Elektronik bileşenlerin yanmış balmumu dökümü 

Yanmış balmumu döküm teknolojisi: elektronik bileşenler için standartlar

Yanmış balmumu dökümü (uluslararası olarak Hassas Döküm veya "kayıp balmumu dökümü" olarak bilinen bir süreç), yüksek hassasiyetli elektronikler için muhafazalar ve ısı emiciler üretmenin tek yöntemidir. Kum veya soğuk dökümden farklı olarak bu teknoloji, karmaşık iç geometriye ve Ra 1,6–3,2 mikron yüzey pürüzlülüğüne sahip parçaların, kritik alanların sonradan mekanik olarak işlenmesine gerek kalmadan üretilmesini mümkün kılar. Elektronik sektörü için bu, sıvı soğutma kanallarının doğrudan alüminyum veya bakır muhafaza yapısına entegre edilebilmesi ve kompozit çözümlerle karşılaştırıldığında termal direncin %30-45 oranında azaltılması anlamına gelir.

Üretim hattımız IT14-IT15 (GOST) toleranslarına ve DIN ISO 8062 CT5-CT7 standartlarına uygun olarak 50 ila 5000 adetlik partilerin üretiminde uzmanlaşmıştır. Öncelikle AK serisi alüminyum alaşımları (AlSi10Mg, AlSi7Mg) ve bakır alaşımları (BrAZh, BrKh) ile çalışıyoruz, çünkü bu malzemeler bileşenler minyatürleştirilirken elektriksel iletkenlik ile mekanik dayanıklılık arasında gerekli dengeyi sağlar. Yöntemin önemli bir avantajı, kalıp ayırma hatlarının bulunmaması, metal talaşlarının kapalı sensör muhafazaları veya güç modüllerinin içine girme riskini ortadan kaldırmasıdır; bu, ilk projelerde geleneksel enjeksiyon kalıplamayı kullanırken düzenli olarak karşılaştığımız bir sorundur.

Tam üretim döngüsü: 3D modelden sonlandırmaya kadar

Kayıp balmumu döküm yöntemini kullanarak elektronik kasa üretme süreci, her aşamada sıcaklık koşullarına sıkı sıkıya bağlı kalmayı gerektirir. Bir küme modelinin montajı aşamasında bile teknolojinin ihlali, "yetersiz doldurma" veya gaz delikleri gibi sonradan işleme ile giderilemeyen kusurlara yol açar. Aşağıda tutarlı toplu iş kalitesi sağlamak için kullandığımız ayrıntılı bir algoritma bulunmaktadır.

