高导热材料制作的铝基板加工改进工艺技术研究
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印制电路信息2020 No.06高散热基板(铝基+FR-4芯板)制作方法蓝春华 张鸿伟 沙伟强(景旺电子科技(龙川)有限公司,广东 龙川 517373)(广东省金属基印制电路板工程技术研究开发中心,广东 河源 517373)摘 要 随着电子产品的高密度、多功能及微电子集成技术的高速发展,对PCB的散热要求越来越高。
文章以一款四层印制板与铝基混压的产品为研究对象,重点介绍了产品工艺流程设计、粘结层材料选择、压贴等关键制作技术,最终获得高耐热性的铝基多层板。
关键词 铝基板;混压;粘结层中图分类号:TN 41 文献标识码:A 文章编号:1009-0096(2020)06-0052-03Manufacturing of high heat dissipation PCBLan Chunhua Zhang Hongwei Sha WeiqiangAbstract With the rapid development of high density, multi-function and microelectronic integration technologyof electronic products, the requirement of PCB heat dissipation is becoming higher and higher. In this paper, a four layer high heat dissipation substrate mixed laminated with PCB and aluminium Substrate product is taken as the research object. The key manufacturing technologies, such as process design, material selection of bonding layer and pressing, are mainly introduced. The aluminium Substrate multilayer board with high heat resistance is obtained as a result.Key words Aluminum Substrate; Mixed Laminated; Bonding Layer0 前言随着电子产品向轻、薄、小、高密度和多功能的高速发展,对印制电路板(PCB)的散热性要求越来越高,如何寻求散热及结构设计的最佳解决方案,已成为当今电子产品设计的一大难题[1]。
铝基板工艺制作流程讲解铝基板是常用于电子设备中的一种基础材料,其主要用途是进行电路的布线和连接。
铝基板工艺制作流程主要包括材料准备、切割、压印、打孔、放线、蚀刻、钻孔、清洗、检测和包装等环节。
下面将详细介绍铝基板工艺制作流程。
一、材料准备铝基板的材料主要有铝基材和覆铜层。
铝基材主要是铝合金,具有良好的导热性;覆铜层主要是为了进行电路的布线和连接,通常是采用铜薄膜。
二、切割首先,将铝基材按照要求的尺寸进行切割。
这一步需要使用切割机器设备,并注意进行安全操作。
三、压印接下来,将切割好的铝基材进行压印。
压印是为了提高铝基板的平整度,并增加铜层的附着力。
通常,会将铝基材放置在热压机中进行加热和压力处理。
四、打孔在压印完成后,需要对铝基板进行打孔。
打孔是为了方便后续的蚀刻和钻孔等步骤。
通常,打孔需要使用数控机床和钻孔设备来进行操作。
五、放线打孔完成后,需要进行放线。
放线是为了方便进行后续的蚀刻和钻孔等工艺操作。
通常,放线需要借助放线机进行。
六、蚀刻在放线完成后,需要进行蚀刻。
蚀刻是为了去除不需要的铜层,以便形成电路的导线和孔。
蚀刻过程中需要使用化学药液进行处理,通常是通过将铝基板浸泡在特定的溶液当中进行蚀刻。
七、钻孔在蚀刻完成后,需要对铝基板进行钻孔。
