2025-10-21
Στην εποχή των ηλεκτρικών οχημάτων, των συστημάτων ανανεώσιμης ενέργειας και του βιομηχανικού αυτοματισμού,Πίνακες κυκλωμάτων υψηλής ισχύος για ηλεκτρονικές συσκευές που μπορούν να χειριστούν ακραία ρεύματα χωρίς υπερθέρμανση ή βλάβηΤα βαριά PCB χαλκού που ορίζονται από στρώματα χαλκού 3oz (105μm) ή παχύτερα είναι η λύση.απορροφή θερμότητας αποτελεσματικά (θερμική αγωγιμότητα του χαλκού)Η παγκόσμια αγορά PCB βαρέος χαλκού αναμένεται να αυξηθεί με CAGR 8,3% έως το 2030, με την ώθηση της ζήτησης από κινητήρες EV, ηλιακούς μετατροπείς,και στρατιωτικό εξοπλισμό.
Αυτός ο ολοκληρωμένος οδηγός αναλύει τις βασικές αρχές σχεδιασμού, τις στρατηγικές θερμικής διαχείρισης και τις προηγμένες τεχνικές για τα βαριά PCB χαλκού.και τις βέλτιστες πρακτικές του κλάδου , εξοπλίζει τους μηχανικούς και τους σχεδιαστές για να δημιουργήσουν αξιόπιστες πλακέτες υψηλής απόδοσης για εφαρμογές υψηλού ρεύματος.
Βασικά συμπεράσματα
1Το πάχος του χαλκού είναι κρίσιμο: το χαλκό των 3 ουγκών (105 μm) μεταφέρει 2 φορές περισσότερο ρεύμα από το 1 ουγκών (35 μm) και μειώνει την αύξηση της θερμότητας κατά 40% για το ίδιο πλάτος ίχνη.
2Το πλάτος των ίχνη ακολουθεί τα πρότυπα IPC: Χρησιμοποιήστε τον τύπο IPC-2221 (ή ηλεκτρονικούς υπολογιστές) για το μέγεθος των ίχνη· για παράδειγμα, ένα ίχνος χαλκού 2 ουγκιάς χρειάζεται πλάτος 20 mil για 5A (κανόνας 500 κυκλικών mils / amp).
3.Η θερμική διαχείριση δεν είναι διαπραγματεύσιμη: συνδυάστε θερμικούς διαδρόμους (0,2·0,4 mm διάμετρος), υλικά υψηλής θερμικής αγωγιμότητας (MCPCBs) και απορροφητές θερμότητας για να διατηρήσετε τις θερμοκρασίες < 125 °C.
4.Προβλήματα κατασκευαστικότητας: Αποφύγετε υπερβολικά παχύ χαλκό (≥ 10oz) χωρίς εισροή του προμηθευτή, μπορεί να προκαλέσει προβλήματα στρώσης.
5Οι προηγμένες τεχνικές αυξάνουν τις επιδόσεις: Οι βαμβικές μπάρες μειώνουν την επαγωγικότητα κατά 30%, ενώ οι πολυστρωτικές σχεδιασμοί διανέμουν το ρεύμα ομοιόμορφα σε 4 ∙ 12 στρώματα.
Κατανοή των PCB βαρέος χαλκού
Τι είναι ένα βαρύ PCB χαλκού;
Ένα βαρύ χαλκό PCB ορίζεται από τα παχύτερα στρώματα χαλκού του ∆3oz (105μm) ή περισσότερο σε σύγκριση με τα τυποποιημένα PCB (1oz/35μm ή 2oz/70μm).
α.Μεταφέρει υψηλά ρεύματα (50A ̇ 500A) χωρίς υπερβολική θερμότητα.
β.Διασκορπίζει θερμότητα 3×5 φορές ταχύτερα από τα συμβατικά PCB.
c. Αντιστέκονται σε μηχανικές πιέσεις (π.χ. δονήσεις σε ηλεκτρικά οχήματα) και θερμικούς κύκλους.