1. Yolluk sistemi geliştirme ve 3D modelleme.Bu aşamada mühendisler belirli bir alaşım için metalin büzülmesini hesaplar (alüminyum için bu genellikle% 1,3-1,5, bakır için -% 2,1'e kadar). Büzülme faktörünün hesaplanmasındaki bir hata, montaj deliklerinin baskılı devre kartıyla hizalanmamasına neden olacaktır. Kalıp dolumunu simüle etmek için ProCAST yazılımını kullanıyoruz; bu, metalin durduğu alanları önceden belirlememize olanak tanıyor.Önemli:asla ısı yayılımının yönünü dikkate almadan bir geçit sistemi tasarlamayın; besleyicilerin yanlış yerleştirilmesi, yerel aşırı ısınmaya ve ince duvarlı mahfaza elemanlarının bükülmesine neden olur.
2. Enjeksiyonla balmumu modellerinin yapılması.Gelecekteki parçaların balmumu kopyaları silikon veya metal kalıplara basınç altında dökülür. Balmumu sıcaklığı 65-70°C aralığında tutulmalıdır; bu eşiğin aşılması malzemenin reolojik özelliklerini değiştirir ve geometride bir değişikliğe yol açar. Her model flaş açısından görsel incelemeye tabi tutulur.Yaygın hata:Ön filtreleme ve gazdan arındırma olmadan geri dönüştürülmüş balmumunun kullanılması, döküm yüzeyinde mikro gözeneklerin ortaya çıkmasına neden olur ve bu, sızdırmaz IP67 mahfazalar için kritik öneme sahiptir.
3. Kümelerin montajı ve seramik kabuğun uygulanması.Balmumu modelleri bir "ağaç" (küme) halinde birleştirilir ve tekrar tekrar refrakter dolgu maddesi (elektrokorundum, zirkon) ve bir bağlayıcı süspansiyonuna daldırılır. Kabuk kalınlığı 6-8 mm oluncaya kadar işlem 6-9 kez tekrarlanır. Katlar arası kurutma kontrollü nem ortamında gerçekleştirilir. En az bir katmanın kuruma aşamasını atlarsanız, metal dökülürken patlayıcı buharlaşma meydana gelerek kalıbı tahrip eder. Bu kuralı, 2023 yılında seramikteki mikro çatlaklar nedeniyle 200 telekomünikasyon ekipmanı kutusundan oluşan bir partinin reddedildiği bir olaydan sonra öğrendik.
4. Balmumu yakma ve kalıpları kalsine etme.Kümeler bir otoklava yerleştirilir, burada balmumu basınç altında sıcak buharla çıkarılır ve ardından kalıplar 850-950°C sıcaklıkta 2-4 saat kalsine edilir. Bu prosedür sadece karbon kalıntılarını gidermekle kalmaz, aynı zamanda seramik malzemenin sinterlenmesini etkinleştirerek kalıba gerekli gücü verir. Az tavlanmış bir kalıp, 700°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda erimiş metalle temas ettiğinde çatlayabilir. Artık karbon içeriğinin (%0,05'ten az) kontrolü, dökmeden önce zorunlu bir adımdır.
5. Metal dökme ve ısıl işlem.Erimiş metal, yerçekimiyle veya vakum/basınç altında (ince duvarların doldurulmasını iyileştirmek için) ısıtılmış kalıplara dökülür. Soğutulduktan sonra seramik kabuk hidrolik olarak veya kimyasal aşındırma yoluyla çıkarılır. Parçalar iç gerilimi azaltmak için ısıl işleme (sertleştirme + yaşlandırma) tabi tutulur. Son aşama, yollukların çıkarılmasını ve kumlamayı içerir. AK7ch tipi alaşımlar için yaşlanma rejiminin göz ardı edilmesi, sıcaklık değişimleri koşullarında çalışma sırasında boyutsal dengesizliğe yol açar.

Her aşamaya giriş ve çıkış kontrolü eşlik eder. Bitmiş ürünler, koordinat ölçüm makineleri (CMM) kullanılarak çizime göre kontrol edilir. Elektronik bileşenler için ayrıca bir sızıntı testi (helyum sızıntı dedektörü) gerçekleştiriyor ve iç boşlukların pürüzlülüğünü ölçüyoruz. Tasarımınızın yeteneklerimizle uyumluluğunu değerlendirmek amacıyla, spesifik ürününüz için örnek bir yönlendirme sayfası talep edebilirsiniz.

Karşılaştırmalı Analiz: Hassas Döküm ve Enjeksiyonlu Döküm

Elektronik muhafazaların üretimine yönelik teknoloji seçimi, bir proje bütçesi planlanırken çoğu zaman tökezleyen bir engel haline gelir. Birçok müşteri yanlışlıkla enjeksiyon kalıplamanın (HPDC) yüksek çevrim hızı nedeniyle her zaman daha karlı olduğuna inanıyor. Bununla birlikte, yüksek hassasiyetin ve gözenekliliğin olmamasının gerekli olduğu karmaşık elektroniklerle çalışırken, döküm aşamasındaki tasarruflar, hurda ve yeniden işleme için büyük maliyetlere neden olur. Elektronik bileşenlerin üretiminde uygulanan yöntemler arasındaki temel farklılıklara bakalım.

