散熱板製作方法

2023-05-18 07:33:11 1

專利名稱：散熱板製作方法
技術領域：
本發明涉及一種散熱板的製作方法。
背景技術：
目前，國外散熱板的加工方法主要是用鋁合金化學銑切方法。主要是在特定條件 下，利用鹼性溶液，鋁合金會發生均勻腐蝕，採用恰當的保護材料進行局部保護，使非保護 部位發生均勻腐蝕而使金屬減薄，達到機械銑切效果。主要適用於機械銑切不經濟或不可 能的散熱板。利用化學銑切時，散熱板是在自由狀態下被銑切的，無外應力引起的變形，凡 是溶液能夠接觸的部位，都可以進行化學銑切。
方法流程散熱板清洗一塗保護膠一硫化一刻型一化學銑切 該方法存在的技術缺陷是1.必須選擇恰當的裝掛點，保證散熱板操作過程姿態 適當。2.邊緣塗膠要連續，不能有漏點、針孔、裂紋。3.藉助樣板來完成刻型，只刻透保護 膠而不在基體金屬產生明顯的刻痕。4.不適應孔位較多的散熱板。 由此可看出國外散熱板的化學銑切方法存在技術難度大且不適應多孔散熱板的 加工的問題。 但是，目前所用的機械銑切也是因為機械作業產生的外力大而容易引起散熱板的 發生形變。 因此，一種相對比較容易實現且不產生外力形變的散熱板製作方法有待去解決。

發明內容
為了解決以上所述的技術問題，本發明提供了一種易於實現、解決機械銑切過程
中的變形難題，且針對不同設計難度的板都可以實現的散熱板製作方法。
本發明的技術方案是一種散熱板的製作方法，包括有以下幾個步驟 1)繪製電子版光繪文件，並依據光繪文件編製程序； 2)依據繪製好的光繪文件製作膠片； 3)將步驟1)編制的程序輸入加工中心設備和線切割機，對待加工散熱板進行數 控鑽孔、銑外形，然後進行線切割長方窗加工；所述數控鑽孔產生定位孔和用於線切割時定 位的穿絲工藝孔； 4)對數控加工後的散熱板進行沉孔、擦板處理；
5)將擦板處理後的散熱板進行表面處理。 對於長方窗較多的散熱板，其製作方法最好是在步驟3)中還包括有圖形轉移加工。 上述編製程序包括鑽孔程序、銑外形程序、線切割3B指令程序。 上述步驟3)所述定位孔的孔位、在散熱板的分布與散熱板所對應的印製板上的
定位孔孔位、分布是一致的，避免粘結時外形尺寸錯邊問題，保證粘結後的零件尺寸符合要求。
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上述步驟5)包括以下步驟 5. 1)前處理按照常用的電鍍前處理的方法處理； 5.2)硬質氧化將經過前處理的加工件在硫酸濃度為200 300g/L，槽電壓 的終壓為40 60V的電解槽中進行陽極氧化處理，陽極電流密度為2 5A/dm2，溫度 為-10 -4"，時間為1. 5 3H ; 5. 3)水洗、烘乾按照一般的水洗、烘乾方法處理。 上述步驟5. 2)是最好採用鋁板作為陽極材料進行氧化處理。 上述步驟5. 2)的硫酸濃度為280g/L，電流密度為2. 5A/dm2。 上述步驟5. 2)的溫度控制為_6 _4°C 。 本發明的有益效果是 1 、散熱板定位孔與印製板定位孔一致 定位孔用於散熱板與印製板粘接的定位。散熱板定位孔的位置來源於印製板的鑽
孔文件，保證了散熱板定位孔與印製板定位孔一致。由於散熱板定位孔與散熱板外形尺寸
在設備上同時完成，印製板定位孔與印製板外形尺寸在設備上同時完成，避免粘接時的外
形尺寸錯邊問題，保證粘接後散熱板尺寸符合要求。 2、解決機械銑切過程中的變形難題，實現了方法的創新。 由於散熱板在自由狀態被銑切，而無外應力引起其的變形，實現散熱板在機械銑
切中不產生的變形，可以替代國外散熱板的鋁合金化學銑切方法加工方法。 3、可以實現孔位較多散熱板的生產，由於採用了線切割與數控鑽孔相結合可以實
現不同設計難度的散熱板的加工。 4、相對於化學銑切方法所要求的技術難度降低。因為採用圖形轉移和數控加工的 技術難度相對化學銑切方法更容易操作，且容易控制。


圖1為DXF電子版圖形膠片示意圖
圖2為在數控鑽孔示意圖；
圖3為線切割順序示意圖；
