一款應(yīng)用于醫(yī)療殺菌燈的鋁圍壩金屬基印制板成為研究對(duì)象

摘要：文章以一款應(yīng)用于醫(yī)療殺菌燈的鋁圍壩金屬基印制板為研究對(duì)象，重點(diǎn)介紹了鋁圍壩的流程設(shè)計(jì)和關(guān)鍵制造技術(shù)。選用厚度0.6 mm鋁材作為圍壩，寬度0.6 mm，在保留四角連接位前提下進(jìn)行圍壩初加工，連接位分兩次控深銑，然后絲印導(dǎo)熱樹脂并預(yù)固化，在壓合前對(duì)鋁基工作邊進(jìn)行V-cut以減少與金屬基印制板壓合時(shí)應(yīng)力釋放導(dǎo)致的圍壩被拉扯掉問題，壓合后對(duì)鋁圍壩四角連接位控深銑，然后揭掉多余鋁材。通過這些方法制作的鋁圍壩形狀、尺寸，與金屬基印制板結(jié)合力等均符合品質(zhì)要求。

前言

由于電子產(chǎn)品的高密度、多功能、大功率以及微電子集成技術(shù)的高速發(fā)展，使得電力電子器件的功率密度和發(fā)熱量大幅度增長，由此導(dǎo)致電力電子器件的散熱性、耐熱性等問題變得越來越突出，應(yīng)用散熱基板可有效解決上述問題。金屬基板具有高導(dǎo)熱性、高耐熱性、高散熱性、高絕緣性等綜合優(yōu)異性能，是目前用途最廣、用量最大的散熱基板之一。應(yīng)用于醫(yī)療紫外線殺菌燈的散熱基板通常在紫外線發(fā)射區(qū)域設(shè)計(jì)圍壩以達(dá)到更好的聚光、出光效果。常用圍壩材質(zhì)為硅膠，長期使用容易發(fā)生變形、開裂等問題，采用金屬基做圍壩則可以避免這種問題。本文以應(yīng)用于醫(yī)療殺菌燈的鋁圍壩金屬基印制板為研究對(duì)象，重點(diǎn)介紹了鋁圍壩的流程設(shè)計(jì)和關(guān)鍵制造技術(shù)。

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產(chǎn)品基本信息

1.1 產(chǎn)品信息

產(chǎn)品為單面銅基板，成品板厚1.8 mm，鋁圍壩厚度0.6 mm，寬度0.6 mm如圖1、圖2。

1.2 制作難點(diǎn)簡析

（1）金屬基印制板每單元（PCS）一個(gè)鋁圍壩，厚度0.6 mm，寬度0.6 mm，圍壩成型與加工難度大。

（2）鋁圍壩寬度僅有0.6 mm，為確保結(jié)合力，鋁圍壩與金屬基印制板之間的粘結(jié)材料選用與加工技術(shù)是關(guān)鍵。

（3）鋁圍壩安裝在指定位置，要特別管控金屬基印制板之間的對(duì)準(zhǔn)度。

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工藝流程和關(guān)鍵工序制作方法

2.1 工藝流程

金屬基印制板：開料→線路→阻焊→化學(xué)鍍鎳鈀金→鉆孔→V-cut→測(cè)試；

鋁圍壩：鋁基開料→鉆定位孔→銑板→控深銑→V-cut→磨板→絲印導(dǎo)熱樹脂→固化；

主流程：鋁圍壩與金屬基印制板鉚合→壓合→控深銑→揭掉多余鋁基→銑板→成品清洗→出貨檢驗(yàn)→包裝

2.2 關(guān)鍵工序制作方法

單只金屬基板上的圍壩尺寸太小，圍壩做成個(gè)體之后與金屬基板粘貼會(huì)存在兩方面問題：第一是單個(gè)圍壩無法進(jìn)行銑削，第二是銑削成個(gè)體之后無法與金屬基板對(duì)位。即便人工能夠?qū)ξ痪炔?，而且效率低，因此適合于量產(chǎn)的方式是在銑削成單只前做好圍壩加工。單面金屬基印制板按常規(guī)流程加工至銑外形前。