Uygulamamızda, bir müşterinin enjeksiyonlu kalıplama kullanan tıbbi sensörler için bir grup muhafaza sipariş ederek paradan tasarruf etmeye çalıştığı bir durum vardı. Sonuç olarak partinin %40'ında gizli gözeneklilik vardı ve bu ancak sızdırmazlık ve basınç testinden sonra ortaya çıktı. Kayıp balmumu döküm teknolojisine geçiş, birim üretim maliyetini %15 artırdı, ancak kusurları ve garanti onarım maliyetlerini tamamen ortadan kaldırdı. Projeniz 3000'den az üniteden oluşan bir seri içeriyorsa veya standart dışı radyatör geometrisi gerektiriyorsa hassas döküm tek doğru teknik çözümdür.

Malzeme Bilimi: Isı Emici ve Koruma için Alaşım Seçme

Elektronik bileşenler zorlu sıcaklık koşulları altında çalışır, dolayısıyla gövde malzemesi seçimi tüm sistemin güvenilirliğini doğrudan etkiler. Hassas döküm sürecinde çok çeşitli alaşımlarla çalışıyoruz, ancak elektronik alanında en çok talep gören üç malzeme grubu var. Özelliklerini anlamak tasarım hatalarından kaçınmanıza yardımcı olacaktır.

Alüminyum alaşımları (AK7ch, AlSi10Mg, AlSi7Mg).Düşük yoğunluk ve iyi ısı iletkenliğinin (150-180 W/mK) birleşimi nedeniyle bu en popüler seçimdir. AK7ch alaşımı (silumin), mükemmel akışkanlığa sahiptir ve bu, 1 mm veya daha fazla kalınlığa sahip ince radyatör kanatçıklarının doldurulmasını mümkün kılar. Ancak saf alüminyumun özel yüzey hazırlığı olmadan lehimlenmesi zordur. Güç elektroniği paketleri için, sünekliği artıran ve döküm sırasında sıcak çatlama riskini azaltan, titanyum ve bor içeren modifiye alaşımların kullanılmasını öneriyoruz. Dökme alüminyumun ısıl iletkenliğinin, tane yapısının özellikleri nedeniyle her zaman deforme olabilen muadilinden daha düşük olduğunu unutmamak önemlidir.

Bakır alaşımları (BrAZh, BrKh, CuCrZr).Isı dağıtımı gereksinimleri aşırı olduğunda (lazer diyotlarda veya yüksek güçlü mikrodalga amplifikatörlerinde olduğu gibi), alüminyum yeterli değildir. Bakır 380 W/mK'ye kadar ısı iletkenliği sağlar. Bakırın kayıp balmumu dökümü, yüksek erime noktası ve oksitlenme eğilimi nedeniyle teknolojik olarak daha zordur. Döküm sırasında, döküm içerisinde oksit filmlerin oluşmasını önlemek için koruyucu atmosferler (azot veya argon) kullanıyoruz. Ana dezavantajı yüksek ağırlık ve maliyettir. Ayrıca bakır kasalar, korozyonu önlemek ve kabloların lehimlenebilirliğini sağlamak için nikel kaplama veya kalaylama gerektirir.

Özel alaşımlar ve kompozitler.Elektromanyetik uyumluluk (EMC) uygulamaları bazen manyetik özelliklere sahip paketler veya seramik alt tabakalarla eşleşen belirli bir termal genleşme katsayısı (CTE) gerektirir. Bu gibi durumlarda demir bazlı alaşımlar veya özel alüminyum kompozitler kullanılır. Örneğin silikona yakın CTE'ye sahip bir alaşım, döngüsel ısıtma sırasında çipin gövdeden ayrılmasını önler. Bu tür malzemenin seçimi bireysel hesaplama ve deneme eritme gerektirir.

