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制作用于柔性电路板(FPC)测试、焊接或定位的专用磁性治具,需要一套特定的工具和材料。其核心原理是利用磁力吸附代替传统的机械螺丝固定,从而实现快速装夹、提高生产效率,并避免对FPC造成物理损伤。
以下是详细的工具和材料清单,并附有制作流程简介。
一、 核心材料
这些是构成磁性治具本体的主要部分。
治具基板材料:
铝合金(推荐): 最常用的材料,6061铝合金。原因在于其无磁性、强度高、重量轻、易于机械加工(CNC铣削)、且价格相对适中。
电木板/玻纤板: 成本较低,也可用于一些要求不高的场合,但耐用性和精度不如铝合金。
合成石: 耐高温性能,主要用于回流焊治具,但加工难度比铝合金稍高。
磁性材料:
钕铁硼强磁铁(NdFeB):这是磁性治具的核心。需要选择耐高温型号(如N38SH、N42SH等),以防止在焊接过程中因高温而退磁。通常加工成小圆柱(Φ6、Φ8、Φ10等)或方块,嵌入基板中。
磁性钢片(Magnetic Steel Sheet): 另一种方案,不是使用离散的磁铁,而是使用一整片具有导磁性的软磁材料(如低碳钢),再与永磁体配合使用,形成均匀的磁力线。
定位系统材料:
定位PIN(定位销): 用于定位FPC和钢片。通常使用不锈钢材料防止生锈,硬度要高以保证耐磨。形状有锥形、圆柱形等。
销套(Bushing): 压入治具基板孔内,为定位PIN提供耐磨的配合面,延长治具寿命。
压合系统材料:
压框(压臂): 通常由铝合金或不锈钢制成,用于压住FPC的非焊接区域。
硅胶条/硅胶管: 附着在压框下方,利用其弹性提供均匀且柔和的压力,避免压伤FPC表面的线路和覆盖膜。
磁铁吸附点: 在压框上对应治具基板磁铁的位置,也会嵌入导磁钢片或小型磁铁,用于与基板磁铁相互吸合。
辅助材料:
高温胶带: 如聚酰亚胺胶带(Kapton Tape),用于覆盖治具表面,防止助焊剂、锡渣污染治具,也起到一定的隔热作用。
阻焊塞/挡锡胶: 用于填充治具上不需要焊接的通孔,防止焊锡流入。
导热泥: 对于需要散热的元件区域,有时会使用导热泥来帮助散热。
二、 所需工具和设备
制作过程需要专业的机械加工和检测工具。
设计阶段:
计算机(CAD/CAM软件): 使用如AutoCAD、SolidWorks、Pro/E等软件进行治具的3D结构设计。
Gerber Viewer软件: 用于查看和分析客户的FPC Gerber文件,这是设计治具定位点的依据。
加工阶段:
CNC数控铣床/加工中心:核心加工设备。用于对治具基板进行高精度的铣削、钻孔、开槽等加工。
精雕机: 对于一些更精细的结构或小型治具,可能使用精雕机。
钻床/台钻: 用于辅助钻孔。
攻丝机: 如需在治具上加工螺纹孔,需要使用攻丝机或CNC自带攻丝功能。
检测与组装阶段:
三次元测量仪(CMM)或2D影像测量仪: 用于测量加工后的治具孔径、孔位、槽深等尺寸,确保与设计图纸一致。
高度规、卡尺、千分尺: 常规测量工具。
手工工具: 螺丝刀、扳手、胶锤(用于安装销套和定位PIN)等。
超声波清洗机: 用于加工完成后清洗治具,去除油污和铝屑。
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