Βασικά κριτήρια ορισμού
Κριτήρια | Προδιαγραφές |
---|---|
Δάχος χαλκού | ≥3oz (105μm), έως και 20oz (700μm) για ακραίες εφαρμογές (π.χ. στρατιωτικές). |
Δυνατότητα μεταφοράς ρεύματος | 50A500A (διαφέρει ανάλογα με το πλάτος, το πάχος και την ψύξη των ίχνη). |
Θερμική αγωγιμότητα | 401 W/mK ( χαλκός) · υπερβαίνει κατά πολύ το FR4 (0,3 W/mK) και το αλουμίνιο (237 W/mK). |
Βασικά πρότυπα | IPC-2221 (μεγέθυνση ίχνη), IPC-2152 (έξοδος ρεύματος έναντι αύξησης θερμότητας), IPC-610 (ποιότητα). |
Βασικά πλεονεκτήματα των PCB βαρέος χαλκού
Τα PCB βαρέος χαλκού ξεπερνούν τα τυποποιημένα PCB σε σενάρια υψηλής ισχύος, προσφέροντας τέσσερα κρίσιμα οφέλη:
Πλεονέκτημα | Περιγραφή | Επιπτώσεις στον πραγματικό κόσμο |
---|---|---|
Υψηλότερη ισχύς ρεύματος | Ο παχύς χαλκός μειώνει την αντίσταση (R = ρL/A), επιτρέποντας ρεύματα 50A+. | Ένα ηλεκτρικό φορτηγό PCB με χαλκό 4oz μεταφέρει 80A έναντι 40A για μια σανίδα 2oz (μόνο πλάτος ίχνη). |
Ανώτερη θερμική διαχείριση | Ο επιπλέον χαλκός λειτουργεί ως ενσωματωμένος απορροφητής θερμότητας, διαχέοντας τη θερμότητα μακριά από τα εξαρτήματα. | Ένα ίχνος χαλκού 3 ουγκιλιών που λειτουργεί σε 60A έχει αύξηση θερμότητας 35 ° C έναντι 60 ° C για 1 ουγκιλίων. |
Αυξημένη Μηχανική Δυνατότητα | Ο παχύς χαλκός ενισχύει το PCB, αντέχοντας στην κάμψη και τις δονήσεις. | Τα PCB βαρέος χαλκού σε βιομηχανικούς κινητήρες έχουν 50% λιγότερες αποτυχίες λόγω μηχανικής πίεσης. |
Μεγαλύτερη διάρκεια ζωής | Η μείωση της θερμότητας και της πίεσης επεκτείνει τη διάρκεια ζωής της πλακέτας σε 10-15 έτη (έναντι 5-8 ετών για τα τυποποιημένα PCB). | Οι ηλιακοί μετατροπείς που χρησιμοποιούν βαριά PCB χαλκού απαιτούν 30% λιγότερη συντήρηση. |
Κριτικές εφαρμογές για τα PCB βαρέος χαλκού
Τα PCB βαρέος χαλκού είναι απαραίτητα σε βιομηχανίες όπου η αξιοπιστία υπό υψηλό ρεύμα δεν είναι διαπραγματεύσιμη:
Βιομηχανία | Εφαρμογές | Σύσταση πάχους χαλκού |
---|---|---|
Αυτοκινητοβιομηχανία | Ελεγκτές κινητήρα, συστήματα διαχείρισης μπαταριών (BMS), κινητήρες. | 4 ̊8oz |
Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας | Ηλιακοί μετατροπείς, μετατροπείς ανεμογεννητριών, συστήματα αποθήκευσης ενέργειας. | 3 ̊6oz |
Βιομηχανική αυτοματοποίηση | Έλεγχος κινητήρα, ρομποτική, εξοπλισμός συγκόλλησης. | 3 ̊10 ουγκιές |
Στρατιωτική & Αεροδιαστημική | Συστήματα ραντάρ, τροφοδοσία αεροσκαφών. | 6 ̊12 ουγκιές |
Ιατρικές συσκευές | Εγγραφείς μαγνητικής, εξοπλισμός θεραπείας λέιζερ, εργαλεία υψηλής ισχύος. | 3 ̊5oz |
Παραδείγματος χάριν: Το Tesla Model 3 BMS χρησιμοποιεί βαριά PCB χαλκού 6oz για να χειριστεί ρεύματα 400V +, μειώνοντας τις βλάβες που σχετίζονται με τη θερμότητα κατά 70% σε σύγκριση με τα προηγούμενα μοντέλα με τυπικά PCB.