Bir malzeme seçerken sadece termal fiziği değil aynı zamanda çalışma koşullarını da göz önünde bulundurun. Cihaz agresif bir ortamda (deniz suyu, kimyasal buharlar) çalışacaksa, alüminyum kasalar, kayıp balmumu yöntemi kullanılarak elde edilen yüzeye güvenilir bir şekilde yapışan yüksek kaliteli anotlama (katman kalınlığı 20-25 mikron) gerektirecektir. Her ısının spektral analizini yapıyoruz ve partiyle birlikte ISO 9001:2015 standardının gerekliliklerine uygun bir test raporu sunuyoruz.

Wuxi Kaisheng LLC'nin deneyimi: enerjiden hassas elektroniğe

Yüksek hassasiyetli elektronik muhafazaların üretimi için gerekli olan demir dışı ve refrakter metallerle çalışma konusundaki derin uzmanlık, ağır sanayi sektörlerinde uzun yıllara dayanan deneyime dayanmaktadır. Bu yetkinliğin çarpıcı bir örneği şirketin faaliyetleridir.Wuxi Kaisheng Elektrik Enerjisi ve Petrokimya Equipment Co., Ltd.. Karmaşık ısı transfer ekipmanlarının tasarımı ve üretiminde uzmanlaşan şirket, titanyum, bakır-nikel alaşımları (C70600 gibi), C46400 deniz pirinci ve yüksek alaşımlı çeliklerin dökümü ve işlenmesinde benzersiz bir uzmanlık geliştirmiştir.

Wuxi Kaisheng'in titanyum kabuk ve borulu ısı eşanjörleri, 316 paslanmaz çelik oluklu boru demetleri ve hava soğutucuları dahil ürünleri, en katı uluslararası ASME ve PED standartlarına göre onaylanmıştır. Bu standartlar, kusursuz sızdırmazlık, aşırı basınç ve sıcaklıklara dayanıklılık ve en yüksek korozyon direncini gerektirir; bunlar aynı zamanda zorlu ortamlarda çalışan modern elektronikler için de kritik öneme sahiptir. Petrol rafinerisi, gemi yapımı ve suyun tuzdan arındırılması için bileşenlerin oluşturulmasında geliştirilen kalite kontrol teknolojileri artık minyatür bileşenlerin üretimine başarıyla uyarlanmıştır. İkincil yabancı maddelerin bulunmadığından emin olmak için işlenmemiş alaşımlar kullanmak ve düzenlemelere uymak, endüstriyel düzeyde güvenilirliği mikroelektroniklerin gerektirdiği hassasiyetle birleştiren çözümler sunmamıza olanak tanır.

GOST ve ISO'ya uygun kalite kontrol ve sertifikasyon

Elektronik tedarik sektöründe güven, belgelere ve sonuçların tekrarlanabilirliğine dayanır. Üretimimiz, her dökümün ısı numarasından ilgili operatöre kadar izlenebilirliğini garanti eden ISO 9001 kalite yönetim sistemine göre sertifikalandırılmıştır. Ancak EAEU pazarlarında çalışmak ve Avrupa'ya ihracat yapmak için endüstri standartlarının özelliklerini dikkate almak gerekir.

Elektronik endüstrisi için temel belge GOST R IEC 60068'dir (çevresel etkilerin test edilmesine yönelik bir dizi standart). Panolarımız bu standartlara uygun olarak titreşim direnci ve termal şok açısından test edilmiştir. İç temizliğin izlenmesine özellikle dikkat edilir. IPC-A-610'un gerekliliklerini temel alan iç düzenlemelere göre, yüzey kirliliği seviyesi 10 µg/cm² klorür iyonunu aşmamalıdır. Bu eşiğin aşılması, metallerin geçişine ve gerilim altında kısa devrelerin oluşmasına yol açar.

Kritik partiler için tahribatsız muayene (NDT) kullanıyoruz. X-ışını muayenesi (RT), vücudun görsel olarak tespit edilemeyen büyük kısımlarındaki gizli delikleri ve çatlakları tanımlamanıza olanak tanır. Ultrasonik test (UT), kalınlık geçiş bölgelerindeki duvarların bütünlüğünü kontrol etmek için kullanılır. İstatistikler, kritik partiler için %100 X-ışını muayenesinin uygulamaya konmasının şikayet sayısını %98 oranında azalttığını gösteriyor. Aviyonik üreticisi olan müşterilerimizden biri, görsel incelemede gözden kaçan, muhafazadaki mikro çatlak nedeniyle jiroskop arızasıyla karşı karşıya kaldı. Bu serideki tüm ürünler için zorunlu RT'nin uygulamaya konmasının ardından olaylar durdu.