圖4為成品示意具體實施例方式
本發明所涉及的散熱板的製作方法。
第一種實施方式 本發明所涉及的散熱板製作方法，可由以下步驟順序實現 1、繪製電子版光繪文件將印製板的設計文件轉化成與之相應的散熱板的DXF 格式的光繪文件，並且依據該文件編制數控步驟所需的程序文件。 所述程序文件主要包括鑽孔程序、銑外形程序、線切割3B指令程序的文件；鑽孔 程序文件是依據光繪文件中的孔位置坐標編製成鑽孔時的數控程序；銑外形程序文件是依 據光繪文件中的外形尺寸和位置坐標編制；線切割3B指令程序是依據光繪文件中的圖形 尺寸、位置坐標編製成的數控程序，以便於後續的數控加工。
2、依據繪製好的光繪文件製作膠片依據步驟1所述的DXF格式的光繪文件製作 出膠片，主要是用來檢查所有待加工孔的數量、位置，檢查所有待加工長方窗的特徵尺寸。
3、數控分步驟加工
包括以下步驟 3. 1數控鑽孔、銑外形工序將步驟1中編制好的鑽孔程序輸入到加工中心設備， 按照常規的數控鑽孔操作步驟對待加工的散熱板進行數控鑽孔。數控鑽孔產生定位孔和用 於線切割時定位的穿絲工藝孔，定位孔的孔徑、在散熱板的分布與散熱板所對應的印製板 上的定位孔一致；在鑽孔加工時，每次加工最好不要超過三件。加工中心設備鑽孔完成之後 銑切外形，這樣保證加工的基準一致，有利於控制加工件的孔和外形的加工精度。
3. 2線切割長方窗工序 3. 2. 1將步驟1中編制好的線切割3B指令程序輸入到線切割機； 3. 2. 2依據線切割方法附圖檢查第一個穿絲孔是否正確，確定線切割順序； 3. 2. 3按照常規的數控線切割操作步驟進行線切割。 線切割原理是根據步驟1編制的線切割3B指令程序，電火花線切割工具機通過計算 機數控，使電機絲按預定的軌跡進行切割加工，採用金屬絲即電極絲作為工具(即電極)在 脈衝電源作用下，利用液體介質被擊穿後形成電火花放電時在火花通道中瞬間產生大量的 熱，使工件表面的金屬局部熔化甚至氣化，加上液體介質的共同作用而使金屬被蝕除下來， 待加工散熱板在自由狀態下被電火花切開，是在無外應力作用下進行切割，避免了因外力 引起變形。 4、沉孔、擦板為了避免散熱板粘接時，與印製板銲盤尺寸幹涉，進行直徑4mm的鑽 頭沉孔。 擦板是利用製作印製板的刷板機設備自動擦板，散熱板表面通過用尼龍擦棍進行 刷洗，一般l-2遍即可，也可以用400號砂紙或者木炭在水中修磨。 為了解決散熱板製作過程或原材料的表面劃傷，依據有關標準進行檢驗性修磨， 提高表面質量。標準中有關包鋁層驗收的要求每麵包覆層厚度佔總厚度的百分比，工藝包 鋁板的是1.5%，正常包鋁的是2. 5% ，加厚包鋁的是0. 5 4% 。原料中工藝包鋁板允許有 包覆層脫落，其他包鋁類型不允許有包覆層脫落，厚度大於0. 6mm的包鋁材料(除工藝包鋁 外)，其表面不允許有擴散斑點。 原料蒙皮板反面和結構板每面缺陷允許用400號砂紙進行檢驗性修磨。修磨麵積 應不超過板材每面面積的5%。正常包鋁層和加厚包鋁層的修磨深度應不超過包覆層厚度 之半，不包鋁板和工藝包鋁板應保證其公差要求。 原料蒙皮板正面的輕微劃傷，擦傷和揉擦傷的深度不超過0. 02mm。蒙皮板反面和 結構板的每面不應超過0. 06mm，並且不應超過包覆層厚度之半。
不包鋁板和工藝包鋁板材，其深度不超過允許負偏差之半。
5、表面處理 5. 1前處理；前處理按照常規的電鍍前處理方法進行處理，鹼洗時間是根據擦板 後加工件的原材料以及包鋁層的薄厚不同確定的。 鍛鋁6061材料、超硬鋁7075已經去除包鋁層(純鋁)的材料，要保證表面顏色均 勻，則鹼洗時間需要控制在1 3秒鐘；LY12材料，則鹼洗時間需1 3分鐘。
5. 2硬質氧化將經過前處理的加工件在電解槽中，冷凍環境下，利用機械或空氣 攪伴，以硫酸溶液為電解液進行陽極氧化。因為含銅量較高的鋁合金(如2A12，一種鋁合 金的代號)中所含CuAl2在氧化過程中溶解較快，易使這部位成為電流聚集中心而被燒毀 擊穿，所有通常控制硫酸溶液濃度為200 300g/l，最好是280g/l，氧化開始時，電流密度 一般為0. 5A/di^，在25min內分5 8次逐漸升高到2. 5A/dm2，然後保持電流密度恆定，並每 5min調整一次電流密度，提高電流密度，氧化膜的生成速度加快，氧化時間縮短，膜層受硫 酸的化學溶解作用相應減少，膜層的和耐磨性相應提高。槽電壓的終壓達到40 60V，50V