钻孔是为了形成连接器和插件等组件的安装孔。
通常,需要使用数控钻孔设备进行操作。
八、清洗钻孔完成后,需要对铝基板进行清洗。
清洗是为了去除蚀刻和钻孔过程中残留的化学药液和金属屑等。
常用的清洗方法包括溶剂清洗、超声波清洗等。
九、检测清洗完成后,需要对铝基板进行检测,确保质量符合要求。
检测主要包括外观检查、尺寸测量和电性能测试等。
十、包装最后,对通过检测的铝基板进行包装。
常用的包装方式有真空包装和防护包装等。
综上所述,铝基板工艺制作流程主要包括材料准备、切割、压印、打孔、放线、蚀刻、钻孔、清洗、检测和包装等环节。
每个环节都需要仔细操作,以确保最终产品的质量和性能。
高导热金属基复合材料的制备与研究进展摘要:随着电子器件芯片功率的不断提高,对散热材料的热物理性能提出了更高的要求。
将高导热、低膨胀的增强相和高导热的金属进行复合得到的金属基复合材料,能够兼顾高的热导率和可调控的热膨胀系数,是理想的散热材料。
本文对以 Si、 SiCp、金刚石、鳞片石墨为增强相的铜基及铝基复合材料的研究进展进行了总结,并就金属基复合材料目前存在的问题及未来的研究方向进行了展望。
关键词:制备;研究进展;金属复合材料提升相和基体原材料的润滑性对复合材料的热性能有很大影响。
除此之外,基体中加强相的趋向和分布、复合材料的相组成和微观结构也会影响到原材料的导热系数。
为了防止复合材料中加强相分别不匀、趋向不匀等问题造成导热系数降低,在挑选复合材料制备方式时,应充分考虑各种方法的优缺点,并完善相关工艺指标,就可以获得导热系数最理想的金属基复合材料。
现阶段,铜基和铝基复合材料的制备技术大概可以分为固相法和液相法两类。
固相法有热压烧结法、高温高压烧结法和等离子放电烧结法等,液相法有搅拌铸造法和熔渗法等。
一、热压烧结法热压是制备复合材料传统的方式,主要加工工艺是将基体与加强相粉末混合匀称,然后放入磨具中增加工作压力,除气后升温至固相线环境温度下,在空气、真空泵及保护气中致密化,产生复合材料。
热压烧结法是金属基复合材料的重要制备方式,此方法的优势是生产出的复合金属质量稳定,加强相和金属粉占比可调。
可是,缺陷非常明显,烧结必须使用磨具,无法制备外观繁杂、尺寸大的金属基复合材料,且工艺成本高。
Goryuk 研发了电子元件基材使用于SiC/Al复合材料的压合工艺流程之中,通过隔热保温时间与压力对SiC/Al复合材料相对密度和导热系数产生的影响。
通过Goryuk的研究最佳的制备参数为:烧结环境温度700摄氏度、烧结工作压力20 MPa、隔热保温时长1 h、保护气为N2。
选用该加工工艺所得到的复合材料导热系数为240 W m-1K-1。
铝基板工艺制作流程引言铝基板是一种用于电子电路的重要材料,以其优异的导热性能和机械强度而被广泛应用。
铝基板工艺制作流程是铝基板制造的关键步骤,本文将详细介绍铝基板工艺制作流程的各个环节。
1. 设计和加工铝基板工艺制作流程的第一步是进行设计和加工。
首先,根据电子电路图设计出相应的铝基板布局。
然后,利用计算机辅助设计软件生成原始的设计文件。
接下来,使用光刻设备将设计文件转移到铝基板上,并通过化学刻蚀去除不需要的部分。
最后,通过切割和打孔等加工工艺,将铝基板切割为所需的尺寸和形状。
2. 表面处理铝基板的表面处理对于保证电路连接的可靠性和提高潮湿环境下的耐腐蚀性非常重要。
常见的表面处理方法包括化学清洗、化学氧化和金属化处理等。
首先,铝基板经过严格的化学清洗,以去除表面的杂质和污染物。
然后,通过化学氧化处理,形成一层氧化铝膜,以增加铝基板表面的抗氧化性和电绝缘性。
最后,使用金属化处理方法,在铝基板表面均匀覆盖一层金属(如铜或镍),以提供良好的焊接性和可靠的电路连接。
3. 电路图印刷铝基板工艺制作流程的下一步是进行电路图印刷。
通过选择合适的印刷技术(如屏幕印刷或喷墨印刷),将电路图印刷在铝基板表面。
印刷过程中需要注意保证印刷精度和图形清晰度,以确保电路连接的准确性和可靠性。
4. 焊接和组装铝基板上的电路图印刷完成后,接下来是进行焊接和组装。
首先,通过选择合适的焊接方法(如表面贴装技术或插装技术),将电子元件焊接到铝基板的相应位置。