2.2.1 鋁圍壩初加工

鋁基開料后先鉆工具孔（包括定位孔與鉚合孔），然后對(duì)鋁基長邊與短邊兩個(gè)方向的工作邊，單只與單只之間進(jìn)行V形切割，以降低后續(xù)鋁基與金屬基板壓合時(shí)應(yīng)力釋放而將圍壩拉扯掉等問題缺陷率。V形切割后對(duì)圍壩初步銑削，銑削后圍壩外形已基本成形，只保留四角連接位（如圖3）（黑色為鋁基，劃斜線部分為銑空區(qū)域）。圍壩外形基本成形后，對(duì)圍壩四角連接位控深銑，深度0.3±0.1 mm。全部銑削完成之后，對(duì)鋁基進(jìn)行磨刷去除表面臟物和披鋒，便于進(jìn)行下一步加工。

2.2.2 圍壩與金屬基印制板之間的粘結(jié)材料選用

鋁基與金屬基印制板的粘結(jié)材料采用純膠膜或者耐高溫雙高膠時(shí)，先對(duì)鋁圍壩進(jìn)行加工，然后在鋁圍壩區(qū)域貼上純膠膜或耐高溫雙高膠，必須按照圍壩形狀進(jìn)行激光切割讓粘結(jié)材料與圍壩外形保持一致，加工難度大而且效率低。為改變這種狀況，特選用金屬基印制板中常用的導(dǎo)熱樹脂，用絲網(wǎng)（43T）制作擋點(diǎn)網(wǎng)，用普通絲印機(jī)在圍壩上絲印一層導(dǎo)熱樹脂，厚度10 μm~15 μm，絲印后對(duì)導(dǎo)熱樹脂進(jìn)行預(yù)固化。

絲印導(dǎo)熱樹脂的作用是粘結(jié)圍壩與單面金屬基印制板，厚度不能太厚，若太厚會(huì)造成壓合時(shí)流膠過大，從而污染金屬基印制板。由于圍壩寬度僅有0.6 mm，單個(gè)圍壩的附著力較弱，在壓合受熱、受壓后熱脹冷縮的加工過程中容易被拉扯掉，因此絲印導(dǎo)熱樹脂時(shí)鋁基四周工作邊上也要絲印導(dǎo)熱樹脂。在工作邊上面絲印導(dǎo)熱樹脂有助于提高鋁基的附著力，增強(qiáng)抗拉伸能力。

2.2.3 圍壩與金屬基板之間的對(duì)位

圍壩初加工并絲印導(dǎo)熱樹脂之后，需要用鉚釘與金屬基印制板鉚合在一起，然后通過壓合讓導(dǎo)熱樹脂完全固化。為了提高圍壩與金屬基板之間的結(jié)合力，金屬基印制板上粘貼圍壩的位置必須設(shè)計(jì)防焊開窗，即圍壩上的導(dǎo)熱樹脂要與銅箔粘貼，防焊開窗設(shè)計(jì)0.75 mm，且金屬基印制板在壓合前要過一次水平噴砂線去除銅箔表面的氧化或異物。

圍壩與金屬基印制板壓合后要揭蓋，因此先對(duì)鉚釘孔位置鉆孔去掉鉚釘，然后對(duì)圍壩四角連接位進(jìn)行第二次控深銑，深度控制在0.3 mm±0.1 mm?？厣钽娚疃仁且糟姶╀X基但不能傷到底層的金屬基印制板為準(zhǔn)，接著可進(jìn)行人工揭蓋，其它多余的鋁基全部（除了圍壩之外）揭掉，然后按常規(guī)單面鋁基板進(jìn)行銑外形加工即為完成成品制作。

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結(jié)論

通過以上研究與分析，可以將應(yīng)用于醫(yī)療殺菌燈的鋁圍壩金屬基印制板關(guān)鍵制作技術(shù)總結(jié)如下：

（1）圍壩不能銑削成單體后再與金屬基印制板粘貼，必須在工作板時(shí)先進(jìn)行初步銑削，只保留四角連接位，與金屬基印制板壓合后再進(jìn)行第二次控深銑。

（2）采用導(dǎo)熱樹脂作為圍壩與金屬基印制板之間的粘結(jié)材料。

（3）用43T絲網(wǎng)在圍壩與工作邊上絲印導(dǎo)熱樹脂，且在絲印前要對(duì)鋁基進(jìn)行V形切割以減輕壓合時(shí)熱脹冷縮對(duì)圍壩結(jié)合力的影響。

（4）鋁基工作板絲印導(dǎo)熱樹脂后與金屬基印制板鉚合，避免人工對(duì)位造成圍壩位置偏移，通過壓合方式讓導(dǎo)熱樹脂固化，壓合后再鉆掉鉚合孔、人工揭蓋等生產(chǎn)環(huán)節(jié)。