Uusien energiaajoneuvojen voimajärjestelmästä teollisuusautomaation suuritehoisiin{0}}käyttölaitteisiin ja tehokkaisiin palvelinkeskusten tehomoduuleihin, näiden laitteiden vakaan toiminnan takana suurivirtaiset painetut piirilevyt ovat avainasemassa. Alla perehdymme suurvirtaisten piirilevyjen asiaankuuluvaan sisältöön.
Suurvirtapiirilevyjen ominaisuudet
Merkittävin ero suurvirtaisten piirilevyjen ja tavallisten piirilevyjen välillä on niiden vahva virrankestävyys. Kuparikalvon paksuus yleisillä piirilevyillä on yleensä 1 unssi, kun taas kuparikalvon paksuus suurvirtapiireillä olevilla piirilevyillä alkaa yleensä 2 unssista ja voi jopa saavuttaa 20 unssia. Kun otetaan esimerkkinä tavallinen 2-unssin kuparikalvo, sen poikkipinta-ala on kasvanut merkittävästi, mikä mahdollistaa suuremman virran kulkemisen pinta-alayksikköä kohti. IPC-2152 standardin mukaan tietyissä lämpötilan nousuolosuhteissa kuparifolion virrankantokyky on läheisessä suhteessa sen poikkileikkauspinta-alaan. Paksu kuparikalvo voi vähentää tehokkaasti virrantiheyttä, minimoi piirin lämmityksen ja varmistaa piirin vakaan toiminnan.
Korkea lämmönpoistokyky on myös tärkeä ominaisuus suurivirtaisille painetuille piirilevyille. Kun suuri virta kulkee läpi, piiri tuottaa väistämättä lämpöä. Jos sitä ei voida hajottaa ajoissa, se johtaa komponenttien korkeaan lämpötilaan, suorituskyvyn heikkenemiseen ja jopa vaurioihin. Suurvirran painetuissa piirilevyissä käytetään usein korkean lämmönjohtavuuden materiaaleja, kuten keraamisten täyteaineiden lisäämistä alustaan lämmönjohtavuuden parantamiseksi tai materiaaleja, joilla on luonnollisen lämmönpoistoetuja, kuten alumiinisubstraatteja. Samanaikaisesti suunnittelemalla lämmönpoistorakenne järkevästi, kuten lisäämällä lämmönpoistoreikiä ja asettamalla kuparia suurelle alueelle, voidaan rakentaa tehokkaita lämmönpoistokanavia, jotka poistavat nopeasti lämpöä ja ylläpitävät laitteen vakaan käyttölämpötilan.
Suunnittelun avainkohdat
Reitin suunnittelu
Suurvirtajohtojen sijoittelun tulee noudattaa lyhyen ja suoran periaatetta, vähentää virransiirtoreittien taipumista ja alentaa linjojen resistanssia ja induktanssia. Esimerkiksi tehomoduulissa päävirran reitin tulosta lähtöön tulee välttää käänteitä mahdollisimman paljon tasaisen virrankulun varmistamiseksi. Piirien eri virtatasot on erotettava kohtuudella erillään suurivirtapiireistä pienille signaalipiireille aiheutuvien häiriöiden estämiseksi ja signaalin eheyden varmistamiseksi.
Kuparikalvon paksuuden ja viivan leveyden laskeminen
Kuparikalvon paksuuden ja viivan leveyden tarkka laskeminen on ratkaisevan tärkeää. Nykyisten kantovaatimusten ja piirirakenteen sallitun lämpötilan nousun mukaan sopivat parametrit voidaan laskea asianmukaisilla kaavoilla. Jos suunnittelu vaatii korkeintaan 20 asteen lämpötilan nousua ja 10A virrankantokykyä, vaadittu kuparikalvon paksuus ja viivan leveys voidaan saada yhdistämällä kaava IPC-2152-standarditietoihin. Suuritehoisissa moottorikäyttöpiireissä pääpiirin johdotuksessa käytetään usein kuparikalvoa, jonka paksuus on yli 2 unssia, ja linjan leveyttä levennetään vastaavasti vastuksen ja lämmöntuoton vähentämiseksi.
