전자 부품의 번트 왁스 주조 

번트 왁스 주조 기술: 전자 부품의 표준

번트 왁스 주조(국제적으로 인베스트먼트 주조 또는 "분실 왁스 주조"로 알려진 공정)는 고정밀 전자 장치용 하우징 및 방열판을 생산하는 유일한 방법입니다. 모래 또는 냉각 주조와 달리 이 기술을 사용하면 중요한 영역에 대한 후속 기계적 처리 없이 복잡한 내부 형상과 표면 거칠기 Ra 1.6~3.2미크론을 가진 부품을 생산할 수 있습니다. 전자 부문의 경우 이는 액체 냉각 채널을 알루미늄 또는 구리 하우징 구조에 직접 통합하여 복합 솔루션에 비해 열 저항을 30-45% 줄일 수 있음을 의미합니다.

당사의 생산 라인은 IT14-IT15(GOST) 공차 및 DIN ISO 8062 CT5-CT7 표준을 준수하여 50~5000개 단위의 배치 생산을 전문으로 합니다. 우리는 주로 AK 시리즈의 알루미늄 합금(AlSi10Mg, AlSi7Mg)과 구리 합금(BrAZh, BrKh)을 사용합니다. 이러한 재료는 부품을 소형화할 때 전기 전도성과 기계적 강도 사이에 필요한 균형을 제공하기 때문입니다. 이 방법의 주요 장점은 금형 분리선이 없어 밀봉된 센서 하우징이나 전원 모듈 내부에 금속 부스러기가 들어갈 위험이 없다는 것입니다. 이는 초기 프로젝트에서 기존 사출 성형을 사용할 때 정기적으로 직면했던 문제입니다.

전체 생산 주기: 3D 모델부터 마무리까지

로스트왁스 주조 방식으로 전자케이스를 제조하는 과정은 각 단계마다 엄격한 온도 조건을 준수해야 합니다. 클러스터 모델을 조립하는 단계에서도 기술을 위반하면 후처리로 제거할 수 없는 '언더필'이나 가스홀 등의 결함이 발생합니다. 다음은 일관된 배치 품질을 보장하기 위해 사용하는 자세한 알고리즘입니다.

1. 게이팅 시스템 개발 및 3D 모델링.이 단계에서 엔지니어는 특정 합금의 금속 수축률을 계산합니다(알루미늄의 경우 일반적으로 1.3~1.5%, 구리의 경우 최대 2.1%). 수축 계수를 계산할 때 오류가 발생하면 장착 구멍이 인쇄 회로 기판과 정렬되지 않게 됩니다. 우리는 ProCAST 소프트웨어를 사용하여 금형 충진을 시뮬레이션함으로써 금속 정체 영역을 미리 식별할 수 있습니다.중요:열 방출 방향을 고려하지 않고 게이팅 시스템을 설계하지 마십시오. 피더를 잘못 배치하면 벽이 얇은 하우징 요소가 국부적으로 과열되고 뒤틀릴 수 있습니다.
2. 주입을 통해 왁스 모형을 만듭니다.향후 부품의 왁스 사본은 압력을 가하여 실리콘이나 금속 주형에 주조됩니다. 왁스 온도는 65~70°C 범위에서 유지되어야 합니다. 이 임계값을 초과하면 재료의 유변학적 특성이 변경되고 형상이 변경됩니다. 각 모델은 플래시에 대한 육안 검사를 거칩니다.일반적인 실수:예비 여과 및 탈기 없이 재활용 왁스를 사용하면 주물 표면에 미세 기공이 나타나며 이는 밀봉된 IP67 인클로저에 매우 중요합니다.
3. 클러스터 조립 및 세라믹 쉘 적용.왁스 모델은 "트리"(클러스터)로 조립되고 내화성 필러(전기 코런덤, 지르콘)와 바인더의 현탁액에 반복적으로 담급니다. 껍질 두께가 6~8mm가 될 때까지 이 과정을 6~9회 반복합니다. 층 사이의 건조는 조절된 습도에서 수행됩니다. 한 층이라도 건조 단계를 건너뛰면 금속을 부을 때 폭발적인 기화가 일어나서 주형이 파괴됩니다. 우리는 2023년에 200개의 통신 장비 케이스 배치가 세라믹의 미세 균열로 인해 거부된 사건 이후 이 규칙을 배웠습니다.
4. 왁스를 태우고 주형을 소성합니다.클러스터를 오토클레이브에 넣고 압력 하에서 뜨거운 증기로 왁스를 제거한 다음 주형을 850~950°C의 온도에서 2~4시간 동안 하소합니다. 이 절차는 탄소 잔류물을 제거할 뿐만 아니라 세라믹 재료의 소결을 활성화하여 금형에 필요한 강도를 부여합니다. 덜 어닐링된 금형은 700°C 이상의 온도에서 용융 금속과 접촉하면 균열이 생길 수 있습니다. 타설 전 잔류 탄소 함량 제어(0.05% 미만)는 필수 단계입니다.
5. 금속 주입 및 열처리.용융 금속은 중력 또는 진공/압력 하에서 가열된 주형에 부어집니다(얇은 벽의 충전을 개선하기 위해). 냉각 후 세라믹 쉘은 수력학적으로 또는 화학적 에칭으로 제거됩니다. 부품은 내부 응력을 완화하기 위해 열처리(경화 + 노화)를 거칩니다. 마지막 단계에는 스프루 제거와 쇼트 블라스팅이 포함됩니다. AK7ch 유형 합금의 노화 방식을 무시하면 온도 변화 조건에서 작동 중 치수 불안정이 발생합니다.