Βασικές εκτιμήσεις σχεδιασμού για PCB βαρέος χαλκού
Ο σχεδιασμός βαρέων PCB χαλκού απαιτεί ισορροπία της ισχύος, της θερμικής διαχείρισης και της κατασκευαστικότητας.
1Επιλέγοντας το σωστό πάχος χαλκού
Το πάχος του χαλκού επηρεάζει άμεσα την ικανότητα μεταφοράς ρεύματος, την απώλεια θερμότητας και την πολυπλοκότητα της κατασκευής.
Δάχος χαλκού έναντι απόδοσης
Δάχος χαλκού | Δάχος (μm) | Μέγιστο ρεύμα (20mil Trace, 30°C αύξηση θερμότητας) | Συνεισφορά στη θερμική αγωγιμότητα | Καλύτερα για |
---|---|---|---|---|
1 ουγκιά | 35 | 3.5Α | Χαμηλή (αρχική τιμή) | Βιομηχανικοί αισθητήρες χαμηλής ισχύος |
2 ουγκιές | 70 | 7.0Α | Μεσαία | Συστήματα βοηθητικών ηλεκτρικών οχημάτων, μικροί μετατροπείς |
3 ουγκιές | 105 | 10.0Α | Υψηλή | Μετατροπές ηλιακών συστημάτων, χειριστήρια κινητήρων |
4 ουγκιές | 140 | 13.0Α | Πολύ υψηλά | EV BMS, βιομηχανική ρομποτική |
6oz | 210 | 18.0Α | Εξαιρετική | Στρατιωτικές πηγές ενέργειας, μεγάλοι μετατροπείς |
10 ουγκιές | 350 | 25.0Α | Εξαιρετική | Συσκευές συγκόλλησης, συστήματα υψηλής τάσης |
Βασικοί Παράγοντες που Πρέπει να Λαμβάνουμε υπόψη Όταν Μετράμε Χαλκό
α.Σύγχρονες απαιτήσεις: Χρησιμοποιήστε τον κανόνα των 500 κυκλικών χιλιοστών ανά αμπελώνα (1 κυκλικό χιλιοστό = 0,001 χιλιοστό) για γρήγορες εκτιμήσεις, π.χ. η 5Α χρειάζεται 2.500 κυκλικούς χιλιοστών (20 χιλιοστών πλάτος × 70 μm / 2oz πάχος).
β.Περιορισμοί αύξησης θερμότητας: Τα βιομηχανικά πρότυπα επιτρέπουν αύξηση θερμότητας 30-40 °C. Οι κρίσιμες εφαρμογές (π.χ. ιατρικές) απαιτούν <20 °C. Ο παχύτερος χαλκός μειώνει την αύξηση θερμότητας εκθετικά.
γ.Διασκευασσιμότητα: Το χαλκό ≥10oz απαιτεί εξειδικευμένη επικάλυψη (π.χ. ηλεκτρική επικάλυψη γκαράζ) και επικάλυψη·επιβεβαιώστε με τον προμηθευτή σας πριν από το σχεδιασμό.
δ.Κοστί: Κάθε ουγγιά χαλκού προσθέτει ~15~20% στο κόστος PCB, αποφεύγοντας την υπερπροσδιορισμό (π.χ. 6 ουγγιές για μια εφαρμογή 10A) για εξοικονόμηση χρημάτων.
Συμβουλή εργαλείου: Χρησιμοποιήστε το ANSYS ή το SolidWorks PCB για να προσομοιώσετε τη ροή ρεύματος και την αύξηση της θερμότητας.
