Электрондық компоненттерді күйдірілген балауыз құю 

Күйген балауызды құю технологиясы: электронды компоненттерге арналған стандарттар

Күйген балауызды құю (халықаралық деңгейде инвестициялық құю немесе «жоғалған балауыз құю» ретінде белгілі процесс) жоғары дәлдіктегі электроникаға арналған корпустар мен жылу қабылдағыштарды өндірудің жалғыз әдісі болып табылады. Құмды немесе салқындатқышты құюдан айырмашылығы, бұл технология күрделі аумақтарды механикалық өңдеусіз күрделі ішкі геометриясы және Ra 1,6–3,2 мкм бетінің кедір-бұдыры бар бөлшектерді шығаруға мүмкіндік береді. Электроника секторы үшін бұл композициялық ерітінділермен салыстырғанда жылу кедергісін 30-45% төмендететін сұйық салқындату арналарын тікелей алюминий немесе мыс корпусының құрылымына біріктіру мүмкіндігін білдіреді.

Біздің өндірістік желі IT14-IT15 (ГОСТ) рұқсаттары мен DIN ISO 8062 CT5-CT7 стандарттарына сәйкес 50-ден 5000 бірлікке дейінгі партияларды өндіруге маманданған. Біз ең алдымен AK сериясының алюминий қорытпаларымен (AlSi10Mg, AlSi7Mg) және мыс қорытпаларымен (BrAZh, BrKh) жұмыс істейміз, өйткені бұл материалдар компоненттерді миниатюризациялау кезінде электр өткізгіштік пен механикалық беріктік арасындағы қажетті тепе-теңдікті қамтамасыз етеді. Әдістің басты артықшылығы - металды жоңқалардың герметикалық сенсор корпустарына немесе қуат модульдеріне түсу қаупін болдырмайтын қалыптарды бөлу сызықтарының болмауы - ерте жобаларда дәстүрлі бүркуді пайдалану кезінде біз үнемі кездесетін мәселе.

Толық өндірістік цикл: 3D үлгісінен әрлеуге дейін

Жоғалған балауызды құю әдісін қолдана отырып, электронды корпустарды жасау процесі әр кезеңде температура шарттарын қатаң сақтауды талап етеді. Тіпті кластерлік модельді құрастыру сатысында технологияны бұзу «толық толтыру» немесе кейінгі өңдеу арқылы жойылмайтын газ саңылаулары сияқты ақауларға әкеледі. Төменде дәйекті партия сапасын қамтамасыз ету үшін қолданатын егжей-тегжейлі алгоритм берілген.