각 단계에는 입력 및 출력 제어가 수반됩니다. 완제품은 좌표 측정기(CMM)를 사용하여 도면과 비교하여 검사됩니다. 전자 부품의 경우 누출 테스트(헬륨 누출 감지기)를 추가로 수행하고 내부 공동의 거칠기를 측정합니다. 귀하의 설계와 당사의 기능의 호환성을 평가하기 위해 귀하의 특정 제품에 대한 샘플 라우팅 시트를 요청할 수 있습니다.

비교 분석: 정밀 주조와 사출 주조

전자 인클로저 생산을 위한 기술 선택은 프로젝트 예산을 계획할 때 종종 걸림돌이 됩니다. 많은 고객들은 사출 성형(HPDC)이 높은 사이클 속도로 인해 항상 수익성이 더 높다고 잘못 생각하고 있습니다. 그러나 높은 정밀도와 다공성 부재가 요구되는 복잡한 전자 장치를 작업할 때 주조 단계에서 비용을 절감하면 폐기 및 재작업에 막대한 비용이 발생합니다. 전자 부품 생산에 적용되는 방법 간의 주요 차이점을 살펴보겠습니다.

우리 실무에서는 고객이 사출 성형을 사용하여 의료용 센서용 하우징을 일괄 주문하여 비용을 절약하려고 시도한 경우가 있었습니다. 결과적으로 배치의 40%에는 잠재 다공성이 있었으며 이는 밀봉 및 압력 테스트 후에야 분명해졌습니다. 로스트 왁스 주조 기술로의 전환으로 생산 단가는 15% 증가했지만 결함 및 보증 수리 비용은 완전히 사라졌습니다. 프로젝트에 3000개 미만의 장치가 포함되거나 비표준 라디에이터 형상이 필요한 경우 매몰 주조가 유일한 올바른 기술 솔루션입니다.

재료 과학: 방열판 및 차폐용 합금 선택

전자 부품은 혹독한 온도 조건에서 작동하므로 하우징 재질의 선택은 전체 시스템의 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다. 매몰 주조 공정에서 우리는 다양한 합금을 사용하지만 전자 제품의 경우 가장 수요가 많은 세 가지 재료 그룹이 있습니다. 해당 속성을 이해하면 설계 실수를 방지하는 데 도움이 됩니다.

알루미늄 합금(AK7ch, AlSi10Mg, AlSi7Mg).이는 낮은 밀도와 우수한 열 전도성(150-180 W/mK)의 조합으로 인해 가장 인기 있는 선택입니다. AK7ch 합금(실루민)은 유동성이 뛰어나 두께 1mm 이상의 얇은 라디에이터 핀 충전이 가능합니다. 그러나 순수 알루미늄은 특별한 표면 처리 없이는 납땜이 어렵습니다. 전력 전자 패키지의 경우 연성을 높이고 주조 중 열간 균열 위험을 줄이는 티타늄과 붕소를 함유한 변형 합금을 사용하는 것이 좋습니다. 주조 알루미늄의 열전도율은 입자 구조의 특성으로 인해 변형 가능한 알루미늄의 열전도율보다 항상 낮다는 점을 기억하는 것이 중요합니다.

