高导热材料制作的铝基板加工改进工艺技术研究

achining and manufacturing

机械加工与制造

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）

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摘 要：

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。

高导热；干式切割；铝基板；毛刺关键词：

Ｆ２７２　　Ａ　　１００２－５０６５（２０１８）１０－００５６－２中图分类号：文献标识码：文章编号：

Improvement of aluminum substrate processing technology with high thermal conductivity material

ZOU󰀁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]。

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。

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

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N=40krpmN=45krpmN=50krpm

毛刺大小1.500.450.060.03

２０１８－０４收稿时间：

邹万军，男，生于１９８３年，汉族，江西遂川人，本科，研究方向：作者简介：冶金材料加工　。

N=55krpm

（下转58页）

56世界有色金属 2018年 5月下

M采矿工程

ining engineering

（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。

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]。

（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

4 结语

实现金属矿的绿色开采可以从根源上解决金属矿开采过程中存在的问题。只有走绿色开采道路才能实现经济效益、社会效益和生态环境效益的和谐发展。因此提出了金属矿绿色开采理念和技术框架，这对金属矿业的可持续发展意义非凡。[1]󰀡王建法,刘建兴,陈晃.金属矿绿色开采的理念与技术框架[J].矿业工程,2016,14(06):16-18.

[2]󰀡科技部批建国家金属矿绿色开采国际联合研究中心[J].现代矿

业,2018,34(03):44.

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

表2  不同进给量下毛刺大小对比表

进给量T=0.1m/分钟T=0.2m/分钟T=0.3m/分钟T=04m/分钟

毛刺大小0.060.060.151.20

[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.

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。2.3 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

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