1. Gating жүйесін әзірлеу және 3D модельдеу.Бұл кезеңде инженерлер белгілі бір қорытпа үшін металдың шөгуін есептейді (алюминий үшін бұл әдетте 1,3-1,5%, мыс үшін - 2,1% дейін). Шөгу коэффициентін есептеудегі қате орнату саңылауларының басып шығарылған схемаға сәйкес келмеуіне әкеледі. Біз металл тоқырау аймақтарын алдын ала анықтауға мүмкіндік беретін пішінді толтыруды имитациялау үшін ProCAST бағдарламалық құралын қолданамыз.Маңызды:ешқашан жылуды тарату бағытын есепке алмай ысырма жүйесін жобаламаңыз; фидерлерді дұрыс орналастырмау жергілікті қызып кетуді және жұқа қабырғалы корпус элементтерінің деформациясын тудырады.
2. Инъекция арқылы балауыз үлгілерін жасау.Болашақ бөлшектердің балауыз көшірмелері қысыммен силикон немесе металл қалыптарға құйылады. Балауыздың температурасы 65-70 ° C диапазонында сақталуы керек; бұл шектен асып кету материалдың реологиялық қасиеттерін өзгертеді және геометрияның өзгеруіне әкеледі. Әрбір модель жарқыл үшін визуалды тексеруден өтеді.Жалпы қате:қайта өңделген балауызды алдын ала сүзусіз және газсыздандырусыз пайдалану құйма бетінде микрокеуектердің пайда болуына әкеледі, бұл герметикалық IP67 қоршаулары үшін өте маңызды.
3. Кластерлерді құрастыру және керамикалық қабықты қолдану.Балауыз үлгілері «ағашқа» (кластерге) жиналады және бірнеше рет отқа төзімді толтырғыштың (электрокорунд, циркон) және байланыстырғыштың суспензиясына батырылады. Қабық қалыңдығы 6-8 мм болғанша процесс 6-9 рет қайталанады. Қабаттар арасында кептіру бақыланатын ылғалдылықта жүзеге асырылады. Кем дегенде бір қабаттың кептіру кезеңін өткізіп жіберсеңіз, металды құю кезінде жарылыс булануы пайда болады, қалыпты бұзады. Біз бұл ережені 2023 жылы болған оқиғадан кейін білдік, ол кезде 200 телекоммуникациялық жабдық корпусының партиясы керамикадағы микрожарықтарға байланысты қабылданбады.
4. Балауызды күйдіретін және күйдіретін қалыптар.Кластерлерді автоклавқа салады, онда балауызды қысыммен ыстық бумен алып тастайды, содан кейін қалыптарды 850-950°С температурада 2-4 сағат күйдіреді. Бұл процедура көміртегі қалдықтарын алып тастап қана қоймайды, сонымен қатар керамикалық материалды агломерациялауды белсендіреді, қалыпқа қажетті беріктік береді. Күйдірілмеген қалып 700°C жоғары температурада балқытылған металмен жанасқанда жарылуы мүмкін. Көміртектің қалдық құрамын бақылау (0,05% -дан аз) құю алдында міндетті қадам болып табылады.
5. Металл құю және термиялық өңдеу.Балқытылған металды ауырлық күшімен немесе вакуум/қысыммен (жұқа қабырғаларды толтыруды жақсарту үшін) қыздырылған қалыптарға құяды. Салқындағаннан кейін керамикалық қабық гидравликалық жолмен немесе химиялық ою арқылы жойылады. Ішкі кернеуді жеңілдету үшін бөлшектер термиялық өңдеуге (қатайту + қартаю) ұшырайды. Соңғы кезең шыршаларды алып тастауды және атқылауды қамтиды. AK7ch типті қорытпалар үшін қартаю режимін елемеу температураның өзгеруі жағдайында жұмыс кезінде өлшемдік тұрақсыздыққа әкеледі.

Әрбір кезең кіріс және шығыс бақылауымен бірге жүреді. Дайын өнімдер сызба бойынша координаталық өлшегіш машиналармен (КММ) тексеріледі. Электрондық компоненттер үшін біз қосымша ағып кету сынамасын (гелий ағып кету детекторы) жүргіземіз және ішкі қуыстардың кедір-бұдырын өлшейміз. Дизайныңыздың біздің мүмкіндіктерімізбен үйлесімділігін бағалау үшін нақты өніміңіз үшін үлгі маршруттау парағын сұрауыңызға болады.

Салыстырмалы талдау: Инвестициялық құю және инъекциялық құю

Электрондық қоршауларды өндіру технологиясын таңдау көбінесе жоба бюджетін жоспарлау кезінде кедергі болады. Көптеген тұтынушылар инъекциялық қалыптау (HPDC) циклінің жоғары жылдамдығына байланысты әрқашан тиімдірек деп қателеседі. Дегенмен, жоғары дәлдік пен кеуектіліктің болмауы қажет болатын күрделі электроникамен жұмыс істегенде, құю сатысындағы үнемдеу сынықтар мен қайта өңдеуге үлкен шығындар әкеледі. Электрондық компоненттерді өндіруге қолданылатын әдістер арасындағы негізгі айырмашылықтарды қарастырайық.