구리 합금(BrAZh, BrKh, CuCrZr).열 방출 요구 사항이 극단적인 경우(예: 레이저 다이오드 또는 고출력 마이크로파 증폭기) 알루미늄만으로는 충분하지 않습니다. 구리는 최대 380W/mK의 열 전도성을 제공합니다. 구리의 로스트 왁스 주조는 높은 융점과 산화 경향으로 인해 기술적으로 더 어렵습니다. 우리는 주조 중에 보호 분위기(질소 또는 아르곤)를 사용하여 주조 내부에 산화막이 형성되는 것을 방지합니다. 가장 큰 단점은 높은 무게와 비용입니다. 또한 구리 케이스에는 부식을 방지하고 리드의 납땜성을 보장하기 위해 니켈 도금 또는 주석 도금이 필요합니다.

특수 합금 및 복합재.전자파 적합성(EMC) 애플리케이션에는 세라믹 기판과 일치하는 자기 특성이나 특정 열팽창 계수(CTE)를 갖춘 패키지가 필요한 경우가 있습니다. 이러한 경우 철 기반 합금 또는 특수 알루미늄 복합재가 사용됩니다. 예를 들어, 실리콘에 가까운 CTE를 갖는 합금은 주기적인 가열 중에 칩이 본체에서 분리되는 것을 방지합니다. 이러한 재료를 선택하려면 개별 계산과 시험 용해가 필요합니다.

재료를 선택할 때 열 물리학뿐만 아니라 작동 조건도 고려하십시오. 장치가 공격적인 환경(해수, 화학 증기)에서 작동하는 경우 알루미늄 케이스에는 손실 왁스 방법을 사용하여 얻은 표면에 안정적으로 접착되는 고품질 양극 처리(층 두께 20-25 마이크론)가 필요합니다. 우리는 각 열에 대한 스펙트럼 분석을 수행하고 ISO 9001:2015 표준의 요구 사항을 준수하는 배치와 함께 테스트 보고서를 제공합니다.

Wuxi Kaisheng LLC의 경험: 에너지부터 정밀 전자까지

고정밀 전자 하우징 생산에 필요한 비철 및 내화 금속 작업에 대한 심층적인 전문 지식은 중공업 부문에서 수년간의 경험을 바탕으로 합니다. 그러한 역량의 놀라운 예는 회사의 활동입니다.무석개성전력석유화학설비유한회사. 복잡한 열 전달 장비의 설계 및 제조를 전문으로 하는 이 회사는 티타늄, 구리-니켈 합금(예: C70600), C46400 해양 황동 및 고합금강의 주조 및 가공에 대한 고유한 전문 지식을 개발했습니다.

티타늄 쉘 앤 튜브 열교환기, 316 스테인리스강 주름관 번들 및 공기 냉각기를 포함한 Wuxi Kaisheng의 제품은 가장 엄격한 국제 ASME 및 PED 표준에 대한 인증을 받았습니다. 이러한 표준은 흠잡을 데 없는 밀봉, 극한의 압력과 온도에 대한 저항성, 최고의 내부식성을 요구합니다. 이는 열악한 환경에서 작동하는 현대 전자 장치에도 중요한 품질입니다. 정유, 조선 및 담수화용 부품 제작에서 개발된 품질 관리 기술이 이제 소형 부품 생산에 성공적으로 적용되었습니다. 순수 합금을 사용하고 2차 불순물이 없음을 보장하는 규정을 준수함으로써 당사는 산업 등급의 신뢰성과 마이크로전자공학에 필요한 정밀도를 결합한 솔루션을 제공할 수 있습니다.

GOST 및 ISO에 따른 품질 관리 및 인증

전자 공급 산업에서는 문서와 결과의 반복성을 바탕으로 신뢰가 구축됩니다. 당사의 생산은 ISO 9001 품질 관리 시스템에 따라 인증되었으며, 이는 열 번호부터 특정 작업자까지 각 주조의 추적성을 보장합니다. 그러나 EAEU 시장에서 일하고 유럽으로 수출하려면 산업 표준의 세부 사항을 고려해야 합니다.