最佳。如果液溫下降，膜層硬度和耐磨性就增加，因此溫度最好控制在-io -4t:， _6 -4
效果更佳；時間1. 5 3h，陽極材料一般是鋁板為佳。 5. 3水洗、烘乾按照一般的水洗、烘乾處理方法處理。 由於散熱板要與印製板粘接，電子器件要從散熱板上的器件孔中穿過，與印製板 器件孔進行焊接。電子器件貼裝在散熱板的表面實現散熱。無論是散熱板的元件面、粘接 面，需要很好的絕緣性能。硬質陽極化膜層電阻值極大，可作為絕緣用膜層。
在進行表面處理之前應將工件上銳角倒圓，半徑不應小於0. 5mm。
散熱板進入硬質氧化工序前散熱板的表面狀態可能不一樣。鍛鋁6061 —般沒有 影響，含有包鋁層材料的硬鋁LY12， 1. 0、1. 2、1. 5厚度的散熱板，由於前期經過擦板工序進 行允許劃痕的可修復機械拋光，對散熱板的包鋁層有不同程度的減薄作用。氧化膜層表面 可能出現發花現象。 當氧化膜層在包鋁層(純鋁)上生成，要保證表面顏色均勻。或氧化膜層在基體 材料(含銅)上生成，如鍛鋁6061材料、超硬鋁7075已經去除包鋁層(純鋁)的材料，要 保證表面顏色均勻。則在前處理時鹼洗時間需要控制在1 3秒鐘，硬質氧化時間為90分鐘。 當氧化膜層在包鋁層(純鋁)局部已經減薄，局部已經漏出基體材料(含銅)的 情況上生成，表面顏色會出現深的條紋、發花現象。由於材料不均勻，造成表面顏色不均勻。 雖然絕緣性能合格，也屬於允許缺陷。但出現在元件面會影響交付。LY12材料有時可能出 現這種現象大約為50% 。經對散熱板有發花現象的氧化膜形貌、顯微硬度及EDS能譜成分 分析均無差異現象，較多深色條紋為硬質陽極化膜層的處理中產生。為了避免這種情況的 產生，在前處理時鹼洗時間應為1 3分鐘，硬質氧化時間為120分鐘。
方法要根據散熱板表面情況決定。這樣散熱板進行硬質氧化處理不會出現發花現 象。 第二種實施方式
具體有以下步驟 1、繪製電子版光繪文件將印製板的設計文件轉化成與之相應的散熱板的DXF 格式的光繪文件，並且依據該文件編制數控步驟所需的程序文件。 所述程序文件主要包括鑽孔程序、銑外形程序、線切割3B指令程序的文件；鑽孔 程序文件是依據光繪文件中的孔位置坐標編製成鑽孔時的數控程序；銑外形程序文件是依 據光繪文件中的外形尺寸和位置坐標編制；線切割3B指令程序是依據光繪文件中的圖形 尺寸、位置坐標編製成的數控程序，以便於後續的數控加工。 2、依據繪製好的光繪文件製作膠片依據步驟1所述的DXF格式的光繪文件製作
6出膠片，主要是用來檢查所有加工孔的數量、位置，檢查所有長方窗的特徵尺寸，還有用於 圖形轉移加工時的需要。
3、數控分步驟加工
包括以下步驟 3. 1數控鑽孔、銑外形工序將步驟1中編制好的鑽孔程序輸入到加工中心設備， 按照常規的數控鑽孔操作步驟對待加工的散熱板進行數控鑽孔，並依據步驟2)的膠片進 行孔位檢查。數控鑽孔產生定位孔和用於線切割時定位的穿絲工藝孔，定位孔的孔徑、在散 熱板的分布與散熱板所對應的印製板上的定位孔一致；在鑽孔加工時，每次加工最好不要 超過三件。加工中心設備鑽孔完成之後銑切外形，這樣保證加工的基準一致，有利於控制加 工件的孔和外形的加工精度。 3. 2圖形轉移加工對數控鑽孔後的散熱板進行圖形轉移加工，所述圖形轉移加工 的具體實現方法與製作印製板時的圖形轉移加工方法相同。 其原理是將繪製好的光繪文件製成的膠片上的圖形，通過照相的原理複製在的 散熱板表面，通過劃針劃線的方法將圖形保留在散熱板的表面，隨後退去照相產生的不導 電印刷膜。 對於長方窗較多、不需要數控鑽孔、長方窗邊緣遠離器件管腳的散熱板，或者數控 鑽孔後需要線切割的散熱板，或者無法生成電子版的圖形文件、只有光繪膠片的散熱板均 可以用圖形轉移加工方法來實現。
