超薄板
關(guān)注創(chuàng)建者：航空材料學(xué)報(bào)期刊 創(chuàng)建時(shí)間：2021-06-24
超薄板的實(shí)例教程
結(jié)果展示
以 3.6 J/mm的激光焊熱輸入對(duì)尺寸為100 mm×50 mm的0.07 mm超薄板試樣的波浪變形進(jìn)行模擬計(jì)算，將相應(yīng)算例面外變形云圖中焊縫附近的小波浪變形個(gè)數(shù)與激光焊實(shí)驗(yàn)觀測(cè)所得波形個(gè)數(shù)進(jìn)行對(duì)比，如圖1所示。在模擬云圖中將焊縫線鄰近的交錯(cuò)分布的綠色區(qū)域（有較大面外變形產(chǎn)生的位置）視為波浪小鼓凸，以凸起個(gè)數(shù)作為波浪變形的計(jì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可以發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)（20）與模擬（19）得到的波形個(gè)數(shù)大致相近，說明數(shù)值模型能夠合理反映超薄板的激光焊波浪變形現(xiàn)象。
(a) 模擬變形云圖
(b) 模擬結(jié)果（1/2模型試樣）
(c) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果（整體試樣）
圖1 焊后超薄板面外波浪變形的計(jì)算結(jié)果
研究碾壓輪直徑大小對(duì)100 mm×50 mm的0.07 mm超薄板試樣的波浪變形的控制效果，對(duì)比不同直徑的滾軸碾壓以及之前無碾壓算例中超薄板的波浪變形可以發(fā)現(xiàn)，隨焊碾壓可以使超薄板焊后整體面外變形幅度降低，由原來的0.46 mm下降至0.25 mm。碾壓輪直徑的增加會(huì)使焊縫處的波浪變形得到更充分的消除，在大直徑算例中較長(zhǎng)焊縫處的面外波浪變形高度差被控制在0.002 mm之內(nèi)，基本接近平直。
展開 文章名稱《Tearing failure of ultra-thin sheet-metal involving size effect in blanking process: Analysis based on modified GTN model》
DOI：10.1016/j.ijmecsci.2017.08.028
在超薄板沖裁過程中，傳統(tǒng)的損傷理論正面臨挑戰(zhàn)。經(jīng)典GTN模型認(rèn)為，材料斷裂主要源于微孔的形核、長(zhǎng)大與聚合，因此它更適合描述以拉伸三軸應(yīng)力為主導(dǎo)的韌性斷裂。但這篇文章研究的對(duì)象是厚度僅0.084 mm的AISI 440B超薄不銹鋼板。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這類材料在沖裁時(shí)并沒有表現(xiàn)出典型的“微孔充分長(zhǎng)大后再斷裂”的特征，而是呈現(xiàn)出更明顯的撕裂失效與剪切主導(dǎo)破壞特征。也就是說，當(dāng)板厚進(jìn)入超薄尺度后，傳統(tǒng)GTN模型已經(jīng)難以完整解釋實(shí)際斷裂機(jī)制。
針對(duì)這一問題，作者構(gòu)建了一套可概括為CMSG-GTN的分析框架：一方面，在傳統(tǒng)GTN模型基礎(chǔ)上引入剪切損傷變量，用于表征低應(yīng)力三軸度條件下的剪切主導(dǎo)失效；另一方面，將機(jī)制型應(yīng)變梯度理論引入有限元分析，以刻畫超薄板在微尺度下顯著存在的尺寸效應(yīng)。前者解決了“傳統(tǒng)GTN不擅長(zhǎng)描述剪切斷裂”的問題，后者解決了“常規(guī)塑性理論忽略微尺度強(qiáng)化”的問題。換句話說，作者不是簡(jiǎn)單修補(bǔ)GTN模型，而是把“剪切損傷”和“尺寸效應(yīng)”同時(shí)納入同一框架中，用來解釋超薄板沖裁中的真實(shí)失效過程。
在實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果上，這篇文章給出了幾個(gè)很有價(jià)值的結(jié)論。首先，超薄板沖裁斷口可以分為彎曲區(qū)、光亮區(qū)和斷裂區(qū)，且對(duì)稱面比自由面更早發(fā)生斷裂，說明裂紋并不是均勻萌生的，而具有明顯的空間優(yōu)先位置。其次，SEM觀察和數(shù)值模擬都表明，雖然斷口附近能夠看到微孔，但這些微孔尺寸較小、發(fā)展有限，并未達(dá)到主導(dǎo)斷裂的程度；真正推動(dòng)失效的是剪切損傷的快速積累。