2. Υπολογισμός πλάτους ίχνη για υψηλό ρεύμα
Το πλάτος ίχνη είναι η πιο κρίσιμη παράμετρος σχεδιασμού για τα βαρέα PCB χαλκού: πολύ στενό, και η πλακέτα υπερθερμίζεται, πολύ πλατύ, και σπαταλάει χώρο.
IPC-2221 Φόρμουλα πλάτους ίχνη
I=k×(ΔT 0,44) ×W 1,0 ×t 0.725
Που:
I: ρεύμα σε άμπερες (A)
ΔT: Επιτρεπόμενη αύξηση θερμοκρασίας (°C)
W: πλάτος ίχνη σε mils (1mil = 0,0254mm)
t: πάχος χαλκού σε ουγγιές/πόδι 2
k: σταθερή (διαφέρει ανάλογα με το πάχος του χαλκού: 0,048 για 1 ουγκιά, 0,064 για 2 ουγκιά, 0,078 για 3 ουγκιά)
Παραδείγματα υπολογισμών
Σενάριο | Εισόδους | Υπολογισμένο πλάτος ίχνη |
---|---|---|
EV BMS (4oz χαλκό, 50A, άνοδος 30°C) | ,,, | 45mil (1.14mm) |
Ηλιακός μετατροπέας (3oz χαλκό, 30A, άνοδος 35°C) | ,,, | 32mil (0,81mm) |
Βιομηχανικός κινητήρας (6oz χαλκό, 80A, 40°C άνοδος) | ,,, | 58mil (1.47mm) |
Σημαντικές συμβουλές σχεδιασμού ίχνη
α.Εξωτερικά vs. Εσωτερικά ίχνη: Τα εξωτερικά ίχνη ψύχονται 30% ταχύτερα από τα εσωτερικά ίχνη (εκτίθενται στον αέρα)
β.Σχήμα ίχνη: Αποφύγετε απότομες γωνίες (> 90°) και χρησιμοποιήστε στρογγυλεμένες γωνίες για να μειωθεί το πλήθος του ρεύματος (προκαλεί καυτά σημεία).
γ.Συμμετάλληλα ίχνη: Για ρεύματα > 100A, χρησιμοποιήστε 2·4 παράλληλα ίχνη (διαχωρισμένα ≥ 3x πλάτος ίχνη) για την ομοιόμορφη κατανομή του ρεύματος.
3Διαχείριση της θερμικής επέκτασης και του στρες
Τα PCB βαρέος χαλκού είναι επιρρεπή σε θερμική πίεση λόγω των μη συμβατών συντελεστών θερμικής διαστολής (CTE) μεταξύ χαλκού (17ppm/°C) και FR4 (13ppm/°C).ή στρέβλωση της πλακέτας, ειδικά κατά τη διάρκεια θερμικού κύκλου (-40°C έως +125°C).
Στρατηγικές για τη Μείωση της Θερμικής Άγχους
Στρατηγική | Πώς Λειτουργεί |
---|---|
Αντίσταση CTE | Για την εξυγίανση της CTE με χαλκό χρησιμοποιείται FR4 υψηλής Tg (Tg ≥ 170°C) ή υποστρώματα με μεταλλικό πυρήνα (MCPCB). |
Θερμικές οδούς | Τοποθετήστε διαδρόμους (0,2 ∼ 0,4 mm) κάτω από θερμά στοιχεία για τη μεταφορά θερμότητας και τη μείωση της πίεσης. |
Σφιχτή επιχρίστωση για βύσματα | Πλάκα με διάδρομο με χαλκό 25μm για την ενίσχυση διαδρόμων υψηλής αναλογίας όψεων (βάθος/λάθος > 3:1). |
Τύποι για την Ανακούφιση από το Άγχος | Προσθέστε δακρυγόνα στις διασταυρώσεις και στρογγυλοποιημένες άκρες για να διανέμετε την πίεση. |
Στοιχεία: Ένα PCB βαρέος χαλκού με θερμικούς διαδρόμους και FR4 υψηλής Tg έχει 60% χαμηλότερο ποσοστό αποτυχίας κατά τη διάρκεια θερμικού κύκλου σε σύγκριση με ένα τυποποιημένο σχέδιο.
