CN103602981B - Smt阶梯模板制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及制造技术领域，特别是涉及SMT阶梯模板局部加厚的一种SMT阶梯模板制造工艺；包括以下步骤：在普通模板上预置合金粉末，采用激光3D打印机并选用合适的工艺参数，对合金粉末进行逐道搭接扫描，获得涂层凸台；接着对涂层凸台进行激光大光斑快速微熔扫描；对涂层凸台进行抛光，得到阶梯模板；对阶梯模板进行校平，使阶梯模板的底面符合阶梯模板平整度的要求；最后，在涂层凸台上采用激光切割获得所需尺寸的开口；采用本发明的制造工艺与传统的化学刻蚀方法相比，能显著缩短制造周期、降低制造成本、提高材料利用率减，并且能把多种不同的材料集成到同一零部件上，满足零部件不同部位的不同性能的需要。
Description
技术领域
本发明涉及制造技术领域，特别是涉及SMT阶梯模板局部加厚的一种SMT阶梯模板制造工艺。
背景技术
在SMT（SurfaceMountingTechnology，表面组装技术）领域，用于PCB（PrintedCircuitBoard，印刷电路板）上的钢模板有普通模板（模板厚度相同）和阶梯模板（包括局部加厚模板和局部减薄模板）。它们的区别在于普通模板采用的是同一种厚度的钢片，而阶梯模板采用的是在一张钢片上局部产生两种或两种以上不同厚度的钢片。阶梯模板可以分为局部加厚（STEP-UP）模板或局部减薄（STEP-DOWN）模板。在各种实际的阶梯模板中，局部加厚阶梯模板数量占了阶梯模板总数量的80%左右，而且，目前局部加厚模板比局部减薄模板制作难度大，成本更高，研究意义更大。
目前，市场上的阶梯模板的制作一般采用化学刻蚀方法，也就是通过在金属钢片上涂抗蚀保护剂，定位感光图案并将图形曝光在钢片表面，然后使用蚀刻工艺从表面腐蚀钢片达到一定深度而完成。由于需要腐蚀加工的面积大，局部加厚模板制作较为困难，一般而言，局部加厚模板比普通钢模板贵20%以上。另外，化学刻蚀方法必然会产生大量的高浓度蚀刻废液和较低浓度的洗涤废水，这些废液和废水包含HCl、H3PO4、HNO3和HF等腐蚀性物质，显然会对环境造成污染。该方法还需要制作掩膜，且需要使用光绘菲林作为图形转移的工具，因些加工效率低、浪费材料、成本较高、时间周期较长，而且对环境污染大，严重制约了SMT的发展。因此，在SMT阶梯模板生产中迫切需要开发一种高效、无污染、低成本的新制备技术。
激光熔覆技术是指以不同的添加方法在被加工的零件基体上放置选择的涂层材料，经激光辐照后，使之和基体表面熔化，经快速凝固形成与基体呈冶金结合的表面涂层。激光熔覆技术可以克服常规表面处理技术的不足之处，具有良好的工业应用前景。与传统的表面涂层技术，如常规堆焊﹑火焰喷焊和等离子喷焊等热加工技术以及电镀﹑电刷镀等技术相比，激光熔覆技术具有如下特点：
（1）涂层与基体可以实现牢固的冶金结合或界面扩散结合；
（2）热变形小，尤其是采用高功率密度激光快速处理时，变形可降到零件的装配公差内；
（3）冷却速度一般都大于104℃/s，属于快速凝固过程，容易得到细晶组织或产生平衡态所无法得到的新相，如非稳相、非晶态等；
（4）可以在低性能廉价钢材上制备出高性能贵重的合金钢表面，以降低材料成本，节约贵重稀有的金属材料，提高金属零件的使用寿命；
（5）基于激光加工可以精确定位的特点，可以实现选区激光涂敷；
（6）工艺过程容易实现自动化。
激光3D打印技术，也就是人们常说的增材制造技术，是由激光熔覆技术发展起来的一种数字化先进制造技术，该技术通过高功率激光熔化原料粉末或丝材，在沉积基板的配合运动下，逐点逐层堆积材料，通过不断生长制备出零件。该技术具有以下特点：（1）突破了传统去除加工方法的限制，无需零件毛坯和大型锻造、铸造设备及模具，可实现材料制备与成形的一体化，显著缩短零件制造周期、降低制造成本、提高材料利用率；（2）在同一套系统上可进行不同材料零件的制造，具有广泛的材料及设计适应性；（3）所沉积零件具有致密的组织和良好的综合性能；（4）可以很方便地通过材料及工艺的调节与控制，实现多种材料在同一零件上的集成制造，满足零件不同部位的不同性能需要。该技术是一种新型的数字化添加材料成形技术，具有重要的发展应用前景，近年来得到发达国家和中国各级政府的广泛关注和重视。
本技术，即SMT阶梯模板激光3D打印技术，是依据市场需要而研发的新技术，该技术的原理是：将特定性能的合金粉末预置在不锈钢模板的一定位置，采用激光熔覆的方法烧结粉末而得到平整光滑的涂层凸台，从而快速得到SMT阶梯模板。
发明内容
本发明为了解决目前为得到局部加厚的SMT阶梯模板而采用传统的化学刻蚀方法对普通模板进行加工，导致的加工效率低、成本高、环境污染较严重的问题而提供的一种SMT阶梯模板制造工艺。
为达到上述功能，本发明提供的技术方案是：
一种SMT阶梯模板制造工艺，所述制造工艺包括以下步骤：
步骤1，在普通模板上需要设置阶梯凸台的位置预置合金粉末，采用激光3D打印机并选用合适的工艺参数，对所述合金粉末进行逐道搭接扫描，获得涂层凸台；
步骤2，对所述涂层凸台进行激光大光斑快速微熔扫描；
步骤3，对经过步骤2处理后的所述涂层凸台进行抛光，使所述涂层的表面的平整度≤0.01mm，表面粗糙度≤3.2um，得到阶梯模板；
