Globaalissa trendissä siirtyä aktiivisesti kohti kestävää energiaa, uusi energiateollisuus kukoistaa. Uusista energiaajoneuvoista aurinko- ja tuulivoiman tuotantolaitteisiin monien uusien energiasovellusten ydintä ei voida erottaa avainkomponentista -uusi energiapiirilevy. Vaikka se on vain näennäisesti tavallinen piirilevy, se on välttämätön uusissa energiajärjestelmissä, joissa on monimutkaisia piiriasetelmia ja signaalinsiirtotehtäviä, ja se on perusta uusien energialaitteiden tehokkaan ja vakaan toiminnan varmistamiseksi.
1, alustamateriaali: suorituskyvyn kulmakivi
Uusien energiapiirilevyjen substraattimateriaali on keskeinen niiden suorituskykyä määrittävä tekijä. Perinteisiin piirilevyihin verrattuna uusille energiasovelluksille asetetaan usein tiukemmat ympäristö- ja suorituskykyvaatimukset, joten substraattimateriaalien valinta on erittäin huolellista.
Uusien energiaajoneuvojen alalla monimutkaisen ympäristön, kuten tärinän, korkean lämpötilan ja ajoneuvon käytön aikana syntyvien sähkömagneettisten häiriöiden vuoksi, substraatilla on oltava erinomainen mekaaninen lujuus, korkean lämpötilan kestävyys ja sähköeristys. Epoksilasikankaalla laminoidusta levystä on tullut yleinen valinta uusille energiaajoneuvojen piirilevysubstraateille sen erinomaisen kokonaisvaltaisen suorituskyvyn ansiosta. Se ei vain kestä tiettyä mekaanista rasitusta piirilevyn eheyden varmistamiseksi ajoneuvon tärinän aikana, mutta sillä on myös korkea lasittumislämpötila, joka ylläpitää vakaata sähköistä suorituskykyä korkeissa lämpötiloissa. Esimerkiksi sähköajoneuvojen akunhallintajärjestelmän piirilevyssä FR-4-substraatti voi luotettavasti tukea piiriä varmistaen akun tilan valvonta- ja hallintasignaalien tarkan siirron.
Auringon aurinkosähkön alalla pitkäaikainen-ulkoaltistus, vuorottelevat korkeat ja matalat lämpötilat sekä kosteus edellyttävät, että piirilevyjen substraateilla on hyvä säänkesto ja kemiallinen korroosionkestävyys. Tällä hetkellä on tulossa joitakin erityisiä korkean suorituskyvyn{2}}materiaaleja. Polyimidi (PI) -substraatit kestävät erinomaisesti korkeita ja matalia lämpötiloja, ja ne voivat säilyttää vakauden äärimmäisissä lämpötiloissa -200 - 260 astetta. Samalla niiden erinomainen UV- ja kemikaalienkestävyys tekevät niistä soveltuvia pitkäaikaiseen käyttöön ankarissa ulkoympäristöissä, mikä pidentää tehokkaasti aurinkosähkön tuotantolaitteiden piirilevyjen käyttöikää.
2, rakennesuunnittelu: suorituskyvyn optimoinnin ydin
Uusien energiapiirilevyjen rakennesuunnittelu edellyttää useiden tekijöiden kokonaisvaltaista huomioimista paremman sähköisen suorituskyvyn ja tilankäytön saavuttamiseksi.
Uusien energiaajoneuvojen virtajärjestelmän piirilevyissä käytetään usein monikerroksista levyrakennetta, koska tarve käsitellä suuren-tehon voimansiirtoa ja monimutkaisia ohjaussignaaleja. Lisäämällä kerrosten määrää voidaan saavuttaa monimutkaisempia piiriasetelmia rajoitetussa tilassa, mikä vähentää linjojen risteyksiä ja häiriöitä. Esimerkiksi moottorikäyttöisissä piirilevyissä käytetään yleensä 8 tai jopa useamman kerroksen piirilevyjä. Sisäkerrosta voidaan käyttää teho- ja maakerrosten järjestämiseen, mikä tarjoaa vakaan virtalähteen piirille ja vähentää signaalin häiriöitä; Ulkokerrosta käytetään yhdistämään erilaisten elektronisten komponenttien nastat signaalin sisään- ja ulostulon aikaansaamiseksi. Sillä välin on ratkaisevan tärkeää suunnitella piirin leveys ja etäisyys järkevästi. Suurivirtaisissa siirtolinjoissa linjan leveyttä levennetään sopivasti linjavastuksen vähentämiseksi, energiahäviön ja lämmöntuotannon minimoimiseksi; Nopeilla-signaalilinjoilla linjojen väliä ja pituutta valvotaan tarkasti signaalin eheyden varmistamiseksi ja signaalin heijastumisen ja ylikuulumisen vähentämiseksi.
