哪些刀具可以加工鋁基碳化硅
鋁碳化硅(AlSiC)是鋁基碳化硅顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的簡(jiǎn)稱(chēng),它充分結(jié)合了碳化硅陶瓷和金屬鋁的不同優(yōu)勢(shì),具有高導(dǎo)熱性、與芯片相匹配的熱膨脹系數(shù)、密度小、重量輕,以及高硬度和高抗彎強(qiáng)度,是新一代電子封裝材料中的佼佼者。
鋁碳化硅封裝材料滿足了封裝的輕便化、高密度化等要求,適用于航空、航天、高鐵及微波等領(lǐng)域,是解決熱學(xué)管理問(wèn)題的首選材料,其可為各種微波和微電子以及功率器件、光電器件的封裝與組裝提供所需的熱管理,新材料——鋁碳化硅的應(yīng)用也因此具有很大的市場(chǎng)潛力。
鋁碳化硅封裝材料的發(fā)展已歷經(jīng)三代
第一代是以塑料、金屬、陶瓷等為主的簡(jiǎn)單封裝,主要的用途是將器件封裝在一起,起到包封、支撐、固定、絕緣等作用,這代封裝材料目前主要用于電子產(chǎn)品的封裝。
第二代封裝材料,以可伐(Kovar)合金、鎢銅合金產(chǎn)品為代表,其對(duì)于航天、航空、軍工國(guó)防及以便攜、袖珍為主要趨勢(shì)的當(dāng)代封裝業(yè)來(lái)講,有先天的劣勢(shì)。
第三代封裝材料即是以鋁碳化硅為代表的產(chǎn)品。鋁碳化硅(AlSiC)是將金屬的高導(dǎo)熱性與陶瓷的低熱膨脹性相結(jié)合,能滿足多功能特性及設(shè)計(jì)要求,具有高導(dǎo)熱、低膨脹、高剛度、低密度、低成本等綜合優(yōu)異性能,是當(dāng)今芯片封裝的最新型材料。目前已大量應(yīng)用到航空航天、新能源汽車(chē)、電力火車(chē),微電子封裝等領(lǐng)域。
鋁基碳化硅復(fù)合材料具有硬脆的特性。刀具材質(zhì)的選擇對(duì)刀具的壽命、加工效率、加工質(zhì)量和加工成本等影響很大。刀具在切削時(shí)會(huì)承受高溫、高壓、磨損以及沖擊等作用;因此,加工鋁基碳化硅過(guò)程中,刀具應(yīng)具有以下基本性能才可以成為最合適加工鋁基碳化硅的刀具。
高硬度和高耐磨性:刀具材料硬度必須高于工件材料硬度,刀具材料越硬,耐磨性也越好。體積分?jǐn)?shù)為50%的鋁基碳化硅復(fù)合材料的硬度大于2700HV[11],單晶金剛石和聚晶金剛石的硬度相近,且大于鋁基碳化硅復(fù)合材料。
高強(qiáng)度和韌性:加工過(guò)程中,刀具必須要有較好的強(qiáng)度以及韌性,以便承受切削力和沖擊載荷。單晶金剛石和PCD材料的楊氏模量和抗壓強(qiáng)度優(yōu)于高速鋼、硬質(zhì)合金等材料。
高耐熱性和良好的散熱性:刀具材料應(yīng)有較高的耐熱性,承受高的切削溫度,且高溫下不被氧化。PCD材料和單晶金剛石材料的導(dǎo)熱率和熱膨脹系數(shù)都比其他材料好,加工時(shí)易散熱,能夠快速降低刀具溫度。
較好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性:刀具材料應(yīng)有較好的加工性能和較高的性價(jià)比,單晶金剛石材料和聚晶金剛石材料的各項(xiàng)性能相近,但單晶金剛石為天然金剛石,聚晶金剛石為人造金剛石,其成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于單晶金剛石,經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于單晶金剛石。
聚晶金剛石是目前人造物質(zhì)中最硬的材料,相比硬質(zhì)合金,聚晶金剛石刀具具備著更長(zhǎng)的使用壽命、工件表面質(zhì)量穩(wěn)定、耐沖擊性好、切削速度高等特點(diǎn)。使用鋁基碳化硅刀具加工鋁基碳化硅過(guò)程中,可以減少鋁基碳化硅表面的刀紋、降低表面粗糙度、提高刀具的耐磨性、增加刀具使用壽命、降低刀具成本。
因此聚晶金剛石刀具成為了最合適加工鋁基碳化硅的刀具,在加工鋁基碳化硅過(guò)程中不僅僅是選擇一把合適的刀具就可以了,數(shù)控機(jī)床也是一個(gè)非常重要,普通機(jī)床是難以實(shí)現(xiàn)完成加工的。應(yīng)當(dāng)選用鋁基碳化硅雕銑機(jī)搭配專(zhuān)用刀具進(jìn)行加工鋁基碳化硅才能夠制作出優(yōu)質(zhì)的鋁基碳化硅的產(chǎn)品。
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