步骤4，对所述阶梯模板进行校平，使所述阶梯模板的底面符合阶梯模板平整度的要求；
步骤5，在所述涂层凸台上采用激光切割获得所需尺寸的开口。
优选地，所述涂层凸台的厚度为0.03mm～0.1mm。
优选地，所述激光3D打印机是光纤激光机。
优选地，所述合金粉末成份为：C:0.1～0.5wt%、Si:0.8～2.8wt%、B:0.8～2.8wt%、Ni:1.5～6.5wt%、Cr:13～18wt%、Mo:0.5～2.5wt%、Fe:余量。
优选地，所述工艺参数为激光功率：50～400W；激光扫描速度：10～60mm/s；光斑直径：Φ0.5～Φ1.5mm。
优选地，步骤4所述的阶梯模板平整度的要求为所述阶梯模板的底面的平整度≤0.05mm。
优选地，所述涂层凸台的表层硬度为350HV～550HV。
本发明的有益效果在于：采用本发明的制造工艺对局部加厚的SMT阶梯模板的进行制造时，能够按照实际的需要仅在设置凸台的位置逐点逐层堆积金属材料，与传统的化学刻蚀方法相比，能显著缩短制造周期、降低制造成本、提高材料利用率减，并且能把多种不同的材料集成到同一零部件上，满足零部件不同部位的不同性能的需要。
附图说明
图1为阶梯模板的主视图；
图2为阶梯模板的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图1和附图2对本发明作进一步阐述：
如图1和图2所示的SMT阶梯模板的长宽尺寸为600mm×600mm,阶梯凸台2厚度大多为0.03mm,长宽尺寸不一，大致平均为5mm×5mm，采用本发明的SMT阶梯模板制造工艺进行加工的过程如下：
在普通模板1上需要设置阶梯凸台2的位置预置合金粉末，在本实施例中，合金粉末的成份C:0.1～0.5wt%、Si:0.8～2.8wt%、B:0.8～2.8wt%、Ni:1.5～6.5wt%、Cr:13～18wt%、Mo:0.5～2.5wt%、Fe:余量；采用光纤激光机并选用合适的工艺参数：激光功率：50～400W；激光扫描速度：10～60mm/s；光斑直径：Φ0.5～Φ1.5mm，对所述合金粉末进行逐道搭接扫描，获得厚度为0.03mm～0.1mm的涂层凸台；然后对涂层凸台进行激光大光斑快速微熔扫描；并对涂层凸台表面进行手工抛光以清除涂层表面存在的微小凸起和凹坑，使涂层凸台的表面的平整度≤0.01mm，表面粗糙度≤3.2um，得到阶梯模板；最后，对阶梯模板进行校平，使阶梯模板的底面的平整度≤0.05mm；在涂层凸台上采用激光切割获得所需尺寸的开口。
经检测表面，经上述制造工艺加工后的涂层凸台的表层硬度为350HV～550HV。
下表为本发明与传统的采用化学刻蚀方法的比较表：
| 生产效率 | 凸台表层硬度 | 成本 | 对环境的影响 | |
| 化学刻蚀工艺 | 低 | 300HV | 170元∕片 | 有较严重污染 |
| 本发明工艺 | 高 | 350～550HV | 30元∕片 | 无污染 |
通过上述比较表可看出，采用本发明的制造工艺对阶梯模板进行加工时，具有效率高、表层硬度高、成本低以及对环境污染小等优点。
以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明的实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。
Claims (7)
1.一种SMT阶梯模板制造工艺，其特征在于：所述制造工艺包括以下步骤：
步骤1，在普通模板上需要设置阶梯凸台的位置预置合金粉末，采用激光3D打印机并选用合适的工艺参数，对所述合金粉末进行逐道搭接扫描，获得涂层凸台；
步骤2，对所述涂层凸台进行激光大光斑快速微熔扫描；
步骤3，对经过步骤2处理后的所述涂层凸台进行抛光，使所述涂层的表面的平整度≤0.01mm，表面粗糙度≤3.2um，得到阶梯模板；
步骤4，对所述阶梯模板进行校平，使所述阶梯模板的底面符合阶梯模板平整度的要求；
步骤5，在所述涂层凸台上采用激光切割获得所需尺寸的开口。
2.如权利要求1所述的SMT阶梯模板制造工艺，其特征在于：所述涂层凸台的厚度为0.03mm～0.1mm。
3.如权利要求1所述的SMT阶梯模板制造工艺，其特征在于：所述激光3D打印机是光纤激光机。
4.如权利要求1所述的SMT阶梯模板制造工艺，其特征在于：所述合金粉末成份为：C:0.1～0.5wt%、Si:0.8～2.8wt%、B:0.8～2.8wt%、Ni:1.5～6.5wt%、Cr:13～18wt%、Mo:0.5～2.5wt%、Fe:余量。
5.如权利要求1所述的SMT阶梯模板制造工艺，其特征在于：所述工艺参数为激光功率：50～400W；激光扫描速度：10～60mm/s；光斑直径：Φ0.5～Φ1.5mm。
6.如权利要求1所述的SMT阶梯模板制造工艺，其特征在于：步骤4所述的阶梯模板平整度的要求为所述阶梯模板的底面的平整度≤0.05mm。
7.如权利要求1至6任意一项所述的SMT阶梯模板制造工艺，其特征在于：所述涂层凸台的表层硬度为350HV～550HV。
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