然后,通过组装技术,将其他必要的部件(如插座、开关等)安装到铝基板上。
在整个焊接和组装过程中,需要严格控制温度和湿度等环境参数,以防止电子元件损坏和组装错误。
5. 调试和测试铝基板工艺制作流程的最后一步是进行调试和测试。
在完成焊接和组装后,需要对铝基板进行功能测试和性能评估,以确保电路连接的可靠性和工作正常。
通过使用合适的测试仪器和设备,对铝基板的电流、电压、频率等进行测试,并对测试结果进行分析和评估。
高导热铝合金的一些理论与研究成果1. 金属的导热机理当材料的相邻区域存在温度差时,热量就会从高温区域经接触部位流向低温区域,产生热传导; 单位温度梯度下,单位时间内通过单位截面积的热量就称为热导率单位是W/m·K,式为热传递的表达公式;式中,S 为截面积,Q 为通过截面的能量,t 为时间,dx dt 代表在x 方向传的温度,负号表示热量传递方向和温度梯度方向相反;金属材料内有着大量的自由电子存在,自由电子可以在金属中快速运动,可以快速实现热量的传递,晶格振动是金属热传递的另一种方式,但相对自由电子传递方式来说处于次要地位;金属中的自由电子在运动过程中会受到热运动原子和晶格缺陷的影响,可以将受到的热阻分为两类:晶格振功产生的热阻和杂质缺陷产生的热阻;通常情况下,合金中的合金元素比较多,所以以杂质产生的缺陷热阻为主,合金热导率随温度升高而升高;金属热传导主要靠自由电子完成,因而金属的导电系数和导热系数有着必然联系,事实上,大多数金属的导热系数和导电系数存在一个定值,就是Wiedemann-Franz 定律39,可以用式表示 LT =δλ 式中,λ为导热系数,δ为导电系数,L 为洛伦兹常数,对于铝L =×10-8 WΩ·K,T 为绝对温度;由于热导率的测量比较复杂,测量结果准确度较差,而导电率的测量比较简单,Wiedemann-Franz 定律提供了一条测量热导率简便方法,可以通过测量导电率的间接测得热导率;2. 研究意义随着时代的发展与进步,人们对电脑等电子产品的要求与日俱增,电子产品的散热问题引起了人们的关注,目前的散热材料越来越很难满足散热要求,开发具有高强高导热的材料变得更加重要;铝具有密度小;耐腐蚀;易加工;导电和导热性好,仅次于Au 、Ag 和Cu ;铝硅合金含Si 量高,具有低熔点、耐蚀性好等特点,铝硅合金的优秀的铸造性、良好的加工性和耐热、耐磨的特性,使得铝硅合金具有非常广泛的应用;在含有Mg 、Cu 和Ni 的铝硅合金,热处理强化提高合金的性能;而且与金、银和铜相比,Al 还有着很好的性价比;因此,铝合金在高强高导热方向具有很好的发展前景;因此通过在铝硅合金熔炼,添加变质剂,合金元素,和热处理等工艺,以获得良好的导热性和力学性能的铸造铝硅合金,解决电子产品的散热问题,具有重要的理论意义和实际应用价值;3.前人研究成果从现有文献上显示,铝合金中在导热或导电方面研究比较多的Al-Mg-Si系合金;一般来说,合金元素的掺入会引起杂质缺陷,对自由电子运动产生阻力,会降低合金中的热导率;Si和Mg是Al-Mg-Si系合金中的主要元素,对6063的研究显示,当Mg含量较小时,合金的热导率较高而强度稍低,Mg/Si质量比较大时,过量的Mg不仅会削弱Mg2Si效果,且会溶入到铝基体中,使合金的导热率下降;合金元素由析出态变为固溶态时,会引起热导率变小;当Mg/Si的质量比在时,微量的过剩Si和Fe、Mn形成Al12FeMn3Si相弥散在铝基体中,减小了Si、Fe、Mn元素在铝基体中的固溶度,且不易形成粗大的Al9Fe2Si相,合金的热导率较高;当硅过剩量较多时,过剩的硅不仅固溶于铝基体中,容易和Fe形成Al9Fe2Si相,热导率降低;另外,添加%的稀土会使得合金热导率达到最高,加少或加多导电率会有所下;热处理对合金的强度和导热性有着重要影响,对Al-Mg-Si系合金进行均匀化处理,经过560℃6h均匀化处理后热导率最高,温度过低或过高都对降低热导率;均匀化处理能消除晶内偏析,强化相Mg2Si会溶入基体中,针状含Fe相会变为球化;担当温度过高时,基体中的溶质原子增加,晶粒发生粗