Ngành công nghiệp điện tử đã chứng kiến sự tăng trưởng vượt bậc trong những năm gần đây và vẫn chưa có dấu hiệu chững lại. Một trong những yếu tố xúc tác cho sự tăng trưởng này chính là các tiến bộ công nghệ trong lĩnh vực điện tử, chẳng hạn như TV, máy tính, máy ảnh kỹ thuật số, laptop và các thiết bị điện tử khác. Nhu cầu đối với các mặt hàng điện tử này cũng là một nguyên nhân làm tăng lượng chế tạo kim loại tấm – vốn là thành phần chính của các thiết bị trên.
1. Nhu cầu của ngành công nghiệp điện tử đối với chế tạo chính xác kim loại tấm
Ngành công nghiệp điện tử đang ngày càng phát triển nhanh chóng, và hơn thế nữa, trên đà tăng trưởng đó, nhằm cải tiến chất lượng sản xuất trong tương lai, các doanh nghiệp trong ngành công nghiệp này cũng nâng cao tiêu chuẩn của các sản phẩm điện tử. Chính vì thế, ngành chế tạo kim loại tấm cho công nghiệp điện tử buộc phải tính đến những bước chuyển mình tương ứng nếu muốn bắt kịp các nhu cầu này. Có thể kể đến một số nhu cầu nổi bật như sau:
1.1. Thu nhỏ kích thước các sản phẩm điện tử
Các doanh nghiệp sản xuất hàng điện tử hiện nay đều theo xu hướng thu nhỏ dần kích thước nhưng không làm mất tính năng và hiệu suất của sản phẩm. Sở dĩ nhu cầu này xuất hiện là do người tiêu dùng ngày càng ưa chuộng các thiết bị điện tử nhỏ hơn, mỏng hơn, tiêu thụ ít năng lượng hơn. Và nếu không có sự giúp sức của ngành chế tạo kim loại tấm chính xác, việc đáp ứng các yêu cầu này là một bài toán khó cho các doanh nghiệp sản xuất điện tử. Nhờ việc có thể thu nhỏ kích thước của các tấm kim loại được sản xuất, các thiết bị điện tử có thể “biến hình” nhỏ hơn mà không gây ảnh hưởng xấu đến cấu tạo, cơ chế hoạt động của các bộ phận, linh kiện điện tử bên trong.
Như vậy, với chế tạo chính xác kim loại tấm, các nhà sản xuất có thể sử dụng các loại vật liệu, nguyên liệu, máy móc và quy trình nâng cao để sản xuất các sản phẩm điện tử thu nhỏ. Bằng cách tích hợp nhiều tính năng vào IC, các nhà sản xuất còn có thể cắt giảm chi phí nguyên vật liệu và chi phí sản xuất.
1.2. Độ bền và độ chính xác
Bền là một trong những đặc điểm quan trọng nhất mà một sản phẩm điện tử bắt buộc phải có. Độ bền và độ chính xác của một sản phẩm thường phụ thuộc vào loại vật liệu cấu tạo nên sản phẩm đó. Hay nói cách khác, sử dụng vật liệu bền thường cho ra sản phẩm bền và ngược lại.
Các sản phẩm điện tử cần có độ bền và độ chính xác cao, và một cách để đạt được hai tính chất này chính là sử dụng các loại vật liệu bền và chính xác. Kim loại tấm – ngoài việc là vật liệu nhẹ ra còn là một vật liệu bền bỉ và có khả năng chịu lực cao – là một ứng cử viên sáng giá khi chọn lựa vật liệu sản xuất các sản phẩm điện tử.
1.3. Khả năng tùy chỉnh
Một lý do khác khiến chế tạo kim loại tấm đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp điện tử chính là nhu cầu điều chỉnh sản phẩm. Việc điều chỉnh này trở nên dễ dàng hơn khi chế tạo kim loại tấm. Ví dụ như, các nhà sản xuất hiện giờ có thể chỉ định kích cỡ và hình dạng vỏ của sản phẩm cũng như loại kim loại nào sẽ được sử dụng trong quá trình chế tạo.
