产品专家Marcus Aldrin(中)密切合作，为DPP技术设计最佳的自动化系统。礼貌:Beckhoff
Håkan勃兰特是常务董事，Beckhoff瑞典。由Chris Vavra编辑，web内容经理，控制工程，CFE媒体和技术，cvavra@cfemedia.com．
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