化,导电率较低;Al-Mg-Si固溶处理时,固溶温度越高,热导率越低,而强度随温度增加而增加,到达最大值后随温度增加而降低;固溶温度越高,过剩相溶入越充分,而温度较低点会有部分相在晶界处不连续析出,对热传导有利,固溶温度最低点热导率最大;而强化相Mg2Si和合金元素最大限度溶入基体,且不发生过烧的温度,晶格畸变达到最大,强度最高;挤压Al-Mg-Si合金时效时,认为200℃温度最好;时效温度高,导热率随时效时间的增加而提高快,但时效时间过长时,因为部分强化相发生固溶而热导率降低;时效温度低,合金中的缺陷由于原子运动慢而得不到有效的修复;利用铝合金为基体,利用碳化硅,碳和金刚石增强的金属基复合材料,具有高参量增强材料,可以通过添加高热导率的组分增强热导率,以及可控制的热膨胀系数等特点44;在金刚石/Al复合材料中,Tan等通过溶胶-凝胶法,在金刚石上引入了一个200nm厚、呈树枝状的W纳米层,有效地提高了金刚石和Al间的界面粘结性和减小了边界热阻;使用具有W纳米层的金刚石颗粒,含50%体积量金刚石的真空热压铝复合材料,热导率提高21%以上,从496W/mK到599 W/mK;利用Tzou46等通过沉积技术,精选沉积条件,可以1050铝基板提高导热性,有效降低CPU散热器中挤压铝产生的热耗散威胁;高硅铝合金电子封装材料由于具有密度低、热膨胀系数小且可调、导热性好、以及较好的力学性能,可镀金、银、铜等,与基材可焊,具有加工性好、无毒等优良特点,符合电子封装技术朝小型化、轻量化、高密度组装化方向发展的要求;铝硅合金材料在电子封装材料方向具有良好的发展前景,受到越来越多人的重视,如航空航天和军事电子产品领域;英国的Osprey公司通过离子沉积与热等静压两种方法结合,研制出热膨胀可控的CE合金,其广泛应用于航天航空、军用电子产品的封装材料,是目前性能最成熟、市场占有率最高的硅铝合金电子封装材料;。
高导热铝基板参数1.热导率:高导热铝基板的热导率通常在180-220W/m·K之间。
这是由于高导热铝基板中添加了陶瓷填料,例如氧化铝或氮化硼等,这些填料能够提高热传导性能。
2.导热性能:高导热铝基板的导热性能非常好,能够有效地将热量从高温区域传递到低温区域。
这使得高导热铝基板成为各种电子设备的理想散热材料,例如LED灯、电源模块、功率模块等。
3.机械性能:高导热铝基板具有较高的硬度和强度,能够承受较大的载荷。
它的抗拉强度通常在100-200MPa之间,抗压强度在200-300MPa之间。
这使得高导热铝基板能够在各种恶劣环境下使用,例如高温、高湿度和高压等条件下。
4.尺寸稳定性:高导热铝基板的尺寸稳定性非常好,不易受温度和湿度变化的影响。
这使得高导热铝基板能够在长时间使用中保持稳定的尺寸,不会出现膨胀或收缩等问题。
5.耐蚀性:高导热铝基板具有较好的耐腐蚀性能,能够在不同的化学环境中使用。
这是由于高导热铝基板表面通常覆盖有一层保护性的氧化层,能够防止金属与环境中的氧气、水或其他腐蚀物质接触。
6.寿命:高导热铝基板的寿命较长,能够在高温和高负荷条件下长时间工作。
这是由于高导热铝基板具有良好的热稳定性和机械稳定性,在长时间使用中不易产生疲劳、断裂或变形等问题。
7.加工性能:高导热铝基板具有良好的加工性能,能够通过各种加工方法进行切割、钻孔、铣削和冲孔等操作。
这使得高导热铝基板能够满足不同应用的需求,并适应各种复杂的形状和尺寸要求。
总结起来,高导热铝基板具有优异的导热性能、机械性能和耐蚀性能,能够满足各种电子设备的散热需求。
它的尺寸稳定性和寿命较长,能够在恶劣环境下长时间使用。
此外,高导热铝基板的加工性能也非常好,能够适应不同应用的需求。
因此,高导热铝基板在电子行业得到广泛应用,并在未来有着广阔的发展前景。
热处理工艺对铝合金材料的导热性和焊接性能的改善热处理工艺对铝合金材料的导热性和焊接性能的改善铝合金是一种重要的工程材料,广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
然而,铝合金的导热性和焊接性能相对较差,限制了其在一些高温和高强度环境下的应用。