Біздің тәжірибемізде клиент инъекциялық қалыптау көмегімен медициналық сенсорларға арналған корпустардың партиясын тапсырыс беру арқылы ақшаны үнемдеуге тырысқан жағдай болды. Нәтижесінде партияның 40% жасырын кеуектілікке ие болды, ол тек тығыздау және қысыммен сынаудан кейін айқын болды. Балауызды құюдың жоғалған технологиясына көшу өнім бірлігінің өзіндік құнын 15%-ға өсірді, бірақ ақаулар мен кепілдік жөндеу шығындарын толығымен жойды. Егер сіздің жобаңыз 3000 бірліктен аз серияны қамтыса немесе стандартты емес радиатор геометриясын қажет етсе, инвестициялық құю жалғыз дұрыс техникалық шешім болып табылады.

Материалтану: жылу қабылдағыш пен экрандау үшін қорытпаны таңдау

Электрондық компоненттер ауыр температура жағдайында жұмыс істейді, сондықтан корпус материалын таңдау бүкіл жүйенің сенімділігіне тікелей әсер етеді. Инвестициялық құю процесінде біз қорытпалардың кең спектрімен жұмыс істейміз, бірақ электроника үшін ең көп сұранысқа ие материалдардың үш тобы бар. Олардың қасиеттерін түсіну дизайн қателерін болдырмауға көмектеседі.

Алюминий қорытпалары (AK7ch, AlSi10Mg, AlSi7Mg).Бұл төмен тығыздық пен жақсы жылу өткізгіштіктің (150-180 Вт/мК) үйлесіміне байланысты ең танымал таңдау. AK7ch қорытпасы (силумин) тамаша өтімділікке ие, бұл қалыңдығы 1 мм немесе одан да көп жіңішке радиатор қанаттарымен толтыруға мүмкіндік береді. Дегенмен, бетті арнайы дайындамай, таза алюминийді дәнекерлеу қиын. Қуат электроникасы пакеттері үшін икемділікті арттыратын және құю кезінде ыстық крекинг қаупін азайтатын титан мен боры бар модификацияланған қорытпаларды пайдалануды ұсынамыз. Құйылған алюминийдің жылу өткізгіштігі дән құрылымының ерекшеліктеріне байланысты оның деформацияланатын аналогына қарағанда әрқашан төмен екенін есте ұстаған жөн.

Мыс қорытпалары (BrAZh, BrKh, CuCrZr).Жылу бөлу талаптары өте жоғары болғанда (мысалы, лазерлік диодтар немесе жоғары қуатты микротолқынды күшейткіштер) алюминий жеткіліксіз. Мыс жылу өткізгіштігін 380 Вт/мК дейін қамтамасыз етеді. Мыстың жоғалған балауыз құюы жоғары балқу температурасына және тотығуға бейімділігіне байланысты технологиялық тұрғыдан қиынырақ. Құйма ішінде оксидті қабықшалардың пайда болуын болдырмау үшін құю кезінде қорғаныс атмосферасын (азот немесе аргон) қолданамыз. Негізгі кемшілігі - жоғары салмақ пен құны. Сонымен қатар, мыс корпустары коррозияға жол бермеу және сымдардың дәнекерленуін қамтамасыз ету үшін никельмен қаптауды немесе қалайылауды қажет етеді.

Арнайы қорытпалар мен композиттер.Электромагниттік үйлесімділік (EMC) қолданбалары кейде керамикалық негіздерге сәйкес келетін магниттік қасиеттері немесе белгілі бір термиялық кеңею коэффициенті (CTE) бар пакеттерді қажет етеді. Мұндай жағдайларда темір негізіндегі қорытпалар немесе арнайы алюминий композиттері қолданылады. Мысалы, кремнийге жақын CTE бар қорытпа циклдік қыздыру кезінде чиптің денеден ажырауын болдырмайды. Мұндай материалды таңдау жеке есептеуді және сынақ балқытуды қажет етеді.

Материалды таңдағанда, жылу физикасын ғана емес, сонымен қатар жұмыс жағдайларын да ескеріңіз. Егер құрылғы агрессивті ортада (теңіз суы, химиялық булар) жұмыс істейтін болса, алюминий корпустары жоғалған балауыз әдісімен алынған бетке сенімді түрде жабысатын жоғары сапалы анодтауды (қабаттың қалыңдығы 20-25 мкм) қажет етеді. Біз әрбір қызудың спектрлік талдауын жүргіземіз және ISO 9001:2015 стандартының талаптарына сәйкес келетін партиямен бірге сынақ есебін береміз.

