От систем питания новых энергетических транспортных средств до приводов высокой-мощности в промышленной автоматизации и эффективных силовых модулей в центрах обработки данных, в обеспечении стабильной работы этих устройств ключевую вспомогательную роль играют сильноточные печатные платы. Ниже мы углубимся в соответствующее содержание сильноточных печатных плат.
Характеристики сильноточных печатных плат
Наиболее существенным различием между сильноточными печатными платами и обычными печатными платами является их высокая пропускная способность по току. Толщина медной фольги на обычных печатных платах обычно составляет 1 унцию, тогда как толщина медной фольги на сильноточных печатных платах обычно начинается от 2 унций и может даже достигать 20 унций. Если взять в качестве примера обычную медную фольгу весом 2-унции, то ее площадь поперечного-сечения значительно увеличилась, что позволяет пропускать больший ток на единицу площади. Согласно стандарту IPC-2152, при определенных условиях повышения температуры допустимая нагрузка медной фольги по току тесно связана с площадью ее поперечного сечения. Толстая медная фольга может эффективно снизить плотность тока, минимизировать нагрев цепи и обеспечить стабильную работу схемы.
Высокая теплоотдача также является важной характеристикой сильноточных печатных плат. При прохождении большого тока в цепи неизбежно выделяется тепло. Если его не удастся рассеять своевременно, это приведет к высокой температуре компонентов, снижению производительности и даже повреждению. В сильноточных печатных платах часто используются материалы с высокой теплопроводностью, например, добавление керамических наполнителей к подложке для улучшения теплопроводности или использование материалов с естественными преимуществами рассеивания тепла, таких как алюминиевые подложки. В то же время, разумно спроектировав структуру отвода тепла, например, добавив отверстия для отвода тепла и проложив медь на большой площади, можно построить эффективные каналы отвода тепла для быстрого рассеивания тепла и поддержания стабильной рабочей температуры оборудования.
Ключевые моменты дизайна
Планирование маршрута
Расположение сильноточных линий должно соответствовать принципу коротких и прямых, уменьшать изгиб путей передачи тока, снижать сопротивление и индуктивность линий. Например, в силовом модуле основной путь тока от входа к выходу должен максимально избегать изгибов и поворотов, чтобы обеспечить плавное протекание тока. Цепи с разными уровнями тока должны быть разумно разделены, чтобы предотвратить помехи от сильноточных цепей к слабым сигнальным цепям и обеспечить целостность сигнала.
Расчет толщины медной фольги и ширины линии
Точный расчет толщины медной фольги и ширины линии имеет решающее значение. В соответствии с требованиями к токопроводимости и допустимым превышением температуры схемы соответствующие параметры можно рассчитать по соответствующим формулам. Если конструкция требует повышения температуры не более 20 градусов и допустимой нагрузки по току 10 А, необходимую толщину медной фольги и ширину линии можно получить, объединив формулу с данными стандарта IPC-2152. В цепях привода двигателя большой мощности в проводке главной цепи часто используется медная фольга толщиной более 2 унций, а ширина линии соответственно увеличивается для уменьшения сопротивления и выделения тепла.
Конструкция со сквозным отверстием
Переходные отверстия, как каналы, соединяющие разные уровни схемы, особенно важны при проектировании сильноточных печатных плат. Необходимо увеличить количество переходных отверстий и разумно распределить их, чтобы сформировать плотный массив переходных отверстий и улучшить способность вертикальной передачи тока. В то же время убедитесь, что толщина медного покрытия переходного отверстия достаточна; обычно требуется толщина меди не менее 25 мкм, чтобы предотвратить выгорание стенки отверстия под действием сильного тока. Например, в многослойных сильноточных печатных платах большое количество сквозных отверстий с медным покрытием плотно расположены под силовыми компонентами с концентрированным выделением тепла для быстрой передачи тепла к другим слоям и улучшения рассеивания тепла.
производственный процесс
Ламинирование толстой медной фольгой
Производство сильноточных печатных плат в первую очередь сталкивается с проблемой ламинирования толстой медной фольги. Из-за толщины медной фольги требуется точный контроль параметров температуры, давления и времени при прижимании ее к подложке, чтобы обеспечить плотное соединение медной фольги с подложкой без дефектов, таких как пузыри или расслоения. Усовершенствованная технология вакуумной сварки позволяет удалять воздух во время процесса склеивания, чтобы обеспечить качество склеивания, контролировать однородность средней толщины в очень небольшом диапазоне допусков и улучшить общие характеристики печатной платы.
Гальваническое покрытие глубоких отверстий
Процесс гальванического покрытия глубоких отверстий имеет решающее значение для обеспечения хорошей проводимости переходных отверстий. Традиционный процесс гальванического покрытия трудно обеспечить однородность и толщину медного покрытия в глубоких отверстиях печатных плат из толстой медной фольги. Технология гальванического покрытия глубоких отверстий обеспечивает равномерное меднение на стенке отверстия за счет оптимизации формулы гальванического раствора, метода распределения тока и т. д., гарантируя, что толщина меди в отверстии соответствует требованиям высокой пропускной способности по току, и не допуская превращения сквозных отверстий в узкие места для передачи тока.
область применения
новый энергетический автомобиль
В области транспортных средств на новых источниках энергии сильноточные печатные платы широко используются в ключевых компонентах, таких как автомобильные зарядные устройства и преобразователи постоянного-постоянного тока. OBC отвечает за преобразование мощности переменного тока в мощность постоянного тока для зарядки аккумулятора. Во время работы ток высокий, а высокая токовая проводимость и теплоотдача печатной платы обеспечивают эффективность и безопасность зарядки; Преобразователи постоянного тока-постоянного тока обеспечивают преобразование мощности различных уровней напряжения, а также используют сильноточные печатные платы для стабильной передачи тока, обеспечивая стабильную работу автомобильных электрических систем.
Промышленная автоматизация
Мощные сервоприводы, преобразователи частоты и другое оборудование промышленной автоматизации требуют точного управления работой двигателя, а сильноточные печатные платы обеспечивают стабильную передачу энергии. В сервоприводах плата сильноточной печатной платы соединяет силовой модуль и схему управления, эффективно передавая большой ток, обеспечивая быструю реакцию двигателя на команды, обеспечивая точное управление и отвечая требованиям высокой-точности и высокой надежности промышленного производства.
Силовое электронное оборудование
Силовые электронные устройства, такие как фотоэлектрические инверторы, источники бесперебойного питания ИБП и т. д., предусматривают преобразование и передачу энергии высокой-мощности. Фотоэлектрические инверторы преобразуют постоянный ток, генерируемый солнечными панелями, в переменный ток и интегрируют его в электросеть. Сильноточные печатные платы помогают им эффективно справляться с большими токами и повышают эффективность преобразования энергии; ИБП обеспечивает аварийное питание оборудования при перебоях в электроснабжении, а сильноточные печатные платы платы обеспечивают стабильное электропитание при высоких нагрузках, обеспечивая непрерывную работу ответственного оборудования.