4. Διασφάλιση της κατασκευαστικότητας
Τα PCB βαρέος χαλκού είναι πιο περίπλοκα στην κατασκευή από τα τυποποιημένα πλαίσια· ακολουθήστε τις παρακάτω κατευθυντήριες γραμμές για να αποφύγετε καθυστερήσεις και ελαττώματα:
α. Αποφύγετε υπερβολικά παχύ χαλκό: Το χαλκό ≥ 10oz απαιτεί εξειδικευμένη επικάλυψη (εκτύπωση κενού + υψηλή θερμοκρασία) και μπορεί να αυξήσει τον χρόνο προετοιμασίας κατά 2 ̇ 3 εβδομάδες.
β.Ελάχιστη απόσταση μεταξύ των ίχνη: Χρησιμοποιήστε απόσταση ≥10mil για 3oz χαλκού (έναντι 6mil για 1oz) για την πρόληψη βραχείων κυκλωμάτων κατά τη διάρκεια της χαρακτικής.
c.Ελέγχος της επιφάνειας: Εργασία με προμηθευτές που χρησιμοποιούν ηλεκτρική επικάλυψη γάντιας ή οριζόντια βύθιση χαλκού για να εξασφαλιστεί ομοιόμορφο πάχος χαλκού.
δ.Σχεδιασμός για δοκιμές: Προσθήκη σημείων δοκιμής κατά μήκος διαδρομών υψηλού ρεύματος για την επαλήθευση της συνέχειας και της ροής ρεύματος χωρίς βλάβη του πίνακα.
Βέλτιστες πρακτικές για τη θερμική διαχείριση σε PCB βαρέος χαλκού
Η θερμότητα είναι ο μεγαλύτερος εχθρός των PCB υψηλού ρεύματος ̇ οι ανεξέλεγκτες θερμοκρασίες μειώνουν τη διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων και προκαλούν ξαφνικές βλάβες.
1Θερμικές οδούς: Η βάση της διάσπασης της θερμότητας
Τα θερμικά διαδρόμια είναι μικρές τρύπες (0,2 ∼0,4 mm) επιχρισμένες με χαλκό που μεταφέρουν θερμότητα από το επάνω στρώμα στο κάτω στρώμα (ή το επίπεδο εδάφους)..
Κατευθυντήριες γραμμές σχεδιασμού θερμικών οδών
Παράμετρος | Προδιαγραφές |
---|---|
Διάμετρος | 0.2·0.4 mm (ισορροπεί τη ροή θερμότητας και την αποδοτικότητα του χώρου). |
Στροφή (διαχωρισμός) | 20·50mil (αρκετά πυκνή για να καλύπτει τα καυτά εξαρτήματα, αποφεύγοντας το υπερπληθυσμό). |
Διάθεση | Κέντρο διαδρόμων κάτω από ζεστά εξαρτήματα (π.χ. MOSFET, IGBT) και κατανέμονται ομοιόμορφα. |
Ποσότητα | 1 διαδρομή ανά 0,1 W διάσπασης ισχύος (π.χ. 5 διαδρομές για ένα στοιχείο 0,5 W). |
Σύγκριση των επιδόσεων μέσω θερμικής οδού
Θερμική διαμόρφωση | Ανάληψη θερμότητας (°C) για 30A, 3oz χαλκό | Απαιτούμενος χώρος (mm2) |
---|---|---|
Χωρίς Βιάς | 55°C | 0 |
5 οδοι (0,3mm, 30mil pitch) | 32°C | 12 |
10 Vias (0,3mm, 20mil pitch) | 22°C | 18 |
2Υλικά υψηλής θερμικής αγωγιμότητας
Το υπόστρωμα PCB διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στην απώλεια θερμότητας από το πρότυπο FR4 σε αυτά τα υλικά για εφαρμογές υψηλού ρεύματος:
Τύπος υποστρώματος | Θερμική αγωγιμότητα (W/mK) | Μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας (°C) | Καλύτερα για |
---|---|---|---|
Πρότυπο FR4 | 0.3 | 130 | Υποβοηθητικά συστήματα χαμηλής ισχύος |
Υψηλής Tg FR4 (Tg 170°C) | 0.4 | 170 | Τεχνικές συσκευές χειρισμού κινητήρων |
Αλουμινίου MCPCB | 2.0 ∙3.0 | 150 | ΒΜΣ EV, οδηγοί LED |
MCPCB χαλκού | 401 | 200 | Μετατροπείς υψηλής ισχύος, στρατιωτικός εξοπλισμός |
Κηραμικά (αλουμινένιο) | 20·30 | 350 | Βιομηχανικά εργαλεία υψηλής θερμοκρασίας |
Παράδειγμα: Ένα MCPCB χαλκού με 4oz χαλκού μειώνει την αύξηση της θερμότητας κατά 45% σε σύγκριση με ένα πρότυπο FR4 PCB για την ίδια εφαρμογή 50A.