Läpi reiän suunnittelu
Eri piirikerroksia yhdistävinä kanavina Viat ovat erityisen kriittisiä suurvirtaisten piirilevyjen suunnittelussa. Läpivientireikien määrää on lisättävä ja niitä on jaettava järkevästi, jotta muodostuu tiivis läpivientijoukko ja parannetaan pystyvirran siirtokykyä. Samanaikaisesti varmista, että läpiviennin kuparipinnoituspaksuus on riittävä, mikä edellyttää yleensä kuparin paksuutta, joka on suurempi tai yhtä suuri kuin 25 μm, jotta vältetään reiän seinämän palaminen suurella virralla. Esimerkiksi monikerroksisissa suurvirtapainetuissa piirilevyissä suuri määrä kuparilla päällystettyjä läpivientireikiä on sijoitettu tiiviisti tehokomponenttien alle ja tuottaa lämpöä väkevästi johtamaan lämpöä nopeasti muihin kerroksiin ja tehostamaan lämmön hajoamista.
valmistusprosessi
Paksu kuparifoliolainointi
Suurvirtaisten piirilevyjen valmistus kohtaa ensin paksun kuparifoliolaminoinnin haasteen. Kuparikalvon paksuudesta johtuen lämpötilan, paineen ja aikaparametrien tarkka säätö vaaditaan, kun sitä painetaan alustaan, jotta kuparifolion ja alustan välinen tiivis sidos voidaan varmistaa ilman vikoja, kuten kuplia tai delaminaatiota. Kehittynyt alipaineliitostekniikka voi poistaa ilmaa liimausprosessin aikana varmistaakseen sidoslaadun, ohjatakseen keskipaksuuden tasaisuutta erittäin pienellä toleranssialueella ja parantaakseen piirilevyn yleistä suorituskykyä.
Syvän reiän galvanointi
Syvän reiän galvanointiprosessi on ratkaiseva läpivientien hyvän johtavuuden varmistamiseksi. Perinteisellä galvanointiprosessilla on vaikea varmistaa kuparipinnoituksen tasaisuutta ja paksuutta paksujen kuparifoliopiirilevyjen syvissä reikissä. Syväreikäsähköpinnoitusteknologialla saavutetaan tasainen kuparipinnoitus reiän seinämään optimoimalla pinnoitusratkaisun kaava, virranjakomenetelmä jne., varmistaen, että reiän kuparin paksuus täyttää korkean virrankestävyyden vaatimukset ja välttäen läpimenevien reikien muodostumista pullonkauloihin virransiirrossa.
sovelluskenttään
uusi energiaajoneuvo
Uusien energiaajoneuvojen alalla suurivirtaisia painettuja piirilevyjä käytetään laajalti avainkomponenteissa, kuten autolatureissa ja DC{0}}DC-muuntimissa. OBC on vastuussa vaihtovirran muuntamisesta tasavirraksi akun lataamiseksi. Käytön aikana virta on korkea, ja painetun piirilevyn korkea virransiirto- ja lämmönpoistokyky varmistaa lataustehokkuuden ja -turvallisuuden; DC-DC-muuntimet mahdollistavat eri jännitetasojen tehonmuunnoksen, ja ne käyttävät myös suurvirtaisia painettuja piirilevyjä virran vakaaseen siirtämiseen, mikä varmistaa autojen sähköjärjestelmien vakaan toiminnan.
Teollisuusautomaatio
Suurtehoiset servokäytöt, taajuusmuuttajat ja muut teollisuusautomaation laitteet vaativat moottorin toiminnan tarkan ohjauksen, ja korkeavirtaiset piirilevyt tarjoavat vakaan voimansiirron. Servokäytöissä suurvirtainen piirilevy yhdistää tehomoduulin ja ohjauspiirin siirtäen tehokkaasti suurta virtaa, varmistaen moottorin nopean reagoinnin komentoihin, saavuttaen tarkan ohjauksen ja täyttäen teollisuustuotannon korkeat -tarkkuus- ja luotettavuusvaatimukset.
Tehoelektroniikkalaitteet
Tehoelektroniikkalaitteet, kuten aurinkosähköinvertterit, UPS:n keskeytymättömät virtalähteet jne., sisältävät suuren-tehon energian muuntamisen ja siirron. Aurinkosähköinvertterit muuntavat aurinkopaneelien tuottaman tasavirran vaihtovirraksi ja integroivat sen sähköverkkoon. Suurvirtapiirilevyt auttavat niitä käsittelemään tehokkaasti suuria virtoja ja parantavat energian muunnostehokkuutta; UPS tarjoaa hätävirtaa laitteille sähkökatkojen aikana, ja korkeavirtainen piirilevy varmistaa vakaan virransyötön suurilla kuormituksilla ja varmistaa kriittisten laitteiden jatkuvan toiminnan.