1.4. Quản lý lượng lượng nhiệt phát sinh
Đồ điện tử theo quy trình sản xuất truyền thống thường sinh nhiệt rất nhiều, chủ yếu do số lượng và kích thước các bóng bán dẫn được lắp đặt trong chúng. Nếu không được điều tiết đúng cách, lượng nhiệt này sẽ khiến bảng mạch trong sản phẩm bị cong vênh, khiến sản phẩm quá nóng dẫn đến hỏng hóc.
Tuy nhiên, với ngành chế tạo kim loại tấm, thiết kế sản phẩm được cải thiện, và các ứng dụng điện toán hiệu năng cao, các nhà sản xuất có thể đặt hàng ngàn bóng bán dẫn trong một con chip siêu nhỏ mà không gây nên các rủi ro liên quan đến tạo nhiệt quá mức. Điều này là nhờ kim loại tấm được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm điện tử thế hệ mới có tính dẫn nhiệt tốt hơn, do đó giúp hệ thống điều tiết nhiệt hiệu quả hơn.
1.5. Tính thẩm mỹ
Ngoài chức năng của sản phẩm, tính thẩm mỹ cũng đóng vai trò không hề nhỏ trong việc giúp sản phẩm được thị trường đón nhận. Việc kết hợp kim loại tấm với các sản phẩm điện tử giúp nâng cao tính thẩm mỹ của sản phẩm. Kim loại tấm mang lại cho sản phẩm điện tử một vẻ ngoài tối giản mà toát lên nét sang trọng, hiện đại. Kim loại tấm cũng đem đến khả năng chống ăn mòn, đảm bảo khả năng sử dụng được lâu dài cho sản phẩm điện tử và các linh kiện bên trong.
2. Các giai đoạn quan trọng trong chế tạo kim loại tấm cho ngành công nghiệp điện tử
2.1. Cắt
Cắt là giai đoạn đầu tiên khi thiết kế tạo hình kim loại tấm. Các nhà sản xuất thường sử dụng máy cắt laser, plasma hoặc máy cắt bằng tia nước trong công đoạn này. Các loại máy cắt này vô cùng chính xác và đáng tin cậy, đây đều là những đặc điểm quan trọng mà máy cắt trong chế tạo kim loại tấm phải có.
Tùy thuộc vào loại kim loại được gia công mà người ta chọn công cụ cắt khác nhau. Ví dụ, máy cắt laser phù hợp với hầu hết các loại hợp kim, chẳng hạn như nhôm, đồng, thép và đồng thau. Máy cắt plasma – dùng tia plasma nóng để cắt qua các vật liệu dẫn điện – là công cụ lý tưởng để cắt các vật liệu như thép, thép không gỉ (inox), nhôm, đồng thau và đồng. Máy cắt tia nước gia công kim loại tấm bằng cách dùng dòng nước có áp suất cực lớn lại phù hợp với thép carbon, thép không gỉ (inox), titan và nhôm.
Với các phương pháp cắt kim loại tấm trên, các nhà sản xuất có thể đạt được dung sai dao động từ ±0.03 đến ±0.07 inch, giúp các sản phẩm điện tử đáp ứng được độ chính xác mà ngành công nghiệp yêu cầu.
2.2. Tạo hình
Giai đoạn quan trọng tiếp theo trong chế tạo kim loại tấm là tạo hình. Trong quá trình này, kim loại tấm được uốn cong một cách chính xác, các nếp uốn và đoạn cong phải đều và mượt mà nhằm đảm bảo các bộ phận có chất lượng cao.
Phanh ép là công cụ để gia công chính xác kim loại tấm thời gian gần đây. Phanh ép là loại máy uốn kim loại tấm bằng cách kẹp nó giữa cối và chày. Cối và chày thường có hình dạng khác nhau, tạo nên các góc khác nhau trên vật liệu.
Mặt khác, tạo hình cuộn là quá trình uốn kim loại tấm liên tục thành một mặt cắt ngang mong muốn. Dải kim loại tấm được chuyền qua các bộ cuộn được ghép nối, mỗi cuộn thực hiện thêm các thay đổi về hình dạng lên vật liệu.
.jpg)
2.3. Nối
Sau tạo hình, giai đoạn quan trọng tiếp theo là lắp ráp hoặc nối các bộ phận riêng lẻ lại với nhau. Các nhà sản xuất thiết bị điện tử dùng các kỹ thuật khác nhau để nối kim loại tấm, bao gồm hàn, tán đinh và liên kết bằng chất kết dính.
