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2017-06-30

真正「隔空移物」的超聲波操控:這家公司打算把黑科技用于電子組裝

還有什么是超聲波不能干的么……

立陶宛一家名叫 Neurotechnology 的公司近日公開(kāi)了一種的「超聲波 3D 打印技術(shù)」,這一技術(shù)利用超聲波操控(Ultrasonic Manipulation)的方法,能夠使用超聲波無(wú)需接觸的情況下「隔空」抓取和移動(dòng)細(xì)小的電子元件和材料,不過(guò)相比「3D 打印」,該技術(shù)似乎更適合應(yīng)用于各種電子元件的 PCB 組裝中。

Neurotechnology 的超聲研究小組(Ultrasound Research Group)基于超聲波操控開(kāi)發(fā)了一套原型設(shè)備,該設(shè)備使用了一組超聲波轉(zhuǎn)換器陣列,每個(gè)轉(zhuǎn)換器由計(jì)算機(jī)單獨(dú)控制,陣列內(nèi)能夠產(chǎn)生「壓力斷面」(Pressure Profiles)來(lái)移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)材料或元件。

設(shè)備內(nèi)還有一枚攝像頭用于確定 PCB 板和電子元件的位置,以及一臺(tái)激光器用于將電子元件焊接到 PCB 板上。

「超聲波操控可以移動(dòng)的材料種類非常多,包括金屬、塑料甚至液體等等。」這一項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人 Osvaldas Putkis 博士表示。「它不僅可以操縱材料顆粒,還可以處理各種形狀的電子元件。其他非接觸式的技術(shù),如基于磁力或靜電力的方法,都不能實(shí)現(xiàn)這種功能。」

這一技術(shù)能夠精確地在極小的尺度下移動(dòng)物體,例如,在 40kHz 的頻率下,設(shè)備的工作精度可以達(dá)到幾十個(gè)微米,通過(guò)提高頻率,其工作精度還可以進(jìn)一步提高。

在 Neurotechnology 公開(kāi)的視頻中,Putkis 演示了使用原型機(jī)將一枚電阻安裝到 PCB 板上的過(guò)程。首先,設(shè)備通過(guò)攝像頭確定 PCB 板和焊點(diǎn)的位置,接著元件會(huì)被逐個(gè)放入設(shè)備中,通過(guò)聲波場(chǎng)旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)到對(duì)應(yīng)的位置,最后使用激光將部件焊接到位。

由于超聲波操控技術(shù)能夠在非接觸的情況下移動(dòng)物體,其在處理各類材料特別是電子元件時(shí)的優(yōu)點(diǎn)也十分明顯:一方面,它可以避免機(jī)械抓取可能對(duì)元件造成的物理?yè)p傷;另一方面,還可以減少或消除作業(yè)中產(chǎn)生的靜電,保護(hù)敏感的電路。此外,可處理材料的廣泛性也是這一技術(shù)的重要優(yōu)勢(shì),除了固體之外,該技術(shù)甚至可以在空間中移動(dòng)液體,理論上可以將燒熔的材料直接塑造成型。

不過(guò),這一技術(shù)目前還處在開(kāi)發(fā)階段,暫時(shí)只能用于 PCB 組裝這樣的移動(dòng)對(duì)象比較細(xì)小的場(chǎng)景下,而無(wú)法完成手機(jī)之類復(fù)雜產(chǎn)品的完整組裝。但「隔空移物」的非接觸式技術(shù)在 SMT 等電子組裝等領(lǐng)域仍具有一定的應(yīng)用潛力。Neurotechnology 超聲研究小組在陣列控制、超聲場(chǎng)建模和超聲波粒子操控等領(lǐng)域有著深入研究,正在尋求其他公司參與這項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。

Neurotechnology 的官方宣傳視頻


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