Wuxi Kaisheng LLC тәжірибесі: энергиядан дәл электроникаға дейін

Жоғары дәлдіктегі электронды корпустарды өндіру үшін қажетті түсті және отқа төзімді металдармен жұмыс істеудегі терең тәжірибе ауыр өнеркәсіп салаларындағы көп жылдық тәжірибеге негізделген. Мұндай құзіреттіліктің жарқын мысалы - компанияның қызметіWuxi Kaisheng Electric Power and Petrochemical Equiment Co., Ltd.. Күрделі жылу тасымалдағыш жабдықтарды жобалау және өндіруге маманданған компания титан, мыс-никель қорытпаларын (мысалы, C70600), C46400 теңіз жезін және жоғары легирленген болаттарды құю және өңдеу бойынша бірегей тәжірибені дамытты.

Wuxi Kaisheng өнімдері, соның ішінде титан қабық-түтік жылу алмастырғыштары, 316 тот баспайтын болаттан жасалған гофрленген түтік байламдары және ауа салқындатқыштары ең қатаң халықаралық ASME және PED стандарттарына сәйкес сертификатталған. Бұл стандарттар мінсіз тығыздауды, төтенше қысымдар мен температураларға төзімділікті және ең жоғары коррозияға төзімділікті талап етеді - бұл қатал ортада жұмыс істейтін заманауи электроника үшін де маңызды қасиеттер. Мұнай өңдеу, кеме жасау және суды тұщыту үшін құрамдастарды жасауда әзірленген сапаны бақылау технологиялары қазір миниатюралық компоненттерді өндіруге сәтті бейімделді. Тың қорытпаларды пайдалану және қайталама қоспалардың болмауын қамтамасыз ету үшін ережелерді сақтау бізге өнеркәсіптік деңгейдегі сенімділікті микроэлектроника талап ететін дәлдікпен үйлестіретін шешімдерді ұсынуға мүмкіндік береді.

ГОСТ және ИСО сәйкес сапаны бақылау және сертификаттау

Электронды жабдықтау индустриясында сенім құжаттарға және нәтижелердің қайталануына негізделген. Біздің өндірісіміз ISO 9001 сапа менеджменті жүйесіне сәйкес сертификатталған, ол әрбір құйманың жылу нөмірінен нақты операторға дейін қадағалануына кепілдік береді. Дегенмен, ЕАЭО нарықтарында жұмыс істеу және Еуропаға экспорттау үшін салалық стандарттардың ерекшеліктерін ескеру қажет.

Электроника өнеркәсібі үшін негізгі құжат ГОСТ Р IEC 60068 (қоршаған ортаға әсер етуді сынауға арналған стандарттар сериясы) болып табылады. Біздің қоршауларымыз осы стандарттарға сәйкес дірілге төзімділік пен термиялық соққыға сыналған. Ішкі тазалықты қадағалауға ерекше көңіл бөлінеді. IPC-A-610 талаптарына негізделген ішкі ережелерге сәйкес беттің ластану деңгейі хлорид иондары 10 мкг/см² аспауы керек. Бұл шектен асып кету металдардың көшуіне және кернеу астында қысқа тұйықталуға әкеледі.

Біз сыни партиялар үшін бұзбайтын сынақты (NDT) қолданамыз. Рентгендік тексеру (RT) көзбен анықтауға болмайтын дененің үлкен бөліктеріндегі жасырын тесіктер мен жарықтарды анықтауға мүмкіндік береді. Ультрадыбыстық сынау (UT) қалыңдығының ауысу аймақтарындағы қабырғалардың тұтастығын тексеру үшін қолданылады. Статистика сыни партиялар үшін 100% рентгендік тексеруді енгізу шағымдардың санын 98% төмендететінін көрсетеді. Біздің клиенттеріміздің бірі, авионика өндірушісі, визуалды тексеруден өтіп кеткен корпустағы микрожарықтың салдарынан гироскоптың істен шығуына тап болды. Осы сериядағы барлық өнімдер үшін міндетті RT енгізілгеннен кейін оқиғалар тоқтатылды.