Hàn là một trong những quá trình phổ biến nhất, sử dụng nhiệt độ cao để làm nóng chảy các phần. Hàn chính xác kim loại tấm bằng phương pháp hàn TIG đang ngày càng trở nên phổ biến hơn. Tuy nhiên, hàn kim loại tấm bằng phương pháp TIG sẽ khá tốn thời gian.
Mặt khác, tán đinh là quá trình ghép nối các tấm kim loại lại với nhau bằng đinh tán. Các đinh tán thực hiện chức năng nối các bề mặt kim loại liền kề lại. Đây là một biện pháp đơn giản, dễ sử dụng mà cũng không hề tốn kém khi nối các tấm kim loại.
Liên kết bằng chất kết dính nối các tấm kim loại để sử dụng trong sản xuất thiết bị điện tử. Phương pháp ghép nối này khá có lợi vì nó giúp cải thiện độ bền và độ cứng của các bộ phận được nối tốt hơn so với các phương pháp nối khác.
2.4. Hoàn thiện
Sau khi nối các bộ phận, giai đoạn cuối cùng trong chế tạo kim loại tấm chính là hoàn thiện bề mặt. Hoàn thiện bề mặt không chỉ nâng cao tính thẩm mỹ của các phần được nối mà còn cải thiện các tính chất vật lý, hóa học và cơ học của chúng. Có nhiều cách hoàn thiện bề mặt kim loại, nhưng chỉ sơn, sơn tĩnh điện và anode là được sử dụng nhiều nhất với các thiết bị điện tử.
Sơn mang đến diện mạo đầy tính thẩm mỹ cho kim loại tấm. Nó cũng phủ một lớp bảo vệ, bảo vệ các chỗ nối khỏi các tác nhân ăn mòn và oxi hóa, nâng cao hiệu suất và độ bền của sản phẩm theo thời gian.
Sơn tĩnh điện là quá trình phủ một lớp bột khô lên bề mặt kim loại tấm. Lớp bột này khiến kim loại tấm có khả năng chống trầy xước, phai màu và ăn mòn. Mặt khác, anode bám hoàn toàn lên tấm kim loại, nâng cao tính thẩm mỹ của nó. Anode bám lâu trên vật liệu như một lớp hoàn thiện bề mặt có tính bền màu.
3. Các loại kim loại tấm được sử dụng phổ biến trong thiết bị điện tử
3.1. Nhôm
Nhôm là một lựa chọn tuyệt vời cho các ứng dụng cần vật liệu nhẹ. Kể cả khi chưa được hoàn thiện, kim loại này cũng đã có khả năng chống ăn mòn đáng kinh ngạc. Ngoài tính bền, nhôm cũng rất phù hợp với các giai đoạn gia công kim loại tấm quan trọng như cắt, uốn và nối.
Nhôm là vật liệu với giá thành phải chăng với nhiều đặc tính khác nhau tùy thuộc vào loại. Tuy nhiên, kim loại này nói chung là dẻo, có thể hàn và có khả năng chống lại các hóa chất và nguyên tố, các tính chất này giúp nhôm trở thành một vật liệu quan trọng trong sản xuất điện tử
3.2. Thép không gỉ
Đây là vật liệu vô cùng phù hợp để cấu tạo các sản phẩm thường xuyên gặp phải môi trường có độ ẩm. Nói cách khác, thép không gỉ thích hợp dùng làm vỏ các đồ điện tử. Nó chứa crom giúp giảm đáng kể sự ăn mòn trong môi trường khắc nghiệt hoặc ẩm ướt.
Bên cạnh khả năng chống ăn mòn cao, thép không gỉ còn có khả năng định hình cao, khả năng dẫn điện, chi phí sản xuất thấp và chất lượng quang học cùng độ bền cơ học, thép không gỉ là vật liệu tốt trong chế tạo kim loại tấm cho ngành công nghiệp điện tử.
