电子行业是世界上规模最大、实力最强的行业之一,其许多产品——从专业高科技设备到消费电子产品——都是用数控加工零件制造的。
电子行业的机加工部件包括塑料和金属部件,用于生产它们的技术包括数控铣床和数控车床。精密CNC加工可以生产电路板等细节精细的组件,并且多种加工技术可以实现组件的大规模批量生产。
电子行业
电子产品是一个庞大的全球产业,涵盖多个不同的领域。其中最大的是企业对企业的电子商务,其中包括用于企业之间交易的无处不在的支付和电信技术。2017年,仅该行业的销售额就达29万亿美元。
电子行业的其他重要领域包括科技行业、消费电子产品、半导体行业和电力电子产品。
在电子行业的这些领域中,一些最广泛制造的组件包括晶体管、电容器、半导体、二极管和电路芯片。流行的产品由许多电子元件组成,包括电脑、电视、收音机和智能手机。
CNC加工如何应用于电子行业?
CNC加工的广泛用途及其精度使其成为电子行业有价值的制造技术。数控机床能够加工导电和非导电金属以及各种塑料。
该技术的最大优势之一是速度。CNC加工可用于在短时间内生产电子元件,因为生产前没有加工阶段,并且该技术不受增材制造相关的质量限制。还可以使用CAD软件快速迭代和修改设计,一旦计算机和/或机械师定义了刀具路径,则几乎不需要手动操作。
许多电子制造商要求复杂的内部组件具有严格的公差,而CNC加工通常是满足此类要求的最合适的技术。
CNC加工电子零件示例
印刷电路板消费类电子产品
Apple MacBook及其各种型号(MacBook Pro、MacBook Air)是世界上最知名的消费电子产品之一,其耐用的铝制机身采用CNC铣削制成。
Apple MacBook的机身由一块挤压铝材制成,键盘孔和其他轮廓由金属块通过CNC铣削而成。
当公司在2000年代末首次开始使用这种工艺时,时任首席执行官史蒂夫·乔布斯(Steve Jobs)表示:“苹果发明了一种用整块铝材制造笔记本电脑的全新方法。”
不幸的是,对于竞争对手来说,苹果仍然是唯一一家能够进行如此规模的CNC加工笔记本电脑的公司。
据报道,这家计算巨头运营着10,000台数控机床,这超出了该领域其他企业的财务能力。
然而,其他公司可以使用数控机床来制造较小规模的电子器件本体和外壳。
半导体
半导体制造可以说是电子工业的支柱,其中MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管,或MOS晶体管)是人类历史上制造最广泛的器件。
由于精密数控加工设备能够加工硅、氮化铝等半导体材料,因此被半导体制造商频繁使用。可加工的半导体元件包括晶圆卡盘、气体分配板、晶圆载体、焊盘模板和柔性电路加强板。
这些零件通常需要按照严格的公差制造,因为半导体通常会缩小到非常小的尺寸以适应电子设备。
印刷电路板
印刷电路板(PCB)用于大多数电子设备,用于连接设备的各个部分,并将接线焊接到PCB的适当区域。它们由导电轨道(通常由铜制成)和下面的非导电基层组成。
大多数PCB都是采用化学蚀刻工艺制成的,其中PCB设计者可以在将电路板浸入氯化铁等蚀刻溶液中之前覆盖部分铜。该解决方案去除了未覆盖的铜区域,留下了所需的通道网络。
对于小型项目,数控加工可以作为蚀刻的合适替代方案,特别是在蚀刻解决方案可能被认为危险的环境中。机加工板(其中的铜部分被简单地铣掉)可以使用CAD/CAM软件进行设计,并使用标准CNC铣床进行制造。
散热片
散热器是广泛使用的电子设备,可将热量从电子部件传递到液体冷却剂或空气中。散热器用于计算机等设备,用于冷却关键组件以维持正常功能。
使用铝或铜等可加工金属,可以利用CNC加工技术制造散热器。精密数控机床甚至能够制造非常小的散热器,并且可以根据要求制造各种配置的设备。
机械加工通常适用于散热器的小批量生产,并且可用于制造非常复杂的轮廓、切口和其他特征。机加工散热器还具有高导热性。