Барлық өнімдерге сапа сертификаты қоса беріледі, онда мыналар көрсетіледі: қорытпаның маркасы (химиялық құрамының бұзылуымен), механикалық сынақтардың нәтижелері (созылу беріктігі, салыстырмалы ұзарту), қаттылық деректері және герметикалық есеп. Кедендік одақ елдеріне экспорттық жеткізілімдер үшін КО ТР сәйкестік декларациясы беріледі. Біз сондай-ақ біздің процестеріміздің ішкі сапа стандарттарына сәйкес келетініне көз жеткізу үшін сіздің техникалық бөліміңізді тексеруге дайынбыз.

Экономикалық тиімділік және жеткізу мерзімдері

Инвестициялық құюға тапсырыс құнын есептеу бірнеше айнымалылардан тұрады: геометрияның күрделілігі, металдың салмағы, қорытпа түрі және партия өлшемі. Құнның көп бөлігі қымбат болат құрал-саймандарда болатын бүркуден айырмашылығы, мұнда шығындар біркелкі бөлінеді. Балауыздан жасалған үлгілерді жасауға арналған силиконды қалыптың құны болат қалыпқа қарағанда 10-15 есе төмен, бұл әдісті тәжірибелік-конструкторлық жұмыстар (ҒЗТКЖ) және шағын өндіріс үшін өте қолайлы етеді.

Бірінші тәжірибелік топтаманы өндіру уақыты 14-20 жұмыс күнін құрайды. Бұл кезеңге 3D модельдеу, мастер-модель жасау, силиконды қалып жасау, балауыз құю, керамика салу және нақты құюға арналған уақыт кіреді. Тұрақты жеткізілімдер үшін цикл 7-10 күнге дейін қысқарады, өйткені негізгі модельдер мен технологиялар әзірленген. Дайын өнімді логистика электрониканың қаптамасына қойылатын талаптарды сақтай отырып жүзеге асырылады: антистатикалық қорғаныс, соққыны сіңіру және ылғалдылықты бақылау.

Біздің шеберханадағы ең аз тапсырыс саны (MOQ) 50 данадан басталады. Бұл пешті іске қосудың және керамикалық материалдарды дайындаудың экономикалық орындылығына байланысты. 500-ден астам данаға тапсырыс бергенде, кластердегі үлгілердің орналасуын оңтайландыру және өңдеуден кейінгі кейбір кезеңдерді автоматтандыру есебінен 20% жететін жеңілдіктердің прогрессивті шкаласы бар. Біз қажетсіз қызметтерді жүктемейміз: егер сіздің жобаңыз үшін құм құю жеткілікті болса, біз бұл туралы адал боламыз және сізді серіктестерге бағыттаймыз, бірақ дәл электроника үшін біздің ұсынысымыз ұзақ мерзімді перспективада ең үнемді болады.

Жиі қойылатын сұрақтар

Электрондық қаптаманы қалыптау кезінде қол жеткізуге болатын максималды өлшем дәлдігі қандай?

Инвестициялық құюдың стандартты дәлдігі алғашқы 25 мм ұзындық үшін ±0,05 мм және әрбір келесі миллиметр үшін ±0,002 мм. Коннекторларға арналған ұяшықтар маңызды болып табылатын электрондық компоненттер үшін, қалған беттерді құйылған күйде қалдырып, 0,2-0,3 мм өңдеу мүмкіндігін тек сыни негіздерге қоюды ұсынамыз. Жоғары төзімділікке қол жеткізу (IT12 және одан жоғары) мүмкін, бірақ арнайы керамикалық қосылыстарды пайдалануды талап етеді және процестің құнын 30-40% арттырады.

Алюминий корпустарын құйғаннан кейін бірден электроплатуға болады ма?