3.3. Đồng và đồng thau
Đồng với khả năng dẫn nhiệt tuyệt vời là vật liệu tối ưu đảm nhận vai trò bộ trao đổi nhiệt trong các thiết bị điện tử. Nó cũng có mức điện trở thấp nên còn có thể được sử dụng như một chất dẫn điện tốt. Ngoài ra đồng còn dẻo và rất dễ uốn.
Đồng thau là một hợp kim của đồng, và cũng như đồng, nó có khả năng dẫn điện rất tốt. Đồng thau có khả năng chịu lực tốt và có thể tạo hình, các đặc điểm rất phù hợp trong chế tạo thiết bị điện tử. Bên cạnh đó, đồng thau mang diện mạo sáng bóng, lấp lánh rất thu hút. Đặc tính này khiến đồng thau thành một trong số ít vật liệu có thể được dùng như một phần trang trí cho sản phẩm điện tử.
3.4. Kẽm
Kẽm có khả năng chống ăn mòn cao cùng với khả năng dẫn điện tốt. Kẽm cũng là một vật liệu lý tưởng để làm vỏ dây điện trong linh kiện điện tử và hộp chuyển đổi.
4. Các ứng dụng thường thấy trong ngành công nghiệp điện tử
Rất nhiều thiết bị thực hiện chức năng và vẻ ngoài hoàn toàn phụ thuộc vào các thành phần kim loại tấm. Những thành phần kim loại tấm đó là thiết yếu đối với giá trị tổng thể của các thiết bị này. Sau đây là một số ứng dụng thường thấy của kim loại tấm trong các thiết bị điện tử.
4.1. Vỏ các thiết bị điện tử (bảng mạch, ổ cứng,…)
Vỏ làm từ kim loại tấm là thành phần quan trọng trong các thiết bị như máy tính, đóng vai trò bộ phận bảo vệ các bộ phận, linh kiện bên trong. Vỏ các thiết bị này bảo vệ các bộ phận bên trong khỏi bị hư hại, bụi bặm và hơi ẩm.
Nó cũng bảo vệ người dùng cuối khỏi nguy cơ bị điện giật cùng lúc với việc bảo vệ các bộ phận bên trong khỏi tác động có hại từ môi trường. Các sản phẩm này có thể sử dụng lâu dài chính là nhờ vào lớp vỏ ngoài, khiến chúng đủ chắc chắn để có thể sử dụng thường xuyên.
4.2. Tản nhiệt và giải pháp về nhiệt
Khi hoạt động, các thiết bị điện tử sinh ra nhiệt. Tuy nhiên, lượng nhiệt sinh ra trong quá trình hoạt động có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị. Vì vậy để duy trì nhiệt độ lý tưởng và tránh nhiệt quá cao, kim loại tấm sẽ giúp tản nhiệt một cách hiệu quả.
4.3. Che chắn thành phần và ngăn chặn nhiễu sóng điện tử
Nhiễu điện từ (EMI) và nhiễu sóng vô tuyến (RFI) có thể làm hỏng thiết bị. Kim loại tấm ngăn chặn các sóng nhiễu này và làm tăng độ tin cậy của thiết bị điện tử.
4.4. Ke góc và các bộ phận kết cấu
Các chi tiết nhỏ như giá đỡ và các bộ phận kết cấu như đầu nối cáp dùng trong thiết bị điện tử có thể được làm từ kim loại tấm. Các bộ phận kim loại hoặc nhựa kích thước lớn được cố định lại bằng các kim loại tấm như nhôm, thép không gỉ và đồng thau.
Tuy nhiên, thép không gỉ với khả năng chống ăn mòn là vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất để cấu tạo ke góc và đầu nối. Chúng ta cũng có thể sử dụng được các thành phần kim loại tấm được tráng hoặc mạ.
Chế tạo kim loại tấm trong ngành công nghiệp điện tử là một công việc quan trọng bởi kim loại tấm là thành phần cơ bản trong cấu tạo các thiết bị điện tử hiện đại. Chúng giúp nâng cấp đáng kể chức năng, độ bền và tính thẩm mỹ của sản phẩm. Các bộ phận này đóng vai trò thiết yếu như khả năng phục hồi cấu trúc, phân tán nhiệt hiệu quả và bảo vệ thiết bị khỏi các sóng gây nhiễu điện từ và sóng vô tuyến.