为了改善铝合金材料的导热性和焊接性能,热处理工艺被广泛应用。
热处理是一种通过控制材料的加热和冷却过程,改变材料的晶体结构和性能的工艺。
对于铝合金材料,常见的热处理工艺有固溶处理和时效处理两种。
固溶处理是指将铝合金材料加热到固溶温度,使固溶体中的溶质原子溶解进入主体晶格中,形成单一相固溶体。
通过固溶处理,可以有效提高铝合金材料的导热性。
因为导热性主要与材料的晶体结构有关,固溶处理能够消除或减少晶体晶界、织构和析出物等对导热性能的影响,提高晶体的连续性和一致性。
此外,固溶处理也可以改善材料的机械性能,提高铝合金材料的强度和硬度。
固溶处理通常是与时效处理相结合进行的。
时效处理是将材料在固溶处理后进行适当的陈化处理,以形成细小均匀的析出物。
通过时效处理,可以调控析出物的尺寸、分布和形态,从而进一步改善材料的导热性和焊接性能。
在时效处理过程中,晶体内部的析出物会阻碍晶体的热传导,从而提高材料的导热性能。
此外,适当的时效处理还能提高铝合金材料的强度和塑性,增强材料的耐热性和抗腐蚀性能。
除了固溶处理和时效处理,热处理工艺还包括退火处理和再结晶处理。
退火处理是通过将材料加热到足够高的温度,然后缓慢冷却,消除或减少材料的应力、晶界能量和变形组织等缺陷,从而改善材料的导热性和焊接性能。
再结晶处理是指对变形材料进行加热处理,使其再结晶为新的晶体,消除变形和残余应力,提高铝合金材料的导热性和焊接性能。
总之,热处理工艺对铝合金材料的导热性和焊接性能有着重要的影响。
通过采用适当的热处理工艺,可以改变铝合金材料的晶体结构和性能,提高其导热性和焊接性能,从而满足不同应用领域对材料性能的要求。
随着热处理工艺的不断发展和改进,铝合金材料在未来将有更广阔的应用前景。
铝基板工艺及制作流程铝基板是一类重要的电子元器件基础材料,广泛应用于LED 电子产品、太阳能电池板、电力电子产品等领域。
铝基板的优点在于具有高导热性、电气绝缘性、机械强度高、尺寸稳定性好、可靠性高等优点。
铝基板的制作工艺较为复杂,包含多道工序,下面我们将一一为大家介绍。
一. 材料准备:1. 板材选材铝基板材料主要分为金属(铜,钨)和无机(陶瓷)基材,最常用的材料为铝基材。
从铝基板的材质表面特性来看,铝基材质具有高导热性、高耐腐蚀性、低线性膨胀系数、良好的成本效益,因此在工业制造过程和电子应用领域得到了广泛应用。
对于高电导率和高电容性的需求,铝基板的材料可以根据需要添加其他元素,如模拉系数高的钨铜板。
2. 板材处理铝基板的表面需要进行处理,去除金属表面的氧化物,防止接合后因氧化物存在导致接合的失效。
常用的处理方式是气氛感应焊,铝基板和铜基板表面均需要采用化学/物理处理方法,在铝基板表面喷射铜粉,使得两者表面铜金属离子互相渗透达到完全的化学反应,达到气氛感应焊的效果。
二. 色谱层制备色谱层有助于铝基板的表面刻蚀,使其形成大量的微小孔洞,从而增加其表面积,提高导热性、增加接触面积。
色谱层分为两个步骤,板面化学处理和隔离层制备。
1. 板面化学处理在铝板表面覆盖有一层氧化铝保护膜,导致了铝和化学物质的隔离。
因此,首先需要去除保护层。
具体方法是:将铝基板放入浓度为30 mol/L的NaOH溶液中,在55-60°C的条件下反应1-2分钟,去除表面保护层。
2. 隔离层制备在铝基板表面覆盖上一层隔离层,以保护铝基板表面避免被化学反应溶解。
常用的隔离层材料有磷酸铝、硼酸等,这些材料既可以溶解在聚丙烯醇(PVA)中,也可以直接制备成固体隔离膜。
在隔离层上进行快速镀层,使之变成一层导电的金属,就可以在隔离层上形成更复杂的电路。
三. 光阻层制备光阻层是制作铝基板中的关键步骤,也是整个制程中的最重要的一个步骤。
颜色为绿色,分为UV反应型和热反应型两类。
铝基板工艺制作流程铝基板是一种具有良好导热性和机械强度的电子元件基板材料。
下面是一个关于铝基板工艺制作流程的详细介绍。
1.基板准备首先,准备铝基板作为工艺制作的基础。
通常情况下,铝基板可以从供应商处购买,尺寸可以根据具体的应用需求进行定制。
2.清洗处理对铝基板进行清洗处理是制作流程的第一步。
