การวิเคราะห์หน้าตัดวัสดุคอมโพสิตทองแดงหลายชั้น | กรณีศึกษา Wire EDM

ปรับทิศทางการตัดและพารามิเตอร์ EDM ให้เหมาะสม เพื่อลดการแยกชั้นระหว่างชั้นวัสดุให้น้อยที่สุด และรองรับการตรวจสอบตัวอย่างในกระบวนการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง

ข้อมูลพื้นฐานของลูกค้าและข้อกำหนดในการเก็บตัวอย่างการผลิต

กรณีนี้เกี่ยวข้องกับผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูงในไต้หวันที่ต้องการตรวจสอบภาพตัดขวางของโครงสร้างหลายชั้นซึ่งมีทองแดงเป็นวัสดุนำไฟฟ้าหลัก เนื่องจากข้อตกลงการรักษาความลับ จึงไม่มีการเปิดเผยข้อมูลระบุตัวตนของลูกค้า ภาพผลิตภัณฑ์ องค์ประกอบวัสดุทั้งหมด และขนาดชิ้นงานที่แน่นอน

ลูกค้าจำเป็นต้องเก็บตัวอย่างจากล็อตการผลิตและตรวจสอบการจัดเรียงชั้นทองแดงภายใน สภาพการยึดประสาน และข้อบกพร่องที่มองเห็นได้ เช่น การแยกชั้นหรือการแตกร้าว ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการตรวจสอบคุณภาพ

ด้วยผลิตภัณฑ์มากกว่าสิบรุ่นที่ต้องใช้การจัดวางในรูปแบบต่าง ๆ โซลูชันนี้จึงต้องรองรับการกำหนดค่าชิ้นงานหลายรูปแบบ พร้อมรักษาประสิทธิภาพการตัดและความสะดวกในการใช้งาน

ลดความเสียหายจากการตัดต่อโครงสร้างหลายชั้น

เดิมลูกค้าใช้ใบเลื่อยทั่วไปและอุปกรณ์ตัดด้วยลวดเพชรเพื่อเตรียมชิ้นงานสำหรับตรวจสอบหน้าตัด อย่างไรก็ตาม วิธีการเหล่านี้ทำให้วัสดุเกิดการลากและชั้นวัสดุแยกออกจากกัน ซึ่งอาจส่งผลต่อความแม่นยำของการตรวจสอบในขั้นตอนถัดไป

แตกต่างจากการตัดเชิงกลแบบทั่วไป การตัดด้วยลวด EDM จะกำจัดวัสดุนำไฟฟ้าด้วยการปล่อยประจุไฟฟ้าที่ควบคุมได้ โดยไม่มีการสัมผัสโดยตรงระหว่างเครื่องมือตัดกับชิ้นงานสิ่งนี้ช่วยลดแรงทางกลที่กระทำต่อโครงสร้างหลายชั้นที่บอบบางได้อย่างมาก

แม้ว่าการทดลอง Wire EDM ในเบื้องต้นจะขจัดการลากทางกลได้ แต่ยังคงพบการแยกชั้นระหว่างชั้นอยู่บ้างวิศวกรของ JSEDM จึงมุ่งเน้นการปรับ ทิศทางการตัดและพารามิเตอร์การปล่อยประจุ ให้เหมาะสม เพื่อให้ได้คุณภาพหน้าตัดที่ยอมรับได้

รูปที่ 1 | การตัดเฉือนด้วยเครื่อง EDM แบบลวด JSEDM และการผลิตฟิกซ์เจอร์ (ไม่ใช่ผลิตภัณฑ์ของลูกค้า)

การทดลองตัดและการวัดหน้าตัดอย่างแม่นยำ

รูปที่ 2 | การวัดความแม่นยำภายในบริษัทเพื่อสนับสนุนการวิเคราะห์หน้าตัด

JSEDM ได้ดำเนินการทดลองตัดหลายครั้งเพื่อประเมินทิศทางการตัดและสภาวะการตัดเฉือนที่แตกต่างกันได้ใช้ระบบการวัดความแม่นยำ KEYENCE VK-X3000ภายในองค์กรในการตรวจสอบลักษณะภาคตัดขวางและความสมบูรณ์ของการยึดเกาะระหว่างชั้น