전자 산업의 경우 핵심 문서는 GOST R IEC 60068(환경 영향 테스트를 위한 일련의 표준)입니다. 당사의 인클로저는 이러한 표준에 따라 진동 저항 및 열 충격에 대한 테스트를 거쳤습니다. 내부 청결도 모니터링에 특히 주의를 기울입니다. IPC-A-610의 요구 사항에 따른 내부 규정에 따르면 표면 오염 수준은 염화물 이온 10μg/cm²를 초과해서는 안 됩니다. 이 임계값을 초과하면 전압 하에서 금속이 이동하고 회로가 단락됩니다.

우리는 중요한 배치에 대해 비파괴 테스트(NDT)를 사용합니다. X선 검사(RT)를 사용하면 육안으로 감지할 수 없는 신체의 거대한 부분 내부에 숨겨진 구멍과 균열을 식별할 수 있습니다. 초음파 테스트(UT)는 두께 변화 영역에서 벽의 무결성을 확인하는 데 사용됩니다. 통계에 따르면 중요한 배치에 대해 100% X-Ray 검사를 도입하면 불만 사항이 98% 감소하는 것으로 나타났습니다. 우리 고객 중 하나인 항공 전자 기기 제조업체는 육안 검사에서 발견되지 않은 하우징의 미세 균열로 인해 자이로스코프 고장에 직면했습니다. 이 시리즈의 모든 제품에 대해 필수 RT가 도입된 후 사고가 중단되었습니다.

모든 제품에는 합금 등급(화학적 구성 분석 포함), 기계적 테스트 결과(인장 강도, 상대 신율), 경도 데이터 및 누출 방지 보고서를 나타내는 품질 인증서가 함께 제공됩니다. 관세 동맹 국가로의 수출 배송의 경우 CU TR 적합성 선언이 발행됩니다. 또한 당사의 프로세스가 귀하의 내부 품질 표준을 충족하는지 확인하기 위해 귀하의 기술 부서를 감사할 의향이 있습니다.

비용 효율성 및 배송 시간

매몰 주조 주문 비용 계산은 형상의 복잡성, 금속 무게, 합금 유형 및 배치 크기 등 여러 변수로 구성됩니다. 대부분의 비용이 고가의 강철 툴링에 소요되는 사출 성형과 달리 여기에서는 비용이 더욱 균등하게 분배됩니다. 왁스 모형 제작용 실리콘 몰드 비용은 강철 몰드보다 10~15배 저렴하므로 개발 작업(R&D) 및 소규모 생산에 이상적인 방법입니다.

첫 번째 파일럿 배치의 생산 시간은 영업일 기준 14~20일입니다. 이 기간에는 3D 모델링, 마스터 모델 제작, 실리콘 몰드 제작, 왁스 주조, 세라믹 제작 및 실제 주조 작업이 포함됩니다. 정기 배송의 경우 마스터 모델과 기술이 이미 개발되었기 때문에 배송 주기가 7~10일로 단축됩니다. 완제품의 물류는 정전기 방지, 충격 흡수 및 습도 조절과 같은 전자 제품 포장 요구 사항을 준수하여 수행됩니다.

당사 워크샵의 최소 주문 수량(MOQ)은 50개부터 시작됩니다. 이는 가마를 시작하고 세라믹 재료를 준비하는 경제성 때문입니다. 500개 이상 주문 시 클러스터의 모델 레이아웃 최적화와 일부 후처리 단계의 자동화로 인해 점진적인 할인 규모가 20%에 이릅니다. 우리는 불필요한 서비스를 강요하지 않습니다. 모래 주조가 귀하의 프로젝트에 충분하다면 이에 대해 솔직하게 말하고 귀하를 파트너에게 안내해 드릴 것입니다. 그러나 정밀 전자 제품의 경우 우리의 제안은 장기적으로 가장 비용 효율적일 것입니다.

자주 묻는 질문

전자 패키지 성형에서 달성할 수 있는 최대 치수 정확도는 얼마입니까?

