鋁基板激光切割

• 鋁基板是一種具有良好散熱功能的金屬基覆銅板，一般單麵板由3層結構所組成，分別是電路層（銅箔）、絕緣層和金屬基層,用於(yu) 高端使用的也有設計為(wei) 雙麵板，結構為(wei) 電路層、絕緣層、鋁基、絕緣層、電路層。極少數應用為(wei) 多層板，可以由普通的多層板與(yu) 絕緣層、鋁基貼合而成。
• LED鋁基板就是PCB，也是印刷線路板的意思，隻是線路板的材料是鋁合金，以前我們(men) 一般的線路板的材料是玻纖，但因為(wei) LED發熱較大，所以LED燈具用的線路板一般是鋁基板，能夠導熱快，其他設備或電器類用的線路板還是玻纖板與(yu) 傳(chuan) 統的FR-4 比，鋁基板能夠將熱阻降至最低，使鋁基板具有極好的熱傳(chuan) 導性能；與(yu) 厚膜陶瓷電路相比，它的機械性能又極為(wei) 優(you) 良。鋁基板還有如下獨特的優(you) 勢：符合RoHs 要求；更適應於(yu) SMT 工藝；在電路設計方案中對熱擴散進行極為(wei) 有效的處理，從(cong) 而降低模塊運行溫度，延長使用壽命，提高功率可靠性；減少散熱器和其它硬件（包括熱界麵材料）的裝配，縮小產(chan) 品體(ti) 積，降低硬件及裝配成本；將功率電路和控製電路最優(you) 化組合；取代易碎的陶瓷基板，獲得更好的機械耐久力。

二

鋁基板應用

鋁基板以其優(you) 異的散熱性能、機械加工性能、電磁屏蔽性能、尺寸穩定性能、在混合集成電路、汽車、摩托車、辦公自動化、大功率電器設備、電源設備、LED照明等領域，得到了越來越廣的應用，需求量每年增加，其發展前景非常廣闊。

三

鋁基板傳(chuan) 統切割介紹

• 傳(chuan) 統鋁基板成型加工方式分為(wei) 三種：

1. 通常采用數控鑽機/鑼機加工,需要鑽咀,鑼刀,墊板,酒精等耗材;切割成本高、板材成型精度低、加工鑼槽縫隙大(常規1.6MM;2.MM鑼刀槽寬)、且容易引起基板變形；
2. 采用模具衝(chong) 壓成型等傳(chuan) 統方式；
3. 采用數控V-CUT切割方式，切割在保證精度的情況下，還要求加工後的槽線光潔和無毛刺，又要求掰下來的成品均無披鋒，板麵不能有擦傷(shang) ，既要滿足變形板的切割加工，又要避免二次變形的發生，工序繁多導致加工效率低,良品率也偏低。目前大部分線路板公司切割鋁基板一般多通過鑼機對一整塊鋁基板進行加工,鋁板背麵成品的邊緣仍然有少許毛刺，必須手工對成品邊緣的毛刺進行刮除，大大的增加了工作量;板麵刮花不良品增加,而且對刀具的損耗也大，加工的效率依然比較低 。

鋁基板鑼機加工圖如下所示

傳(chuan) 統工藝

• 傳(chuan) 統鑼機工藝：披鋒毛刺大，需要人工刮毛刺；
• 刀具耗材貴，精度不高，銷釘定位拆裝板耗時間;需要墊板,酒精等耗材;板材生產(chan) 效率低。

四

激光切割鋁基板優(you) 勢及選擇

1. 激光加工的優(you) 勢 激光加工屬於(yu) 無接觸加工，無刀具費用，省成本並可減少材料表麵的刮花磨損、加工速度 快， 激光加工精度高，切縫小，公差範圍可達正負0.02mm、切麵光滑，一次成型，不需要重複加工、操作簡單無需老師傅，加工圖形任意編輯，CAD圖紙導入即可。
2. 激光加工主要采用CW激光器與(yu) QCW激光器加工CW激光器就是指的激光器的輸出是連續的，不會(hui) 出現中斷的情況，輸出的功率處於(yu) 持續不變狀態, QCW激光器工作方式是指每間隔一定時間才工作一次的方式，也就是把激光的能量壓縮到一個(ge) 很窄的時間內(nei) 輸出這個(ge) 的峰值功率也就會(hui) 比較高。
3. CW和QCW在鋁基板激光切割上的對比 連續激光器加工速度快，割縫小，在鋁基板切割上得到大量的應用，但連續激光器的出光模式是連續波，長時間加工密度大的零件時散熱相對較慢，就會(hui) 導致加工時切割麵的熱影響增大，從(cong) 而影響板材的導電性，在一些質量要求特別高的鋁基板，連續激光器無法達到生產(chan) 要求。脈衝(chong) 激光器的出光模式為(wei) 間斷式，在加工一些密度大的零件時，在板材上產(chan) 生的熱影響對比連續激光器來說要相對小得多。但是兩(liang) 種激光器在價(jia) 格上連續激光器造價(jia) 相比脈衝(chong) 激光器要相對便宜很多，如果加工量大且質量要求很高的產(chan) 品可使用脈衝(chong) 激光器，如果加工要求不是特別高那麽(me) 使用連續激光器即可。

