Od systemów zasilania pojazdów nowej generacji, po-urządzenia napędowe dużej mocy w automatyce przemysłowej i wydajne moduły zasilania w centrach danych, za stabilną pracą tych urządzeń, wysokoprądowe płytki drukowane odgrywają kluczową rolę wspierającą. Poniżej zagłębimy się w odpowiednią zawartość płytek drukowanych wysokoprądowych.
Charakterystyka płytek drukowanych wysokoprądowych
Najbardziej znaczącą różnicą między wysokoprądowymi płytkami drukowanymi a zwykłymi płytkami drukowanymi jest ich duża obciążalność prądowa. Grubość folii miedzianej na ogólnych płytkach obwodów drukowanych wynosi zwykle 1 uncję, podczas gdy grubość folii miedzianej na płytkach obwodów drukowanych wysokoprądowych zwykle zaczyna się od 2 uncji i może nawet osiągnąć 20 uncji. Biorąc za przykład zwykłą folię miedzianą o masie 2-uncji, jej pole-przekroju poprzecznego znacznie się zwiększyło, umożliwiając przepływ większego prądu na jednostkę powierzchni. Zgodnie z normą IPC-2152, w określonych warunkach wzrostu temperatury, obciążalność prądowa folii miedzianej jest ściśle związana z jej polem przekroju poprzecznego. Gruba folia miedziana może skutecznie zmniejszyć gęstość prądu, zminimalizować nagrzewanie obwodu i zapewnić stabilną pracę obwodu.
Wysoka wydajność rozpraszania ciepła jest również ważną cechą wysokoprądowych płytek drukowanych. Kiedy przepływa wysoki prąd, obwód nieuchronnie generuje ciepło. Jeśli nie uda się go rozproszyć w odpowiednim czasie, doprowadzi to do wysokiej temperatury podzespołów, obniżenia wydajności, a nawet uszkodzenia. Wysokoprądowe płytki drukowane często wykorzystują materiały o wysokiej przewodności cieplnej, takie jak dodawanie do podłoża wypełniaczy ceramicznych w celu poprawy przewodności cieplnej lub stosowanie materiałów o zaletach naturalnego rozpraszania ciepła, takich jak podłoża aluminiowe. Jednocześnie, rozsądnie projektując strukturę rozpraszania ciepła, na przykład dodając otwory odprowadzające ciepło i układając miedź na dużej powierzchni, można zbudować wydajne kanały rozpraszające ciepło, aby szybko rozproszyć ciepło i utrzymać stabilną temperaturę pracy sprzętu.
Kluczowe punkty projektu
Planowanie układu trasy
Układ linii wysokoprądowych powinien być zgodny z zasadą krótkich i prostych, zmniejszać zagięcie ścieżek transmisji prądu oraz zmniejszać rezystancję i indukcyjność linii. Na przykład w module mocy główna ścieżka prądu od wejścia do wyjścia powinna w jak największym stopniu unikać skrętów i zakrętów, aby zapewnić płynny przepływ prądu. Należy rozsądnie oddzielić różne poziomy prądu w obwodach, aby zapobiec zakłóceniom z obwodów wysokoprądowych do małych obwodów sygnałowych i zapewnić integralność sygnału.
Obliczanie grubości folii miedzianej i szerokości linii
Dokładne obliczenie grubości folii miedzianej i szerokości linii ma kluczowe znaczenie. W zależności od wymagań prądowych i dopuszczalnego wzrostu temperatury projektu obwodu, odpowiednie parametry można obliczyć za pomocą odpowiednich wzorów. Jeśli projekt wymaga wzrostu temperatury nie większej niż 20 stopni i obciążalności prądowej 10 A, wymaganą grubość folii miedzianej i szerokość linii można uzyskać, łącząc wzór z danymi standardowymi IPC-2152. W obwodach napędu silników dużej mocy w okablowaniu obwodu głównego często wykorzystuje się folię miedzianą o grubości większej niż 2 uncje, a szerokość linii zostanie odpowiednio poszerzona, aby zmniejszyć opór i wytwarzanie ciepła.