3. 3線切割長方窗工序 3. 3. 1將步驟1中編制好的線切割3B指令程序輸入到線切割機； 3. 3. 2依據步驟2中的膠片檢查第一個穿絲孔是否正確，確定線切割順序； 3. 3. 3按照常規的數控線切割操作步驟對步驟A加工後的散熱板進行線切割。 線切割原理是根據步驟1編制的線切割3B指令程序，電火花線切割工具機通過計算
機數控，使電機絲按預定的軌跡進行切割加工，採用金屬絲即電極絲作為工具(即電極)在
脈衝電源作用下，利用液體介質被擊穿後形成電火花放電時在火花通道中瞬間產生大量的
熱，使工件表面的金屬局部熔化甚至氣化，加上液體介質的共同作用而使金屬被蝕除下來，
待加工散熱板在自由狀態下被電火花切開，是在無外應力作用下進行切割，避免了因外力
引起變形。 4、沉孔、擦板實施方法與上述第一種實施方式的沉孔、擦板方法相同。
5、表面處理 步驟5的表面處理方法與上述第一種實施方式的表面處理方法相同。
採用本方法產品可達到的質量要求為 外觀顏色為灰色、暗灰色至黑色或黃褐色，膜層應連續、均勻、完整 膜層厚度-48m微米 硬度-HV446 478 絕緣-搖表檢測1Q00V、300兆歐以上。
權利要求
一種散熱板的製作方法，其特徵在於包括以下步驟1)繪製電子版光繪文件，並依據光繪文件編製程序；2)依據繪製好的光繪文件製作膠片；3)將步驟1)編制的程序輸入加工中心設備和線切割機，對待加工散熱板進行數控鑽孔、銑外形，然後進行線切割長方窗加工；所述數控鑽孔產生定位孔和用於線切割時定位的穿絲工藝孔；4)對數控加工後的散熱板進行沉孔、擦板處理；5)將擦板處理後的散熱板進行表面處理。
2. 根據權利要求l所述散熱板的製作方法，其特徵在於所述步驟3)還包括圖形轉移 加工。
3. 根據權利要求l所述散熱板的製作方法，其特徵在於所述編製程序包括鑽孔程序、 銑外形程序、線切割3B指令程序。
4. 根據權利要求3所述散熱板的製作方法，其特徵在於所述步驟3)所產生的定位孔 的孔位、在散熱板的分布與散熱板所對應的印製板上的定位孔孔位、分布是一致的。
5. 根據權利要求4所述散熱板的製作方法，其特徵在於所述步驟4)的擦板處理時， 正常包鋁層和加厚包鋁層的修磨深度不超過包覆層厚度的一半。
6. 根據權利要求5所述散熱板的製作方法，其特徵在於所述步驟5)包括以下步驟 5. 1)前處理；5. 2)硬質氧化將經過前處理的加工件在硫酸濃度為200 300g/L，槽電壓的終壓為 40 60V的電解槽中進行陽極氧化處理，陽極電流密度為2 5A/dm2，溫度為-10 _4°C， 時間為1. 5 3H ;5. 3)水洗、烘乾。
7. 根據權利要求6所述散熱板的製作方法，其特徵在於所述步驟5.2)是採用鋁板作 為陽極材料進行氧化處理。
8. 根據權利要求7所述散熱板的製作方法，其特徵在於所述步驟5.2)的硫酸濃度為 280g/L，電流密度為2. 5A/dm2。
9. 根據權利要求8所述散熱板的製作方法，其特徵在於所述步驟5.2)的溫度控制 為-6 -4°C。
全文摘要
本發明提供的是一種散熱板的製作方法，主要是包括以下步驟1)繪製電子版光繪文件，並依據光繪文件編製程序；2)依據繪製好的光繪文件製作膠片；3)將步驟1)編制的程序輸入加工中心設備和線切割機，對待加工散熱板進行數控鑽孔、銑外形，然後進行線切割長方窗加工；所述數控鑽孔產生定位孔和用於線切割時定位的穿絲工藝孔；4)對數控加工後的散熱板進行沉孔、擦板處理；5)將擦板處理後的散熱板進行表面處理。本發明提供的方法易於實現、解決了機械銑切過程中的變形難題，且針對不同設計難度的板都可以實現。
文檔編號B23P23/02GK101767281SQ20091031199
公開日2010年7月7日 申請日期2009年12月22日 優先權日2009年12月22日
發明者吳東旭, 王祥, 邢記星 申請人:中國航空工業集團公司第六三一研究所