五

激光切割鋁基板存在不足

1. 激光加工屬於(yu) 熱加工必然會(hui) 對板材產(chan) 生熱影響CW和QCW激光器的切割原理都是通過激光器發出激光束，再通過光纖管後照射到聚焦鏡形成折射，最後折射後的激光束傳(chuan) 到切割頭通過切割嘴發出一條極小的光斑束照射到板材上使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達到燃點，同時借助與(yu) 光束同軸的高速氣流吹除熔融物質，最後配合切割頭的移動從(cong) 而實現將工件割開，在完成這一過程必然在割縫位置形成熱量，從(cong) 而形成不同程度的熱影響寬度。
2. 激光加工鋁基板會(hui) 在切割斷麵留下黑色殘留物鋁基板的表層一般是覆有一層油漆（通常為(wei) 白油或黑油)，而激光切割需要高熱量和高氣壓同時進行，所以如果直接從(cong) 正麵切割，油漆麵直接接觸高壓氣和高溫會(hui) 直接崩邊和散落。因此加工時我們(men) 隻能從(cong) 板材的反麵進行切割，雖然從(cong) 反麵切割不會(hui) 破壞油漆表層可以達到切割目的，但是由於(yu) 切割時產(chan) 生的高熱量，接觸到油漆麵就會(hui) 使油漆瞬間燃燒，油漆燃燒後的殘留物質再通過和高壓氣體(ti) 接觸就會(hui) 停留在切割斷麵形成一層黑色物質。不同型號和不同厚度的油漆在燃燒後形成在切割斷麵的黑色物質的厚度也不相同。

激光加工：激光從(cong) 板形成的熱材背麵加工影響區域產(chan) 生的黑色物質。

CW和QCW切割鋁基板效果

CW激光器QCW激光二次元放大器二次元放大後的切割圖效果圖

通過CW和QCW切割後二次元放大的切割效果圖我們(men) 發現，QCW激光器切割後產(chan) 生的熱影響寬度比CW激光器要小，切割麵也要光滑一些，因此高質量要求的鋁基板可使用QCW激光器進行切割。

六

對激光加工鋁基板不足解決(jue) 方案

1. 對激光加工鋁基板產(chan) 生的熱影響的解決(jue) 方案激光加工所產(chan) 生的熱影響寬度，主要和光斑的直徑大小（直徑大小通常為(wei) 0.1mm-0.15mm），切割速度、板材油漆型號、板材厚度相關(guan) ，經過不斷的打樣測試和長期售後維護中發現，可以通過開油墨閉合線的方式把熱影響的寬度控製在一個(ge) 大小範圍內(nei) ，也就是把要切割的零件圖形先用打標機或微雕機雕刻出寬度0.1mm-0.15mm在要切割的板材正麵上，在板材的正麵形成要切割的圖形油墨線，在通過CCD視覺定位，從(cong) 反麵切割把切割時光斑所產(chan) 生的熱量控製在油墨線的寬度內(nei) ，從(cong) 而可以把熱影響的寬度控製在0.15mm內(nei) 。在製作線路板工程圖，絲(si) 印工序預留出合適油墨開窗寬度，從(cong) 而來保障切割使用的品質穩定。
2. 激光加工鋁基板在切割斷麵留下黑色殘留物的解決(jue) 方案。通過不斷的工藝打樣測試我們(men) 發現覆著在切割斷麵的物質是油漆在高熱量激光加工中燃燒後所產(chan) 生的，隻是在高壓氣的作用下沾粘切割斷麵上，隻要用酒精擦拭就能輕鬆去除，但是單個(ge) 擦拭效率低需要大量人力所以並不可取。通過不斷測試和實驗中我們(men) 發現可以使用大功率的多頭超聲波通過加洗潔精和水的方式來對切割好的板材進行清洗。超聲波清洗的板材不僅(jin) 幹淨光滑而且不會(hui) 對板材的導電和其他質量造成影響，還可也以同時大批量的清洗，清洗效率高不會(hui) 影響正常生產(chan) 。
3. 通過多次和客戶溝通探討客戶也一致認定此方案可行。

改善後的應用樣品圖