การทดสอบเบื้องต้นแสดงให้เห็นว่าการตัด ขนานกับทิศทางการเรียงซ้อนของชั้นวัสดุ ต้องใช้เส้นทางการตัดเฉือนที่สั้นกว่า แต่มีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดการแยกชั้นมากกว่าการตัดในแนวตั้งฉากกับชั้นต่าง ๆ ช่วยหลีกเลี่ยงปัญหานี้ได้ แม้ว่าจะต้องใช้เส้นทางการตัดที่ยาวขึ้นและเวลาในการแปรรูปเพิ่มเติม

ผ่านการทดสอบและปรับปรุงเงื่อนไขการปล่อยประจุ การตั้งค่าการป้อน และการชะล้างซ้ำหลายครั้ง JSEDM สามารถบรรลุคุณภาพหน้าตัดที่ยอมรับได้โดยใช้เส้นทางการตัดแบบขนานที่สั้นกว่า การวัดผลภายในองค์กรยังช่วยให้ประเมินผลและปรับกระบวนการได้รวดเร็วยิ่งขึ้น

การออกแบบฟิกซ์เจอร์อเนกประสงค์สำหรับผลิตภัณฑ์มากกว่าสิบรุ่น

ลูกค้าต้องการตรวจสอบหน้าตัดของผลิตภัณฑ์มากกว่าสิบรุ่นเป็นประจำ โดยแต่ละรุ่นมีขนาดและข้อกำหนดด้านการจัดตำแหน่งที่แตกต่างกัน การพัฒนาฟิกซ์เจอร์แยกสำหรับแต่ละรุ่นจะเพิ่มต้นทุนและทำให้การดำเนินงานประจำวันซับซ้อนยิ่งขึ้น

จากขนาดชิ้นงานและทิศทางการตัดที่ต้องการ JSEDM ได้พัฒนาและทดสอบ ฟิกซ์เจอร์อเนกประสงค์แบบกำหนดเองที่รองรับผลิตภัณฑ์มากกว่าสิบรุ่นการออกแบบตำแหน่งช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถเปลี่ยนรุ่นได้ง่าย ๆ เพียงเปลี่ยนชิ้นงาน

ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนหรือปรับตั้งฟิกซ์เจอร์ใหม่ระหว่างการเปลี่ยนรุ่นผลิตภัณฑ์เมื่อใช้ร่วมกับพารามิเตอร์การตัดเฉือนที่กำหนดไว้แล้ว โซลูชันนี้ช่วยให้การตั้งชิ้นงานง่ายขึ้น และสนับสนุนกระบวนการตรวจสอบตัวอย่างการผลิตที่เป็นมาตรฐานมากยิ่งขึ้น

รูปที่ 3 | ฟิกซ์เจอร์อเนกประสงค์ที่รองรับการตรวจสอบหน้าตัดของผลิตภัณฑ์มากกว่าสิบรุ่น

การปรับปรุงประสิทธิภาพการตัดและการปฏิบัติงานหน้างาน

สำหรับการตรวจสอบตัวอย่างในการผลิต ทั้งประสิทธิภาพการตัดเฉือนและคุณภาพหน้าตัดล้วนมีความสำคัญ JSEDM ได้ปรับสภาวะการตัดให้เหมาะสมตามข้อกำหนดการตรวจสอบจริงของลูกค้า แทนที่จะมุ่งเน้นให้ความหยาบผิวต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

กระบวนการขั้นสุดท้ายใช้ ลวดอิเล็กโทรดมาตรฐาน Ø0.25 มม. พร้อม การตัดเพียงครั้งเดียว (1 Cut) ทำให้ใช้เวลาประมาณ 15–20 นาทีต่อชิ้นงานเมื่อเปรียบเทียบกับการตัดในแนวตั้งฉากกับทิศทางการซ้อนชั้น เวลาการตัดเฉือนลดลงมากกว่า 50% ขณะที่ยังคงรักษาลักษณะหน้าตัดที่ยอมรับได้ภายใต้เงื่อนไขที่ทดสอบ

ระหว่างการติดตั้ง Wi-200S วิศวกรของ JSEDM ได้ทำงานร่วมกับผู้ปฏิบัติงานของลูกค้าโดยตรง เพื่อตรวจสอบขั้นตอนการจับยึดชิ้นงานและการตัดเฉือน จากสภาพการใช้งานจริง ได้มีการปรับปรุงฟิกซ์เจอร์เพิ่มเติมเพื่อเพิ่มความสะดวกในการใช้งานและรองรับการตรวจสอบตามปกติ