Иә, жоғалған балауыз технологиясын қолдану арқылы алынған құймалардың беті оның төмен кедір-бұдырлығына және кеуектерінің болмауына байланысты гальвания үшін өте қолайлы. Дегенмен, мырыш, никель немесе хром қолданбас бұрын, бетті дайындау қажет: майсыздандыру, ою және цинкатты өңдеу (мырыш қосалқы қабатын қолдану). Мырыш қабаты болмаса, жабынның алюминийге адгезиясы әлсіз болады және термиялық цикл кезінде ол қабыршақтай бастайды. Тормен кесу әдісін қолдана отырып, кем дегенде 10 МПа адгезияға кепілдік бере отырып, барлық алдын ала өңдеу тізбегін өзімізде орындаймыз.

Корпус қабырғасының минималды қалыңдығына қандай шектеулер бар?

Алюминий қорытпалары үшін қалыңдығы 0,5 мм-ге дейін және мыс қорытпалары үшін 1,0 мм-ге дейін қабырғаны құю технологиялық мүмкін. Дегенмен, іс жүзінде сенімділікті және толтырудың болмауын қамтамасыз ету үшін алюминий үшін 1,5-2,0 мм және мыс үшін 2,5-3,0 мм жұқа емес қабырғаларды жобалауды ұсынамыз. Шкафтар жүйесінің дизайнын өзгертпестен осы мәндерден төмен қалыңдықты азайту әрекеті қалдықтардың көбеюіне әкеледі. Егер дизайн өте жұқа қабырғаларды қажет етсе, бөлінген бөліктерді немесе диффузорларды иондық дәнекерлеуді пайдалануды қарастырыңыз.

Силиконды балауыз қалыптары қанша уақытқа жетеді?

Бір силиконды қалыптың қызмет ету мерзімі конфигурацияның күрделілігіне және жұмыс режимінің агрессивтілігіне байланысты орта есеппен 50-70 балауыз бүрку циклін құрайды. Осыдан кейін пішінді ауыстыру керек, бұл 2-3 күнді алады. 1000 данадан астам ұзақ мерзімді жобалар үшін біз бірнеше қайталанатын қалыптарды шығарамыз, бұл тоқтаусыз үздіксіз өндіруге мүмкіндік береді. Қалыптар деформацияны болдырмау үшін бөлме температурасында арнайы контейнерлерде сақталады.

Сіз тұтынушы жеткізетін шикізатпен жұмыс істейсіз бе?

Біз тапсырыс берушінің бергенін қабылдаймыз Әрбір балқыма үшін сапа сертификаты берілген жағдайда ғана шикізатты және біздің зертханада кіріс спектрлік талдауды жүргізген жағдайда ғана. Дегенмен, біз материалдарымызды пайдалануды ұсынамыз, өйткені біз құймалардың (бастапқы алюминий/мыс) шығу тегіне және құю қасиеттерін нашарлататын қайталама қоспалардың жоқтығына кепілдік береміз. Біздің шикізатты пайдалану жеткізу шарты аясында дайын өнімнің механикалық қасиеттеріне толық кепілдік береді.

Күйген балауызды құюды пайдалана отырып, электронды пакеттерді өндіру материалтану және термодинамика саласында үлкен тәжірибені қажет ететін күрделі инженерлік процесс болып табылады. Жобалау кезеңінде дұрыс технологияны таңдау сізге айлар бойы жөндеу жұмыстарын және айтарлықтай қаржылық ресурстарды үнемдейді. Біз сіздің жобаңызды талқылауға, сызбаларды өндіру мүмкіндігіне тегін талдау жүргізуге және партияның нақты құнын есептеуге дайынбыз.

Бүгін бізге хабарласыңызжетекші технологтан кеңес алу және коммерциялық ұсынысты сұрау. Біз 3D модельдеуден бастап ілеспе құжаттаманың толық пакетімен дайын өнімді жеткізуге дейінгі жұмыстың толық циклін қамтамасыз етеміз.Электрондық қалыптау опциялары туралы көбірек біліңіз.