Анализ поперечного сечения многослойного медного композита | Практический пример электроэрозионной резки проволокой

Оптимизация направления резки и параметров электроэрозионной обработки для минимизации расслоения между слоями и поддержки выборочного контроля продукции в сфере передовой электроники.

Информация о клиенте и требования к отбору производственных образцов

Этот случай касается передового производителя электроники на Тайване, которому требуется исследование поперечного сечения многослойных структур, содержащих медь в качестве основного проводящего материала. В связи с соглашениями о конфиденциальности личность заказчика, изображения продукции, полный состав материалов и точные размеры образцов не разглашаются.

В рамках процесса контроля качества заказчику требовалось отбирать образцы из производственных партий и исследовать расположение внутренних медных слоёв, состояние соединений и видимые дефекты, такие как расслоение или растрескивание.

Поскольку требовалось обрабатывать более десяти моделей изделий с различными вариантами позиционирования, решение также должно было поддерживать несколько конфигураций заготовок, сохраняя эффективность резки и удобство эксплуатации.

Минимизация повреждений при резке многослойных конструкций

Изначально заказчик использовал обычные пильные диски и оборудование для резки алмазной проволокой при подготовке поперечных сечений. Однако эти методы приводили к смещению материала и расслоению между слоями, что могло повлиять на точность последующего контроля.

В отличие от традиционной механической резки, электроэрозионная резка проволокой удаляет токопроводящие материалы с помощью контролируемых электрических разрядов, без прямого контакта между режущим инструментом и заготовкой.Это значительно снижает механические силы, воздействующие на хрупкие многослойные структуры.

Хотя первоначальные испытания электроэрозионной обработки проволочным электродом устранили механическое волочение, некоторое расслоение между слоями сохранилось.Поэтому инженеры JSEDM сосредоточились на оптимизации направления резки и параметров разряда для достижения приемлемого качества поперечного сечения.

Рис. 1 | JSEDM Электроэрозионная обработка проволокой и изготовление оснастки (не продукция заказчика)

Испытания резки и прецизионные измерения поперечного сечения

Рис. 2 | Внутренние прецизионные измерения для анализа поперечного сечения

JSEDM провела несколько испытаний резания для оценки различных ориентаций резания и условий обработки.Для исследования внешнего вида поперечного сечения и целостности межслойных соединений использовалась собственная прецизионная измерительная система KEYENCE VK-X3000.

Первые испытания показали, что резка параллельно направлению укладки слоёв требовала более короткой траектории обработки, но с большей вероятностью приводила к расслоению.Резка перпендикулярно слоям позволила избежать этой проблемы, хотя потребовала более длинной траектории резки и дополнительного времени на обработку.

Благодаря многократному тестированию и оптимизации условий электроэрозионной обработки, настроек подачи и промывки JSEDM успешно обеспечила приемлемое качество поперечного сечения при использовании более короткой параллельной траектории резки. Внутренние измерения также позволили быстрее оценивать результаты и корректировать процесс.

Универсальное приспособление для более чем десяти моделей продукции

Заказчику требовался регулярный контроль поперечного сечения более десяти моделей продукции, каждая из которых имела свои размеры и требования к позиционированию. Разработка отдельного приспособления для каждой модели увеличила бы затраты и усложнила ежедневные операции.

На основе размеров заготовки и требуемых направлений резки JSEDM разработала и протестировала индивидуальное универсальное приспособление, совместимое более чем с десятью моделями продукции.Конструкция с позиционированием позволяет операторам переключаться между моделями, просто заменяя заготовку.

Замена или перенастройка оснастки не требуется при смене моделей.В сочетании с установленными параметрами обработки это решение упрощает настройку заготовки и способствует более стандартизированному процессу выборочного контроля продукции.

Рис. 3 | Универсальное приспособление для поперечного контроля более десяти моделей продукции

Повышение эффективности резки и оптимизация операций на месте

Для выборочного контроля продукции важны как эффективность обработки, так и качество поперечного сечения. Вместо стремления к минимально возможной шероховатости поверхности JSEDM оптимизировала режимы резания в соответствии с фактическими требованиями заказчика к контролю.

В финальном процессе использовалась стандартная электродная проволока Ø0,25 мм с одним резом (1 Cut) , что обеспечило примерно 15–20 минут на одну заготовку.По сравнению с резанием перпендикулярно направлению укладки слоёв время обработки сократилось более чем на 50%, при этом в испытанных условиях сохранялся приемлемый вид поперечного сечения.

Во время установки Wi-200S инженеры JSEDM непосредственно работали с операторами заказчика, чтобы проверить процедуры зажима заготовок и обработки. С учётом фактических условий эксплуатации приспособление было дополнительно усовершенствовано для повышения удобства использования и поддержки регулярного контроля.

От валидации процесса до производственной инспекции

Благодаря сравнению направлений резания и оптимизации параметров электроэрозионной обработки JSEDM удалось успешно уменьшить расслоение между слоями, наблюдавшееся во время первоначальных испытаний.Окончательные поперечные сечения были визуально проверены и приняты как JSEDM, так и заказчиком, что соответствует требуемым критериям проверки.

Помимо оптимизации обработки, JSEDM поставила универсальное приспособление, поддерживающее более десяти моделей продукции. Это позволяет операторам выполнять выборочный контроль без постоянной замены или регулировки приспособлений, повышая стабильность и удобство работы.

От первоначальных испытаний резки и точных измерений до разработки оснастки и корректировок на месте — JSEDM обеспечивала комплексную инженерную поддержку на протяжении всего проекта.Wi-200S успешно установлен и интегрирован в стандартный процесс выборочного контроля производства заказчика.

Часто задаваемые вопросы о электроэрозионной резке проволокой многослойных проводящих материалов

Может ли электроэрозионная резка проволокой уменьшить расслоение между слоями при резке многослойных медных материалов?

Электроэрозионная обработка проволокой удаляет токопроводящий материал посредством электрических разрядов без прямого механического протягивания, характерного для пильных полотен или алмазной проволочной резки. Однако на расслоение по-прежнему могут влиять условия разряда, направление резки и структура материала. В данном случае JSEDM уменьшила расслоение, наблюдавшееся во время первоначальных испытаний, благодаря проведению тестов резки и оптимизации параметров.

Почему направление резания влияет на качество обработки и время обработки?

В данном случае резка параллельно направлению послойного формирования требовала более короткой траектории резания, но первоначально приводила к расслоению между слоями. Перпендикулярная резка обеспечивала приемлемые поперечные сечения, но требовала более длинной траектории обработки. После оптимизации параметров электроэрозионной обработки JSEDM успешно выбрала параллельное направление резки, сократив время обработки более чем на 50% по сравнению с перпендикулярным способом резки.

Требуется ли для этого процесса поперечного контроля специальная электродная проволока или несколько чистовых проходов?

В данном случае не потребовалось использовать специальную электродную проволоку или выполнять дополнительные чистовые проходы. JSEDM использовала стандартную электродную проволоку диаметром 0,25 мм за один проход, достигнув времени обработки примерно 15–20 минут на одну заготовку. Фактическое время обработки и качество сечения зависят от материала, геометрии заготовки, траектории резки и требований к контролю.