ตั้งแต่การตรวจสอบความถูกต้องของกระบวนการจนถึงการตรวจสอบการผลิต

ด้วยการเปรียบเทียบทิศทางการตัดและการปรับพารามิเตอร์ EDM ให้เหมาะสม JSEDM สามารถปรับปรุงการหลุดล่อนระหว่างชั้นที่พบในการทดลองเบื้องต้นได้สำเร็จภาพตัดขวางขั้นสุดท้ายได้รับการตรวจสอบด้วยสายตาและยอมรับโดยทั้ง JSEDM และลูกค้า ซึ่งเป็นไปตามเกณฑ์การตรวจสอบที่กำหนด

นอกเหนือจากการเพิ่มประสิทธิภาพการตัดเฉือนแล้ว JSEDM ยังได้จัดส่งฟิกซ์เจอร์อเนกประสงค์ที่รองรับผลิตภัณฑ์มากกว่าสิบรุ่น ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถตรวจสอบตัวอย่างได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนหรือปรับฟิกซ์เจอร์ซ้ำ ๆ ซึ่งช่วยเพิ่มความสม่ำเสมอและความสะดวกในการปฏิบัติงาน

ตั้งแต่การทดลองตัดเบื้องต้นและการวัดค่าความแม่นยำ ไปจนถึงการพัฒนาฟิกซ์เจอร์และการปรับแต่งหน้างาน JSEDM ได้ให้การสนับสนุนด้านวิศวกรรมแบบครบวงจรตลอดทั้งโครงการWi-200S ได้รับการติดตั้งและผสานรวมเข้ากับกระบวนการตรวจสอบตัวอย่างในการผลิตตามปกติของลูกค้าเรียบร้อยแล้ว

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการตัดขวางวัสดุนำไฟฟ้าหลายชั้นด้วยกระบวนการไวร์อีดีเอ็ม

ไวร์อีดีเอ็มสามารถลดการแยกชั้นระหว่างชั้นเมื่อตัดวัสดุทองแดงหลายชั้นได้หรือไม่

การตัดด้วยลวด EDM กำจัดวัสดุนำไฟฟ้าผ่านการปล่อยประจุไฟฟ้า โดยไม่มีการลากเชิงกลโดยตรงที่มักเกิดขึ้นกับใบเลื่อยหรือการตัดด้วยลวดเพชร อย่างไรก็ตาม การแยกชั้นยังคงได้รับอิทธิพลจากเงื่อนไขการปล่อยประจุ ทิศทางการตัด และโครงสร้างของวัสดุ ในกรณีนี้ JSEDM ช่วยลดการแยกชั้นที่พบระหว่างการทดลองเบื้องต้นผ่านการทดสอบการตัดและการปรับพารามิเตอร์ให้เหมาะสม

เหตุใดทิศทางการตัดจึงส่งผลต่อคุณภาพการตัดเฉือนและเวลาในการประมวลผล

ในกรณีนี้ การตัดขนานกับทิศทางการเรียงซ้อนของชั้นวัสดุจำเป็นต้องใช้เส้นทางการตัดที่สั้นกว่า แต่ในช่วงแรกทำให้เกิดการแยกชั้นระหว่างชั้นวัสดุ การตัดในแนวตั้งฉากให้หน้าตัดที่ยอมรับได้ แต่จำเป็นต้องใช้เส้นทางการตัดที่ยาวกว่า หลังจากปรับพารามิเตอร์ EDM ให้เหมาะสมแล้ว JSEDM สามารถใช้ทิศทางการตัดแบบขนานได้สำเร็จ ซึ่งช่วยลดเวลาในการตัดเฉือนได้มากกว่า 50% เมื่อเทียบกับวิธีการตัดในแนวตั้งฉาก

กระบวนการตรวจสอบภาพตัดขวางนี้จำเป็นต้องใช้ลวดอิเล็กโทรดพิเศษหรือการตัดเฉือนผิวหลายครั้งหรือไม่

ในกรณีนี้ไม่จำเป็นต้องใช้ลวดอิเล็กโทรดพิเศษหรือตัดเก็บผิวเพิ่มเติม โดย JSEDM ใช้ลวดอิเล็กโทรดมาตรฐานขนาด Ø0.25 มม. ตัดเพียงครั้งเดียว และใช้เวลาในการประมวลผลประมาณ 15–20 นาทีต่อชิ้นงาน เวลาในการตัดเฉือนจริงและคุณภาพของหน้าตัดขึ้นอยู่กับวัสดุ รูปทรงชิ้นงาน เส้นทางการตัด และข้อกำหนดในการตรวจสอบ