인베스트먼트 주조의 표준 정확도는 길이의 처음 25mm에 대해 ±0.05mm이고 이후 각 밀리미터에 대해 ±0.002mm입니다. 커넥터 슬롯이 중요한 전자 부품의 경우 중요한 베이스에만 0.2-0.3mm의 가공 여유를 두고 나머지 표면은 주조 상태로 두는 것이 좋습니다. 더 높은 공차(IT12 이상)를 달성하는 것이 가능하지만 특수 세라믹 화합물을 사용해야 하며 공정 비용이 30-40% 증가합니다.

주조 후 즉시 알루미늄 케이스를 전기도금할 수 있나요?

그렇습니다. Lost-Wax 기술을 사용하여 얻은 주물의 표면은 거칠기가 낮고 기공이 없기 때문에 전기도금에 이상적입니다. 그러나 아연, 니켈 또는 크롬을 적용하기 전에 탈지, 에칭 및 아연산염 처리(아연 하위층 적용)와 같은 표면 준비가 필요합니다. 아연산염 하위층이 없으면 코팅과 알루미늄의 접착력이 약해지고 열 순환 중에 벗겨지기 시작합니다. 전처리 체인 전체를 자체적으로 진행하며, 격자 절단 방식을 사용하여 최소 10 MPa의 접착력을 보장합니다.

하우징 벽의 최소 두께에는 어떤 제한이 있습니까?

알루미늄 합금의 경우 최대 0.5mm, 구리 합금의 경우 최대 1.0mm 두께의 벽을 주조하는 것이 기술적으로 가능합니다. 그러나 실제로는 신뢰성과 언더필 방지를 보장하기 위해 알루미늄의 경우 1.5~2.0mm, 구리의 경우 2.5~3.0mm보다 얇지 않은 벽을 설계하는 것이 좋습니다. 게이팅 시스템의 설계를 변경하지 않고 두께를 이 값 이하로 줄이려는 시도는 스크랩 증가로 이어질 것입니다. 설계에 매우 얇은 벽이 필요한 경우 분할 부품 또는 확산 용접 사용을 고려하십시오.

실리콘 왁스 몰드는 얼마나 오래 지속되나요?

하나의 실리콘 몰드 자원은 구성의 복잡성과 작동 모드의 강도에 따라 평균 50-70번의 왁스 주입 주기를 갖습니다. 그 후에는 양식을 교체해야 하며, 이는 2~3일이 소요됩니다. 1000개 이상의 장기 프로젝트의 경우 여러 개의 중복 금형을 생산하므로 가동 중지 시간 없이 지속적인 생산이 가능합니다. 금형은 변형을 방지하기 위해 특수 용기에 실온에서 보관됩니다.

고객이 제공한 원자재를 사용하여 작업합니까?

우리는 각 용융물에 대한 품질 인증서가 제공되고 우리 실험실에서 입력 스펙트럼 분석이 수행되는 경우에만 고객이 제공하는 원자재를 허용합니다. . 그러나 당사는 잉곳(1차 알루미늄/구리)의 원산지와 주조 특성을 손상시킬 수 있는 2차 불순물이 없음을 보장하므로 당사 소재 사용을 강력히 권장합니다. 우리의 원자재를 사용하면 공급 계약의 틀 내에서 완제품의 기계적 특성에 대한 완전한 보증이 제공됩니다.

번트 왁스 주조를 사용하여 전자 패키지를 제조하는 것은 재료 과학 및 열역학에 대한 광범위한 전문 지식이 필요한 복잡한 엔지니어링 프로세스입니다. 설계 단계에서 올바른 기술을 선택하면 수개월의 디버깅 시간과 상당한 재정 자원을 절약할 수 있습니다. 우리는 귀하의 프로젝트에 대해 논의하고, 도면의 제조 가능성을 무료로 분석하고, 배치의 정확한 비용을 계산할 준비가 되어 있습니다.

오늘 저희에게 연락하세요선도적인 기술 전문가로부터 조언을 구하고 상업적인 제안을 요청하세요. 우리는 문서가 포함된 전체 패키지를 통해 3D 모델링부터 완제품 배송까지 전체 작업 주기를 제공합니다.전자 성형 옵션에 대해 자세히 알아보기.