Hajautetuissa uusissa energiantuotantojärjestelmissä, kuten tuulipuistoissa ja aurinkovoimaloissa, piirilevyt saattavat joutua mukautumaan erilaisiin asennus- ja liitäntävaatimuksiin. Tässä vaiheessa syntyi modulaarinen rakennesuunnittelu. Jaa koko piirilevy useisiin itsenäisiin moduuleihin niiden toimintojen mukaan, ja jokainen moduuli voidaan suunnitella, valmistaa ja testata erikseen ennen kokoamista. Tämä modulaarinen rakenne ei ainoastaan helpota tuotantoa ja huoltoa, vaan mahdollistaa myös moduuliyhdistelmien joustavan säätämisen todellisten käyttöskenaarioiden mukaan, mikä parantaa piirilevyjen monipuolisuutta ja skaalautuvuutta. Esimerkiksi aurinkoinvertterien piirilevysuunnittelussa tulopiiri, invertteripiiri, lähtöpiiri jne. voidaan suunnitella itsenäisiksi moduuleiksi ja sopiva määrä moduuleja ja spesifikaatiot voidaan valita yhdistettäväksi eri tehotasojen invertterivaatimusten mukaan.
3, valmistusprosessi: laadunvarmistus
Uusien energiapiirilevyjen valmistusprosessi vaikuttaa suoraan niiden laatuun ja suorituskykyyn, ja jokaista vaihetta alustan käsittelystä lopputuotteen tarkastukseen on valvottava tarkasti.
Substraatin käsittely on ensimmäinen vaihe valmistuksessa, mukaan lukien leikkaus, poraus ja muut alustalla tehtävät toimenpiteet. Leikkausprosessin aikana tarvitaan korkea-tarkkuusleikkauslaitteisto, joka varmistaa alustan mittojen tarkkuuden ja säätövirheet hyvin pienellä alueella. Porausprosessi on vieläkin kriittisempi. Uusien energiapiirilevyjen suuri määrä läpimeneviä reikiä edellyttää suurta aukon tarkkuutta ja sileitä reikien seinämiä. Edistyksellisellä laserporaustekniikalla on tärkeä rooli tässä prosessissa, sillä sillä voidaan saavuttaa pienten (kuten alle 0,1 mm:n) aukkojen korkea{5}tarkkuustyöstö vaurioittaen reiän seinämää mahdollisimman vähän, mikä on hyödyllistä myöhemmissä galvanoinnissa ja sähköliitännöissä.
Piirien valmistus on yksi valmistuksen ydinprosesseista, ja se valmistuu pääasiassa fotolitografia- ja etsaustekniikoilla. Fotolitografiaprosessin aikana substraatin pinta päällystetään ensin tasaisesti fotoresistillä, ja sitten käytetään korkean-tarkkuuden fotolitografialaitteita valottamaan suunniteltu piirikuvio fotoresistille maskin kautta. Valottamisen jälkeen fotoresistille tehdään kehityskäsittely, jolloin fotoresistikuvio on johdonmukainen piirikuvion kanssa. Seuraavaksi etsaus suoritetaan kuparikalvon poistamiseksi, jota ei ole suojattu fotoresistillä, käyttämällä kemiallista syövytysliuosta, jolloin muodostuu tarkka piiri. Tämä prosessi vaatii erittäin korkeaa ympäristön puhtautta, ja jopa pienet pölyhiukkaset voivat aiheuttaa vikoja, kuten oikosulkuja tai avautuvia virtapiirejä. Siksi valmistuspajat käyttävät yleensä pölytöntä-puhdistuslaitteita varmistaakseen, että litografia- ja etsausprosessit suoritetaan erittäin puhtaassa ympäristössä.
Piirituotannon päätyttyä piirilevylle on suoritettava pintakäsittely sen juotettavuuden ja suojakyvyn parantamiseksi. Yleisiä pintakäsittelyprosesseja ovat tinaruiskutus, kultapinnoitus, kemiallinen nikkelipinnoitus jne. Uusissa energiapiirilevyissä käytetään korkeiden luotettavuusvaatimusten vuoksi laajasti upotuskulta- ja kemiallista nikkelöintiprosesseja. Upotuskultaprosessi voi muodostaa tasaisen kultakerroksen kuparifolion pinnalle. Kullan hyvä johtavuus ja korroosionkestävyys ei vain paranna piirilevyn juotettavuutta, vaan myös estää tehokkaasti kuparikalvon hapettumista ja pidentää piirilevyn käyttöikää; Virtattoman nikkelin kullankäsittelyprosessissa kerrostetaan ensin nikkelikerros kuparifolion pinnalle, jota seuraa kultakerros. Nikkelikerros voi toimia sulkukerroksena estämään kupariatomien diffundoitumista kultakerrokseen, mikä parantaa entisestään piirilevyn luotettavuutta ja vakautta.
Uusi energiapiirilevy fr4 pcb