展開 圖1 超高精密3D打印機(jī)
均熱板在電子設(shè)備，如數(shù)據(jù)中心服務(wù)器、高性能計(jì)算系統(tǒng)、電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)及5G智能手機(jī)等，應(yīng)用前景非常廣闊。超薄/柔性均熱板具有超薄、柔性及高效散熱的特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)智能手機(jī)領(lǐng)域有43億元市場(chǎng)規(guī)模。
目前聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室正致力于高性能超薄/柔性均熱板技術(shù)創(chuàng)新性研發(fā)，追求打造更薄、更輕且傳熱性能更好的產(chǎn)品，如圖2-3所示。
圖2 超薄均熱板
圖3 超薄柔性均熱板
同時(shí)也正在積極研制硅基及陶瓷均熱板，如圖4所示，旨在擴(kuò)展均熱板產(chǎn)品系列，以滿足多樣化的市場(chǎng)需求。 研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用了先進(jìn)的3D打印技術(shù)，精確控制吸液芯與支撐柱多孔管芯結(jié)構(gòu)的一體成型。 這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)確保了吸液芯的卓越散熱效果，能大幅度提升了產(chǎn)品的散熱性能。 同時(shí)還引入了表面金屬化處理，不僅確保產(chǎn)品具有出色的穩(wěn)定性，還賦予了產(chǎn)品抗老化、耐腐蝕等顯著特點(diǎn)。 通過這一系列的技術(shù)革新及設(shè)計(jì)優(yōu)化，聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室致力于引領(lǐng)行業(yè)潮流，為客戶提供更優(yōu)質(zhì)、更前沿的產(chǎn)品和服務(wù)。
圖4 硅基均熱板和陶瓷均熱板
微通道散熱器因其卓越的熱管理性能，在相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，尤其在軍事、航空和航天領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的報(bào)告預(yù)測(cè)，該市場(chǎng)規(guī)模有望在2025年增長(zhǎng)到67億元人民幣。目前聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室正研制的微通道散熱器，如圖5所示，基底采用易與芯片集成的硅片與陶瓷材料，具備高效散熱、制備工藝簡(jiǎn)單、低流動(dòng)阻力、流量分配均勻及耐腐蝕等特點(diǎn)。所研制的微通道散熱器，針對(duì)高功率密度電子設(shè)備日益增長(zhǎng)的散熱需求，能有效解決芯片封裝時(shí)由于溫度差導(dǎo)致芯片脫焊、熱應(yīng)力集中等問題，為電子設(shè)備和系統(tǒng)提供持久穩(wěn)定的散熱保障。
展開 基于相變?cè)淼母咝崞骷鶡?em>板（Vapor Chamber，VC）能夠?qū)狳c(diǎn)處的熱量快速均勻地傳遞出來，在各個(gè)品牌的手機(jī)中得到了越來越廣的應(yīng)用。然而，隨著設(shè)備功率密度的提高和手機(jī)超薄化帶來的內(nèi)部空間的不斷減小，業(yè)內(nèi)對(duì)高性能超薄均熱板（VC）的需求越來越迫切，而其研發(fā)難度也越來越大。