这是为了去除表面的杂质、油脂和氧化物等物质,以提高基板表面的适应性和粘附性。
常用的清洗方法包括机械清洗、酸洗、溶剂清洗等。
3.焊盘制作铝基板上往往需要制作焊盘用于元件的焊接。
焊盘的制作可以通过化学蚀刻或机械加工等方法实现。
选择适当的工艺方法以确保焊盘的精密度和可靠性。
4.铺铜铝基板上需要进行铺铜处理,以提供良好的导电性和电子元件的连接。
常用的铺铜方法包括化学铜镀、真空蒸镀和电镀等。
通过这些方法,可以在铝基板上镀上一层铜膜,形成电路线路和焊盘。
5.图形化膜制作在制作电路时,需要在铜层上覆盖一层光阻膜。
光阻膜的选择应根据具体应用的需要来确定,可以是热固性光阻、负光阻或正光阻等。
然后利用光绘技术将图形暴光于光阻膜上,通过曝光和显影等步骤来制作出所需的线路图形。
6.蚀刻蚀刻是制作导线和焊盘的关键步骤之一、通过将板子浸入蚀刻液中,将未覆盖光阻膜的铜膜腐蚀掉,保留下导线线路和焊盘。
常用的蚀刻液有氧化铁、氯化铁或过氧化氢等。
7.清洗和除膜在蚀刻后,需要对基板进行清洗以去除蚀刻液和光阻残留物。
同时还需要用适当的溶剂或化学液体去除光阻膜。
这一步骤非常重要,因为清洗和除膜的质量将直接影响到铝基板的质量和性能。
8.表面涂覆保护层为了保护铝基板的表面和线路,一般需要在基板上涂覆一层保护层。
保护层可以选择热固性树脂、有机涂料或者是覆铜膜等材料。
通过涂覆保护层,可以提高铝基板的耐久性和绝缘性能。
9.最终检验和测试在工艺制作流程的最后,需要进行最终的质量检验和测试。
包括对焊盘、导线和保护层的检查,以确保铝基板的质量达到要求。
10.运输和包装最后,制作完成的铝基板需要进行运输和包装。
机械加工与制造M achining and manufacturing高导热材料制作的铝基板加工改进工艺技术研究邹万军(清远市钛美铝业有限公司,广东 佛山 511500)摘 要:高导热材料制造的铝基板一直广泛应用于电子元件开发中,除了具有极强的高导热性以外还有良好的尺寸稳定性和电气绝缘性。
传统数控机床对于高导热材料铝基板的加工多为单头加工,不仅加工效率低,而且在加工铣边后,铝基板会产生大量毛刺。
针对上述问题对高导热材料铝基板加工工艺进行改进。
在充分分析加工工艺影响因素的基础上,确定加工机床主轴转速和进给量最优化分析,并添加浇口去除工艺,实现对铝基板的干式切割,完成工艺优化。
关键词:高导热;干式切割;铝基板;毛刺中图分类号:F272 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2018)10-0056-2Improvement of aluminum substrate processing technology with high thermal conductivity materialZOU Wan-jun(Qingyuan Titanium Aluminum Co., Ltd.,Foshan 511500,China)Abstract: The aluminum substrate made of high thermal conductivity materials has been widely used in the development of electronic components. Besides the high thermal conductivity, it has good dimensional stability and electrical insulation. The traditional NC machine tool for high thermal conductivity material aluminum substrate processing is mostly single head processing, not only the processing efficiency is low, but also after the processing and milling, the