3Στρατηγική τοποθέτηση στοιχείων
Η διάταξη των εξαρτημάτων επηρεάζει άμεσα τις θερμικές επιδόσεις.
α.Αναπτύσσονται τμήματα υψηλής ισχύος: MOSFET διαστήματος, IGBT και μετασχηματιστές με απόσταση ≥ 5 mm μεταξύ τους για την πρόληψη της συσσώρευσης θερμότητας.
β.Απομονωμένα ευαίσθητα εξαρτήματα: Τα διαλειτουργικά διαστήματα ελέγχου (π.χ. μικροελεγκτές) πρέπει να βρίσκονται σε απόσταση ≥ 10 mm από τα ίχνη υψηλού ρεύματος για να αποφεύγεται η θερμική βλάβη.
γ.Σύνοψη με τις διαδρομές ψύξης: τοποθέτηση καυτών εξαρτημάτων πάνω από θερμικούς διαδρόμους ή μεταλλικούς πυρήνες για τη μεγιστοποίηση της μεταφοράς θερμότητας.
δ. Αποφύγετε τις διασταυρώσεις με ίχνη: Διασταυρώστε τα ίχνη με υψηλό ρεύμα σε γωνία 90° (όχι παράλληλα) για να μειωθεί η αμοιβαία θέρμανση.
4Θερμοαπορροφητήρες και θερμικά μπουκάλια
Για ρεύματα > 100A ή εξαρτήματα με διάχυση ισχύος > 5W, προσθέστε εξωτερική ψύξη:
α.Απορροφητήρες θερμότητας: Εγκαταστήστε απορροφητήρες θερμότητας από αλουμίνιο ή χαλκό σε θερμά εξαρτήματα χρησιμοποιώντας θερμική πάστα (θερμική αγωγιμότητα: 1·4 W/mK).
T j=T a + ((R ja ×P)
όπου T j = θερμοκρασία διασταύρωσης, T a = θερμοκρασία περιβάλλοντος, R ja = θερμική αντίσταση (°C/W), P = διάχυση ισχύος (W).
β.Θερμικές θήκες: Χρησιμοποιήστε θερμικές θήκες από σιλικόνη ή γραφίτη (θερμική αγωγιμότητα: 1·10 W/mK) για την κάλυψη κενών μεταξύ των κατασκευαστικών στοιχείων και των απορροφητών θερμότητας· ιδανικές για ακανόνιστες επιφάνειες.
c.Αναγκαστική ψύξη με αέρα: Προσθήκη ανεμιστήρων για βιομηχανικό εξοπλισμό που λειτουργεί σε υψηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος (> 40°C).
Συμβουλή: Ένας θερμολύπτης αλουμινίου 20 mm × 20 mm × 10 mm μειώνει την θερμοκρασία διασύνδεσης ενός στοιχείου 10W κατά 40 °C.