Konstrukcja z otworem przelotowym
Przelotki, jako kanały łączące różne warstwy obwodów, są szczególnie istotne przy projektowaniu wysokoprądowych płytek drukowanych. Konieczne jest zwiększenie liczby otworów przelotowych i rozsądne ich rozmieszczenie, aby utworzyć gęsty układ przelotek i poprawić zdolność przenoszenia prądu pionowego. Jednocześnie należy upewnić się, że grubość miedziowania przelotki jest wystarczająca i zazwyczaj wymagana jest grubość miedzi większa lub równa 25 μm, aby zapobiec wypaleniu ścianki otworu pod wpływem wysokiego prądu. Na przykład w wielowarstwowych-wysokoprądowych płytkach drukowanych duża liczba miedziowanych otworów przelotowych jest gęsto rozmieszczonych pod elementami mocy, co powoduje skoncentrowane wytwarzanie ciepła, aby szybko przewodzić ciepło do innych warstw i poprawiać rozpraszanie ciepła.
proces produkcyjny
Laminowanie grubej folii miedzianej
Produkcja wysokoprądowych płytek drukowanych najpierw staje przed wyzwaniem związanym z laminowaniem grubą folią miedzianą. Ze względu na grubość folii miedzianej, podczas dociskania folii miedzianej do podłoża wymagana jest precyzyjna kontrola parametrów temperatury, ciśnienia i czasu, aby zapewnić szczelne połączenie folii miedzianej z podłożem, bez uszkodzeń typu pęcherzy czy rozwarstwień. Zaawansowana technologia klejenia próżniowego może usuwać powietrze podczas procesu klejenia, aby zapewnić jakość klejenia, kontrolować jednorodność średniej grubości w bardzo małym zakresie tolerancji i poprawiać ogólną wydajność płytki drukowanej.
Galwanizacja głębokich otworów
Proces galwanizacji w głębokich otworach ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia dobrej przewodności przelotek. Tradycyjny proces galwanizacji jest trudny do zapewnienia jednorodności i grubości miedzi w głębokich otworach grubych płytek drukowanych z folii miedzianej. Technologia galwanizacji głębokich otworów zapewnia równomierne powlekanie miedzią na ścianie otworu poprzez optymalizację formuły roztworu galwanicznego, metody dystrybucji prądu itp., zapewniając, że grubość miedzi w otworze spełnia wymagania dotyczące wysokiej obciążalności prądowej i pozwala uniknąć sytuacji, w której otwory przelotowe stają się wąskimi gardłami w transmisji prądu.
pole aplikacji
nowy pojazd energetyczny
W dziedzinie pojazdów wykorzystujących nową energię wysokoprądowe płytki drukowane są szeroko stosowane w kluczowych komponentach, takich jak ładowarki samochodowe i przetwornice DC-DC. OBC odpowiada za przetwarzanie prądu przemiennego na prąd stały w celu ładowania akumulatora. Podczas pracy prąd jest wysoki, a wysoka zdolność przenoszenia prądu i odprowadzania ciepła przez płytkę drukowaną zapewnia wydajność i bezpieczeństwo ładowania; Przetwornice DC-DC umożliwiają konwersję mocy o różnych poziomach napięcia, a także wykorzystują wysokoprądowe płytki drukowane do stabilnego przesyłania prądu, zapewniając stabilną pracę samochodowych układów elektrycznych.
Automatyka przemysłowa
Serwonapędy dużej mocy, przetwornice częstotliwości i inne urządzenia automatyki przemysłowej wymagają precyzyjnego sterowania pracą silnika, a wysokoprądowe płytki drukowane zapewniają stabilną transmisję mocy. W serwonapędach wysokoprądowe płytki drukowane łączą moduł mocy z obwodem sterującym, skutecznie przesyłając duży prąd, zapewniając szybką reakcję silnika na polecenia, osiągnięcie precyzyjnego sterowania oraz spełnienie-wysokich wymagań dotyczących precyzji i niezawodności produkcji przemysłowej.
Sprzęt energoelektroniczny
Urządzenia energoelektroniczne, takie jak falowniki fotowoltaiczne, zasilacze awaryjne UPS itp., wymagają konwersji i przesyłu energii o dużej-mocy. Falowniki fotowoltaiczne przekształcają prąd stały wytwarzany przez panele słoneczne na prąd przemienny i włączają go do sieci energetycznej. Wysokoprądowe płytki drukowane pomagają im efektywnie obsługiwać wysokie prądy i poprawiają efektywność konwersji energii; UPS zapewnia awaryjne zasilanie sprzętu podczas przerw w dostawie prądu, a wysokoprądowa płytka drukowana zapewnia stabilne zasilanie przy dużych obciążeniach, zapewniając ciągłą pracę krytycznego sprzętu.