均熱板內(nèi)部通過工質(zhì)蒸發(fā)、輸運(yùn)與冷凝的相變循環(huán)實(shí)現(xiàn)熱量的快速傳遞。針對(duì)均熱板內(nèi)部的毛細(xì)蒸發(fā)過程，鐘敏霖教授團(tuán)隊(duì)利用激光方法在銅片上制備出具有三級(jí)毛細(xì)路徑的超吸液復(fù)合微納結(jié)構(gòu)表面，克服了薄液膜與低流速之間的固有矛盾，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)可控的大面積3D薄液膜蒸發(fā)，大大提高了表面蒸發(fā)效率。該蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)了一個(gè)太陽光直射下3.33 kg·m-2·h-1的雙面光熱水蒸發(fā)效率，同時(shí)展現(xiàn)了優(yōu)異的電熱蒸發(fā)效率和蒸發(fā)冷卻性能。該蒸發(fā)表面制備過程相對(duì)簡(jiǎn)單可控、重復(fù)性高、可工程化批量制備，能夠集成到多種能源系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景蒸發(fā)功能，具有廣泛的應(yīng)用潛力。
02
成果掠影
近日，清華大學(xué)材料學(xué)院鐘敏霖教授課題組利用激光微納制造方法，制備出具有高光熱蒸發(fā)效率的高效薄液膜蒸發(fā)表面，并進(jìn)一步提出復(fù)合構(gòu)型超薄吸液芯結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)目前國(guó)際最薄之一（0.22mm）的智能手機(jī)高效散熱超薄均熱板（VC）的全激光制備。隨著5G智能手機(jī)厚度的不斷減少，均熱板厚度和內(nèi)部空間也不斷壓縮。理論計(jì)算表明，當(dāng)均熱板內(nèi)空腔厚度降低到0.3mm時(shí)，氣液傳輸阻力將顯著增加，超薄均熱板（VC）的傳熱性能極度劣化，因此，制備散熱性能良好的0.3mm均熱板面臨很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。
展開 電路板是電子元器件的支撐體。主要由焊盤、過孔、安裝孔、導(dǎo)線、元器件、接插件、填充、電氣邊界等組成，電路板使電路迷你化、直觀化，對(duì)于固定電路的批量生產(chǎn)和優(yōu)化用電器布局起重要作用。
電路板(Printed Circuit Board，簡(jiǎn)稱PCB)，又稱線路板、PCB板、鋁基板、高頻板、超薄線路板、超薄電路板、印刷(銅刻蝕技術(shù))電路板等，是重要的電子部件，是電子元件的支撐體，是電子元器件線路連接的提供者。
傳統(tǒng)的電路板，采用印刷蝕刻阻劑的工法，做出電路的線路及圖面，因此被稱為印刷電路板或印刷線路板。由于電子產(chǎn)品不斷微小化跟精細(xì)化，目前大多數(shù)的電路板都是采用貼附蝕刻阻劑(壓膜或涂布)，經(jīng)過曝光顯影后，再以蝕刻做出電路板。選購米思米電路板https://www.misumi.com.cn/seojingtai/dianluban.html
電路板中包含哪些元件：
1.電阻
電阻器不僅是PCB中使用的基本元件，也是一些最簡(jiǎn)單易懂的元件。電阻器的功能是通過以熱量的形式主動(dòng)耗散或分散功率來減少流過PCB的電流。電阻器由多種材料制成，有幾種不同的類型。
2.電容器
除了電阻器，電容器是印刷電路板上的另一個(gè)典型組件。在大多數(shù)情況下，電阻器的數(shù)量超過它們。它們的功能是暫時(shí)保持電子電荷，并在電路的任何部分需要電源時(shí)釋放電荷。
3.電感
電感器是電路板無源線性元件的三個(gè)成員之一，另外兩個(gè)是電容器和電阻器，電感器也主要用于在其中儲(chǔ)存能量，但它們通過產(chǎn)生磁場(chǎng)來儲(chǔ)存能量，而電容器用于儲(chǔ)存能量能量是通過使用靜電獲得的。
4.電位器
電位器基本上是簡(jiǎn)單電阻器的高級(jí)形式。簡(jiǎn)單的電阻器具有固定的電阻值。但是，可以根據(jù)需要更改電位器的電阻值。
展開 
超薄板的最新內(nèi)容
也就是說，尺寸效應(yīng)并不只是讓材料“更強(qiáng)”，而是會(huì)改變局部變形與失效方式，使超薄板更容易在狹窄剪切帶內(nèi)發(fā)生撕裂。這一點(diǎn)非常關(guān)鍵，因?yàn)樗f明：超薄板沖裁中的斷裂機(jī)理，并不是傳統(tǒng)厚板沖裁機(jī)理的簡(jiǎn)單縮小版，而是一種隨著尺度下降而發(fā)生機(jī)制轉(zhuǎn)變的新問題。
推薦這個(gè)文章主要有三點(diǎn)原因：第一，在研究超薄板、微成形和微沖裁問題時(shí)，不能再機(jī)械套用傳統(tǒng)GTN模型，必須重視剪切主導(dǎo)損傷機(jī)制。