Προηγμένες τεχνικές για εφαρμογές υψηλού ρεύματος
Για ακραία ρεύματα (100A+) ή πολύπλοκα σχέδια, χρησιμοποιήστε αυτές τις προηγμένες μεθόδους για να αυξήσετε τις επιδόσεις και την αξιοπιστία.
1. Χαλκικές μπάρες για ροή ρεύματος χαμηλής επαγωγικότητας
Οι βαμβικές ράβδοι είναι παχτές, επίπεδες λωρίδες χαλκού (310 mm πλάτος, 1 3 mm πάχος) που ενσωματώνονται στο PCB για να μεταφέρουν υπερ-υψηλά ρεύματα.
α.Λίγη ινδυτικότητα: Μειώνει τις κορύφους τάσης και το EMI κατά 30% σε σύγκριση με τα τυποποιημένα ίχνη· κρίσιμη για τους μετατροπείς ηλεκτρικής ενέργειας.
β.Υψηλή χωρητικότητα ρεύματος: Μια 10 mm × 2 mm βαμβάκι από χαλκό μεταφέρει 200A με αύξηση θερμότητας 40 °C.
γ. Απλοποιημένη συναρμολόγηση: Αντικατάσταση πολλαπλών παράλληλων οδών με μία ράβδο, μειώνοντας τα σημεία συγκόλλησης και τους κινδύνους αποτυχίας.
Συμβουλές σχεδιασμού βαμβράς
α.Στύλος: Χρησιμοποιήστε πάχος ≥1 mm για ρεύματα > 100A για την ελαχιστοποίηση της αντίστασης.
β.Εγκατάσταση: Ασφαλίστε τις μπάρες με απομονωμένα αδιέξοδα για να αποφευχθούν βραχυκυκλώματα.
γ.Επεξεργασία: Πλάκα με κασσίτερο ή νικέλιο για την πρόληψη της οξείδωσης και τη βελτίωση της συγκόλλησης.
2. Τερματικά μπλοκ για ασφαλείς συνδέσεις
Τα τερματικά μπλοκ παρέχουν ασφαλείς, αξιόπιστες συνδέσεις για καλώδια υψηλού ρεύματος (π.χ. 10AWG4AWG). Επιλέξτε τερματικά μπλοκ με βάση:
α.Καθορισμός ρεύματος: Επιλέξτε μπλοκ με ονομαστικό ρεύμα 1,5x το μέγιστο ρεύμα (π.χ. μπλοκ 75A για εφαρμογές 50A).
β.Μεγέθος καλωδίου: Αντιστοιχία μεγέθους μπλοκ με πάχος καλωδίου (π.χ. το καλώδιο 6AWG χρειάζεται ένα τερματικό μπλοκ χωρητικότητας 16 mm2).
c.Εγκατάσταση: Χρησιμοποιήστε τερματικά βίδες ή ελατήρια για την αντίσταση στις δονήσεις (κρίσιμη για τα ηλεκτρικά οχήματα και τους βιομηχανικούς εξοπλισμούς).
3Πολυεπίπεδη βαρέα PCB χαλκού
Τα σχέδια πολλαπλών στρωμάτων (412 στρώματα) διανέμουν ρεύμα σε πολλαπλά στρώματα χαλκού, μειώνοντας το πλάτος ίχνη και την αύξηση της θερμότητας.
α.Στρώματα ισχύος και εδάφους: Χρησιμοποιήστε 2-4 στρώματα ως ειδικά στρώματα ισχύος/ εδάφους για την ομοιόμορφη διάδοση του ρεύματος.
β.Στρώματα στοιβάζοντας: τοποθετήστε στρώματα χαλκού συμμετρικά (π.χ., ισχύ → σήμα → γή → σήμα → ισχύ) για να μειωθεί η παραμόρφωση.
c.Σύνδεση μέσω: Συνδέστε τα επίπεδα ισχύος / εδάφους με διάδρομους (0,3 mm, 50 mil pitch) για τη βελτίωση της διανομής ρεύματος και τη μείωση της επαγωγικότητας.