aluminum substrate will produce a large number of burrs. In view of the above problems, the processing technology of aluminum substrate with high thermal conductivity is improved. On the basis of fully analyzing the influencing factors of the processing technology, the optimization analysis of the spindle speed and feed rate of the machine tool spindle is determined, and the gate removal process is added to realize the dry cutting of the aluminum substrate, and the process optimization is completed.Keywords: high thermal conductivity; dry cutting; aluminum substrate; burr随着现代电子元件模块预设密度的不断增大,元件散热一直是电子设备开发机构的核心问题。
利用树脂基制作的电路基板散热效率极差,而陶瓷基制作的基板虽然可以解决散热问题,但因为价格昂贵,不符合成本需求。
普通机械基板虽然具有良好的散热性,但是因为自身强度较低,抗震能力差,所以难以大面积使用。
常规铝基板大多具有双面甚至三面性,属于典型复合材料。
在对其进行钻孔或铣边的加工时,不可避免会产生大量的热,如果不能进行及时有效的处理很有可能出现大量毛刺和断刀现象,影响整体加工效果。
针对上述问题对进行高导热材料铝基板加工工艺优化[1]。
1铝基板加工影响因素分析铝基板加工工艺的选择对铝基板整体加工具有极大影响作用,一旦工艺选择不当,不仅会导致加工切割刀具磨损加剧,更有可能造成铝基板毛刺过多,甚至出现刀具断裂现象。
所以必须铝基板加工工艺影响因素进行详细研究。
影响铝基板机械加工工艺的主要元素包括:设备、切割刀具、设备主轴转速以及供给量的设定[2]。
铝基板的加工设备必须具有极强的运行控制精度力和操控力,这是实现铝基板高精度加工的先决条件。
此外设备主轴整体物理性能也是重要的影响因素,新设计的加工工艺采用陶瓷质轴承中的DC主轴,最高转速可以达到70KRPM,相比较其他类型的AC主轴,DC主轴具有更高扭矩,从而可以保证在运行工作范围内保证转速恒定。
该特性也为铝基板加工提供了技术保证。
铝基板加工刀具的选取需要完全按照几何参数规范确定,如果选择不当,即便主轴转速和进给量速度均衡,也同样会造成加工排屑出现不良效果[3]。
主轴转速是确定主轴和刀具后需要考量的一个重点参数,根据主轴品质和刀具不同,必须进行转速合理调配,如果转速不符和切割标准,会直接导致刀具切削力过低,铝基板毛刺过多。
2铝基板加工工艺优化2.1 主轴转速最优化参数获取因为DC主轴的转速区间域为10krpm到60krpm,所以将转速分别调配到40krpm、45krpm、50krpm、55krpm进行综合效果验证,进给量固定在0.3m/分钟,其结果如表1所示。
表1 不同转速和毛刺对比表转速毛刺大小N=40krpm 1.50N=45krpm0.45N=50krpm0.06N=55krpm0.03(下转58页)收稿时间:2018-04作者简介:邹万军,男,生于1983年,汉族,江西遂川人,本科,研究方向:冶金材料加工 。
采矿工程M ining engineering(上接56页)根据表1数据显示,随着主轴速度上升,铝基板切割毛刺也在不断发生变化,当主轴转速为40krpm时,毛刺极大,超过1.5毫米左右,随着转速增加,毛刺开始减少,当转轴速度达到55krpm是,切割效果达到最优,仅有0.03毫米。
2.2 进给量最优量确定有上述判定结果可以确定,当主轴转速为50krpm时,切割效果最佳。