Tüm ürünler, aşağıdakileri gösteren bir kalite sertifikasıyla birlikte sunulur: alaşım derecesi (kimyasal bileşimin dökümüyle birlikte), mekanik testlerin sonuçları (gerilme mukavemeti, bağıl uzama), sertlik verileri ve sızdırmazlık raporu. Gümrük Birliği ülkelerine yapılan ihracat teslimatları için CU TR'ye uygunluk beyanı düzenlenir. Süreçlerimizin dahili kalite standartlarınızı karşıladığından emin olmak için teknik departmanınızı da denetlemeye hazırız.

Maliyet etkinliği ve teslimat süreleri

Hassas döküm siparişinin maliyetinin hesaplanması birkaç değişkenden oluşur: geometrinin karmaşıklığı, metalin ağırlığı, alaşım türü ve parti büyüklüğü. Maliyetin çoğunun pahalı çelik takımlarda olduğu enjeksiyonlu kalıplamanın aksine, burada maliyetler daha eşit bir şekilde dağıtılır. Balmumu modelleri yapmak için silikon kalıbın maliyeti çelik kalıba göre 10-15 kat daha düşüktür, bu da yöntemi geliştirme çalışmaları (Ar-Ge) ve küçük ölçekli üretim için ideal kılar.

İlk pilot partinin üretim süresi 14-20 iş günüdür. Bu süre, 3 boyutlu modellemeyi, ana modelin yapımını, silikon kalıbın oluşturulmasını, mum dökümünü, seramik yapımını ve gerçek dökümü içerir. Düzenli teslimatlar için, ana modeller ve teknolojiler zaten geliştirilmiş olduğundan döngü 7-10 güne düşürülür. Bitmiş ürünlerin lojistiği, elektronik ambalajlama gerekliliklerine uygun olarak gerçekleştirilir: antistatik koruma, şok emilimi ve nem kontrolü.

Atölyemizde minimum sipariş miktarı (MOQ) 50 adetten başlamaktadır. Bunun nedeni fırın başlatmanın ve seramik malzemeleri hazırlamanın ekonomik fizibilitesidir. 500'den fazla parça sipariş edildiğinde, kümedeki modellerin düzeninin optimizasyonu ve bazı işlem sonrası aşamaların otomasyonu nedeniyle %20'ye ulaşan kademeli bir indirim ölçeği vardır. Gereksiz hizmetler dayatmıyoruz: projeniz için kum dökümü yeterliyse, bu konuda dürüst olacağız ve sizi ortaklara yönlendireceğiz, ancak hassas elektronikler için teklifimiz uzun vadede en uygun maliyetli teklif olacaktır.

Sıkça Sorulan Sorular

Elektronik ambalaj kalıplamada elde edilebilecek maksimum boyutsal doğruluk nedir?

Hassas dökümün standart doğruluğu, uzunluğun ilk 25 mm'si için ±0,05 mm ve sonraki her milimetre için ±0,002 mm'dir. Konektör yuvalarının kritik olduğu elektronik bileşenler için, yalnızca kritik tabanlara 0,2-0,3 mm'lik bir işleme payı koymanızı ve kalan yüzeyleri döküm durumunda bırakmanızı öneririz. Daha yüksek toleranslara (IT12 ve üstü) ulaşmak mümkündür, ancak özel seramik bileşimlerinin kullanılmasını gerektirir ve işlemin maliyetini %30-40 oranında artırır.

Alüminyum kasaları dökümden hemen sonra elektrolizle kaplamak mümkün müdür?