同時(shí)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室正開展高性能超薄均熱板、超薄柔性均熱板、陶瓷微通道散熱器、硅基微通道散熱器、硅基均熱板及陶瓷均熱板的研制，產(chǎn)品可廣泛運(yùn)用于5G微型基站、便攜式移動(dòng)設(shè)備及相控雷達(dá)等領(lǐng)域。除此之外，聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室還在積極探索利用3D打印技術(shù)研制微流控芯片，以實(shí)現(xiàn)高均一性、高通量載藥微球的制備。
碳元科技主要從事高導(dǎo)熱人工石墨膜、超薄熱管和超薄均熱板等散熱材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，主要應(yīng)用于智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等消費(fèi)電子產(chǎn)品。
（8）深圳壘石
深圳壘石成立于2012年11月，主要從事電子產(chǎn)品散熱材料的研發(fā)生產(chǎn)和銷售，主要產(chǎn)品包括人工石墨散熱膜、熱管、均溫板等，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、筆記本電腦、智能家居、智能手表等消費(fèi)電子產(chǎn)品。
理論計(jì)算表明，當(dāng)均熱板內(nèi)空腔厚度降低到0.3mm時(shí)，氣液傳輸阻力將顯著增加，超薄均熱板（VC）的傳熱性能極度劣化，因此，制備散熱性能良好的0.3mm均熱板面臨很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。
電路板(Printed Circuit Board，簡(jiǎn)稱PCB)，又稱線路板、PCB板、鋁基板、高頻板、超薄線路板、超薄電路板、印刷(銅刻蝕技術(shù))電路板等，是重要的電子部件，是電子元件的支撐體，是電子元器件線路連接的提供者。
傳統(tǒng)的電路板，采用印刷蝕刻阻劑的工法，做出電路的線路及圖面，因此被稱為印刷電路板或印刷線路板。
薄板電鍍時(shí)需要拉直：
0.4～0.6mm 超薄多層板作板面電鍍和圖形電鍍時(shí)應(yīng)制作特殊的夾輥，在自動(dòng)電鍍線上的飛巴上夾上薄板后，用一條圓棍把整條飛巴上的夾輥串起來，從而拉直輥上所有的板子，這樣電鍍后的板子就不會(huì)變形。
若無此措施，經(jīng)電鍍二三十微米的銅層后，薄板會(huì)彎曲，而且難以補(bǔ)救。
6.
目前薄和超薄的多層板所用覆銅板介質(zhì)厚度為 0.02~0.127mm。
7）要求基板材料具有優(yōu)良的厚度均勻性及平整度
滿足特性阻抗及自動(dòng)化工藝的需求。
8）要求基板材料具有優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性能
基板材料良好的熱傳導(dǎo)性能，可以提高基板材料、電子元器件以及整個(gè)電子儀器設(shè)備的可靠性及壽命。
：bismaleimide/triazine/epoxide woven glass fabric copper-clad lamimates
47、環(huán)氧合成纖維布覆銅箔板：epoxide synthetic fiber fabric copper-clad laminates
48、聚四乙烯玻璃纖維覆銅箔板：teflon/fiber glass copper-clad laminates
49、超薄型層壓板
FMM是將數(shù)千萬個(gè)微米大小的超細(xì)微孔密密麻麻地打入的超薄金屬板。其作用是，在OLED生產(chǎn)過程中，幫助紅、綠、藍(lán)(RGB)有機(jī)物沉積在基板上的精確位置上。
日本企業(yè)采用蝕刻方式，將化學(xué)物質(zhì)流入金屬板上產(chǎn)生圖案，而Doutlet UOS則利用將電流入金屬性溶液中來形成圖案的電鑄鍍金方式。
超薄板指的是厚度低于0.1 mm的板材，主要應(yīng)用于生物工程、航空航天、新能源等領(lǐng)域。其剛度較低，在焊接制備過程中更易發(fā)生失穩(wěn)變形。目前研究中針對(duì)厚度0.1 mm以下超薄板焊后面外波浪變形的相關(guān)機(jī)理和控制方案的研究較少。
