一款应用于医疗杀菌灯的铝围坝金属基印制板成为研究对象

摘要：文章以一款应用于医疗杀菌灯的铝围坝金属基印制板为研究对象，重点介绍了铝围坝的流程设计和关键制造技术。选用厚度0.6 mm铝材作为围坝，宽度0.6 mm，在保留四角连接位前提下进行围坝初加工，连接位分两次控深铣，然后丝印导热树脂并预固化，在压合前对铝基工作边进行V-cut以减少与金属基印制板压合时应力释放导致的围坝被拉扯掉问题，压合后对铝围坝四角连接位控深铣，然后揭掉多余铝材。通过这些方法制作的铝围坝形状、尺寸，与金属基印制板结合力等均符合品质要求。

前言

由于电子产品的高密度、多功能、大功率以及微电子集成技术的高速发展，使得电力电子器件的功率密度和发热量大幅度增长，由此导致电力电子器件的散热性、耐热性等问题变得越来越突出，应用散热基板可有效解决上述问题。金属基板具有高导热性、高耐热性、高散热性、高绝缘性等综合优异性能，是目前用途最广、用量最大的散热基板之一。应用于医疗紫外线杀菌灯的散热基板通常在紫外线发射区域设计围坝以达到更好的聚光、出光效果。常用围坝材质为硅胶，长期使用容易发生变形、开裂等问题，采用金属基做围坝则可以避免这种问题。本文以应用于医疗杀菌灯的铝围坝金属基印制板为研究对象，重点介绍了铝围坝的流程设计和关键制造技术。

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产品基本信息

1.1 产品信息

产品为单面铜基板，成品板厚1.8 mm，铝围坝厚度0.6 mm，宽度0.6 mm如图1、图2。

1.2 制作难点简析

（1）金属基印制板每单元（PCS）一个铝围坝，厚度0.6 mm，宽度0.6 mm，围坝成型与加工难度大。

（2）铝围坝宽度仅有0.6 mm，为确保结合力，铝围坝与金属基印制板之间的粘结材料选用与加工技术是关键。

（3）铝围坝安装在指定位置，要特别管控金属基印制板之间的对准度。

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工艺流程和关键工序制作方法

2.1 工艺流程

金属基印制板：开料→线路→阻焊→化学镀镍钯金→钻孔→V-cut→测试；

铝围坝：铝基开料→钻定位孔→铣板→控深铣→V-cut→磨板→丝印导热树脂→固化；

主流程：铝围坝与金属基印制板铆合→压合→控深铣→揭掉多余铝基→铣板→成品清洗→出货检验→包装

2.2 关键工序制作方法

单只金属基板上的围坝尺寸太小，围坝做成个体之后与金属基板粘贴会存在两方面问题：第一是单个围坝无法进行铣削，第二是铣削成个体之后无法与金属基板对位。即便人工能够对位精度差，而且效率低，因此适合于量产的方式是在铣削成单只前做好围坝加工。单面金属基印制板按常规流程加工至铣外形前。

2.2.1 铝围坝初加工

铝基开料后先钻工具孔（包括定位孔与铆合孔），然后对铝基长边与短边两个方向的工作边，单只与单只之间进行V形切割，以降低后续铝基与金属基板压合时应力释放而将围坝拉扯掉等问题缺陷率。V形切割后对围坝初步铣削，铣削后围坝外形已基本成形，只保留四角连接位（如图3）（黑色为铝基，划斜线部分为铣空区域）。围坝外形基本成形后，对围坝四角连接位控深铣，深度0.3±0.1 mm。全部铣削完成之后，对铝基进行磨刷去除表面脏物和披锋，便于进行下一步加工。

2.2.2 围坝与金属基印制板之间的粘结材料选用

铝基与金属基印制板的粘结材料采用纯胶膜或者耐高温双高胶时，先对铝围坝进行加工，然后在铝围坝区域贴上纯胶膜或耐高温双高胶，必须按照围坝形状进行激光切割让粘结材料与围坝外形保持一致，加工难度大而且效率低。为改变这种状况，特选用金属基印制板中常用的导热树脂，用丝网（43T）制作挡点网，用普通丝印机在围坝上丝印一层导热树脂，厚度10 μm~15 μm，丝印后对导热树脂进行预固化。

丝印导热树脂的作用是粘结围坝与单面金属基印制板，厚度不能太厚，若太厚会造成压合时流胶过大，从而污染金属基印制板。由于围坝宽度仅有0.6 mm，单个围坝的附着力较弱，在压合受热、受压后热胀冷缩的加工过程中容易被拉扯掉，因此丝印导热树脂时铝基四周工作边上也要丝印导热树脂。在工作边上面丝印导热树脂有助于提高铝基的附着力，增强抗拉伸能力。

2.2.3 围坝与金属基板之间的对位

围坝初加工并丝印导热树脂之后，需要用铆钉与金属基印制板铆合在一起，然后通过压合让导热树脂完全固化。为了提高围坝与金属基板之间的结合力，金属基印制板上粘贴围坝的位置必须设计防焊开窗，即围坝上的导热树脂要与铜箔粘贴，防焊开窗设计0.75 mm，且金属基印制板在压合前要过一次水平喷砂线去除铜箔表面的氧化或异物。

围坝与金属基印制板压合后要揭盖，因此先对铆钉孔位置钻孔去掉铆钉，然后对围坝四角连接位进行第二次控深铣，深度控制在0.3 mm±0.1 mm。控深铣深度是以铣穿铝基但不能伤到底层的金属基印制板为准，接着可进行人工揭盖，其它多余的铝基全部（除了围坝之外）揭掉，然后按常规单面铝基板进行铣外形加工即为完成成品制作。

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结论

通过以上研究与分析，可以将应用于医疗杀菌灯的铝围坝金属基印制板关键制作技术总结如下：

（1）围坝不能铣削成单体后再与金属基印制板粘贴，必须在工作板时先进行初步铣削，只保留四角连接位，与金属基印制板压合后再进行第二次控深铣。

（2）采用导热树脂作为围坝与金属基印制板之间的粘结材料。

（3）用43T丝网在围坝与工作边上丝印导热树脂，且在丝印前要对铝基进行V形切割以减轻压合时热胀冷缩对围坝结合力的影响。

（4）铝基工作板丝印导热树脂后与金属基印制板铆合，避免人工对位造成围坝位置偏移，通过压合方式让导热树脂固化，压合后再钻掉铆合孔、人工揭盖等生产环节。