所以在主轴转速为50krpm是,分别采用0.1m/分钟、0.2m/分钟、0.3m/分钟、0.4m/分钟,判定切割效果,其结果如表2所示表2 不同进给量下毛刺大小对比表进给量毛刺大小T=0.1m/分钟0.06T=0.2m/分钟0.06T=0.3m/分钟0.15T=04m/分钟 1.202.3 铝基板浇口去除传统铝基板加工工艺针对铝基板浇口设置去除工艺,导致铝基板加工后有可能出现大型浇口,影响后续使用。
浇口去除首先需要工作人员对塑料件进行区域分解,将浇口出现的位置根据其分布的结构特点和塑料件构造,进行区域划分,然后利用浇口砂轮片进行浇口处理。
具体操作步骤为:将铝基板原件正面表层按照浇口分布划分为A、B、C三个区域,A区内浇口为大型浇口,包括起伏较大,存在浇口拐角,用砂轮片进行浇口去除时,可以加大力度,大面积去除。
B区域内浇口为开阔型浇口,浇口浅而宽,浇口背型形状起伏较为平缓,运用一般去除方式即可,C区域内浇口为闭合型浇口,浇口狭小且处于闭合状态,在进行浇口去除时必须选择细小型砂轮片,先将浇口打开,然后去除。
3结语铝基板作为现代电子设计重要的元件,其加工工艺的优越性直接影响后续生产加工。
必须针对其影响因素,不断进行加工工艺优化。
对此从转速、进给量以及浇口去除三方面进行高导热材料铝基板加工工艺优化,降低毛刺量。
[1] 张博,蔡辉,张阳,等.铝基板表面微弧氧化膜厚度对其导电导热性的影响[J].表面技术,2017,46(5):23-27.[2] 王立春,刘米丰,吴伟伟,等.选择性穿透阳极氧化工艺的三维铝封装技术研究[J].电子元件与材料,2016,35(12):61-66.[3] 秦典成,李保忠,肖永龙.阳极氧化铝基板绝缘层上金的化学成因及应对措施[J].化工管理,2017,8(19):47-49.象。
为了提高水资源的循环利用率,可以根据水源水质的差别和用水的不同需求合理选择不同的水处理工艺。
(2)减沉开采技术。
此项技术就是指减少因开采金属矿物所造成的地表沉陷,从而实现对地面土资源和建筑的有效保护。
当前该技术是金属矿绿色开采技术的重点研究对象。
具体内容主要包括:当完成矿体的采集后,要利用固体材料将采空区进行密实充填,这样能够避免采空区顶板冒落,减少地表沉降。
减沉开采技术在实际应用时主要表现为:首先要对当地的矿产分布和产状情况进行全面的分析;其次要明确其赋存的状态,充分结合现阶段的生产技术水平和开采技术条件;最后选择科学合理的开采方法。
在开采前,要对矿区的环境容量和承载能力进行有效评估,从而制定出符合实际情况的绿色开采方案。
(3)无废开采技术。
主要指开采过程最大程度降低废料的产出量和排放量,提高资源的综合利用率,从而减少或消除开采过程对生态环境造成的恶劣影响。
金属矿的无废开采主要从两个方面展开研究:一方面,由于金属矿的很大一部分属于多金属矿,因此必须重视对金属资源的综合开发利用,最大限度减少尾矿和废石的产出排放量。
为了有效减少尾矿和废石的排放,科学合理选择开采工艺。
并对开采工艺的方法进行不断的优化和完善,减少废石产出,并进行废石回收。
另一方面,提高尾矿和废石的综合利用率,借助先进的工艺,将其制作成建筑用砖、瓷砖等建筑类材料,或是用于复垦区和井下的填充材料[2]。
(4)共伴生资源综合利用技术。
由于多种自然因素的影响,使得我国区域内形成了大量的复合性矿床,因此共伴生矿产比较多,而单一成分的矿产少。
金属矿及共伴生资源的综合利用技术主要包含以下几个方面:①在主金属矿和共伴生矿物中含有分离性能良好、嵌布粒度差别大的矿石,经过选矿挑选出各自的精矿,并根据精矿的不同性质,采取合适的冶炼方法。
在冶炼的过程中可以将矿物中元素含量低、分选性差、精度细的成分进行分离和提取。
②如果矿石中的主金属和共伴生金属的含量均比较低,且共伴生金属处于分散的赋存状态。
可以根据其在物理化学性质上的差异进行选择性预处理,从而实现金属的预先富集和分离。
③采用艾萨炉这类的冶金反应器来冶炼,将金属进行初步的组分分离,并且能够获得某种组分高的挥发烟尘,从而有效富集金属的溶体产品。