Evet, kayıp mum teknolojisi kullanılarak elde edilen dökümlerin yüzeyi, düşük pürüzlülüğü ve gözenek yokluğu nedeniyle elektrokaplama için idealdir. Ancak çinko, nikel veya krom uygulamadan önce yüzey hazırlığı gereklidir: yağdan arındırma, dağlama ve çinko katma işlemi (çinko alt katmanının uygulanması). Çinkot alt tabakası olmadan kaplamanın alüminyuma yapışması zayıf olacak ve termal döngü sırasında soyulmaya başlayacaktır. Ön işlem zincirinin tamamını kendi bünyemizde gerçekleştiriyoruz ve kafes kesim yöntemini kullanarak en az 10 MPa yapışmayı garanti ediyoruz.

Konut duvarının minimum kalınlığında ne gibi kısıtlamalar var?

Alüminyum alaşımları için 0,5 mm'ye kadar, bakır alaşımları için 1,0 mm'ye kadar kalınlıkta duvar dökmek teknolojik olarak mümkündür. Ancak pratikte güvenilirliği sağlamak ve yetersiz dolgu olmamasını sağlamak için, alüminyum için 1,5-2,0 mm'den ve bakır için 2,5-3,0 mm'den ince olmayan duvarlar tasarlamanızı öneririz. Yolluk sisteminin tasarımını değiştirmeden kalınlığı bu değerlerin altına düşürmeye çalışmak hurdanın artmasına yol açacaktır. Tasarımınız ultra ince duvarlar gerektiriyorsa bölünmüş parçalar veya difüzyon kaynağı kullanmayı düşünün.

Silikon mum kalıpları ne kadar dayanır?

Bir silikon kalıbın kaynağı, konfigürasyonun karmaşıklığına ve çalışma modunun agresifliğine bağlı olarak ortalama 50-70 balmumu enjeksiyon döngüsü bırakır. Bundan sonra formun değiştirilmesi gerekir, bu da 2-3 gün sürer. 1000 adetin üzerindeki uzun vadeli projeler için, kesinti olmadan sürekli üretime olanak tanıyan birden fazla kopya kalıp üretiyoruz. Kalıplar deformasyonu önlemek için oda sıcaklığında özel kaplarda saklanır.

Müşterinin sağladığı hammaddelerle mi çalışıyorsunuz?

Müşteri tarafından sağlanan hammaddeleri, yalnızca her eriyik için bir kalite sertifikası sağlanması ve laboratuvarımızda girdi spektral analizi yapılması durumunda kabul ediyoruz. . Ancak külçelerin menşeini (birincil alüminyum/bakır) ve döküm özelliklerine zarar verebilecek ikincil yabancı maddelerin bulunmadığını garanti ettiğimiz için malzemelerimizi kullanmanızı şiddetle tavsiye ediyoruz. Hammaddelerimizin kullanılması, tedarik sözleşmesi çerçevesinde bitmiş ürünün mekanik özelliklerine ilişkin tam bir garanti sağlamaktadır.

Yanmış balmumu dökümü kullanarak elektronik paketlerin üretilmesi, malzeme bilimi ve termodinamik alanında kapsamlı uzmanlık gerektiren karmaşık bir mühendislik sürecidir. Tasarım aşamasında doğru teknolojiyi seçmek, aylarca süren hata ayıklama ve önemli mali kaynaklardan tasarruf etmenizi sağlayacaktır. Projenizi tartışmaya, üretilebilirlik açısından çizimlerin ücretsiz analizini yapmaya ve partinin kesin maliyetini hesaplamaya hazırız.

Bugün bizimle iletişime geçinÖnde gelen bir teknoloji uzmanından tavsiye almak ve ticari bir teklif istemek için. 3D modellemeden bitmiş ürünlerin teslimatına kadar eksiksiz bir paket dokümantasyonla birlikte tam bir çalışma döngüsü sağlıyoruz.Elektronik kalıplama seçenekleri hakkında daha fazla bilgi edinin.