Παραδείγματος χάριν: Ένα PCB βαρέος χαλκού 6 στρωμάτων με επίπεδα ισχύος 4oz μεταφέρει 150A με άνοδο θερμότητας 30°C, κάτι που μια πλακέτα 2 στρωμάτων θα μπορούσε να επιτύχει μόνο με απρακτικά ευρεία ίχνη (100mil+).
Γιατί να συνεργαστείτε με έναν εξειδικευμένο κατασκευαστή PCB βαρέος χαλκού
Το σχεδιασμό βαρέων PCB από χαλκό είναι μόνο το μισό της μάχης· η ακρίβεια της παραγωγής είναι κρίσιμη.
α. Πιστοποιητικά IPC: συμμόρφωση IPC 610 τάξης 3 (υψηλότερης ποιότητας) και IPC 2221 για τη μέτρηση των αποτυπωμάτων.
Β. Ειδικός εξοπλισμός: ηλεκτρική επικάλυψη γάντρων, λαμινισμός κενού και τρυπήματα με λέιζερ για μικρούς διαδρόμους.
γ.Εμπειρογνωμοσύνη υλικών: Εμπειρία με MCPCB, υπόστρωμα χαλκού και παχύ χαλκό (έως 20oz).
Δυναμίες δοκιμής: θερμική απεικόνιση, δοκιμή ροής ρεύματος και θερμικός κύκλος για την επικύρωση της απόδοσης.
Ε. Προσαρμογή: Δυνατότητα προσαρμογής του πάχους του χαλκού, της μάσκας συγκόλλησης και των τελειών (ENIG, HASL) στην εφαρμογή σας.
Μελέτη περίπτωσης: Μια εταιρεία ανανεώσιμων πηγών ενέργειας συνεργάστηκε με έναν κατασκευαστή IPC 610 κατηγορίας 3 για την παραγωγή 6oz βαρέων PCB χαλκού για ηλιακούς μετατροπείς.Τα πλαίσια μείωσαν τις αστοχίες που σχετίζονται με τη θερμότητα κατά 80% και βελτίωσαν την απόδοση του μετατροπέα κατά 3%.
Γενικές ερωτήσεις σχετικά με τα PCB βαρέος χαλκού
1Ποιο είναι το μέγιστο πάχος χαλκού για βαριά PCB χαλκού;
Οι περισσότεροι κατασκευαστές προσφέρουν μέχρι και 20oz (700μm) χαλκό για ακραίες εφαρμογές (π.χ. στρατιωτικό ραντάρ, εξοπλισμός συγκόλλησης).Είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθεί πάχος χαλκού μεγαλύτερος (> 20oz) αλλά απαιτείται ειδικό εργαλείο και μεγαλύτερος χρόνος προετοιμασίας.
2Μπορούν τα βαριά PCB χαλκού να χρησιμοποιηθούν σε εφαρμογές υψηλής συχνότητας;
Ναι, το παχύ χαλκό μειώνει την αντίσταση (κρίσιμη για σήματα υψηλής συχνότητας), αλλά απαιτεί προσεκτικό σχεδιασμό ίχνη για να αποφευχθεί η απώλεια σήματος.Πολικά όργανα) για τη βελτιστοποίηση του πλάτους ίχνη και διαστήματα για 50Ω/75Ω αντίσταση.
3Πώς να εξισορροπήσω το κόστος και την απόδοση για τα βαριά PCB χαλκού;
α. Χρησιμοποιήστε το ελάχιστο πάχος χαλκού που απαιτείται για τις τρέχουσες απαιτήσεις σας (π.χ. 3 oz αντί για 6 oz για 30A).
β. Περιορίστε τα σχέδια πολλαπλών στρωμάτων σε 4·6 στρώματα, εκτός εάν απαιτείται > 100A.
γ.Επιλέξτε FR4 ή αλουμίνιο MCPCB αντί για χαλκό MCPCB για έργα ευαίσθητα στο κόστος.
4Ποιες είναι οι συχνές βλάβες σε βαριά PCB χαλκού;
α.Αποστροφή: Προκαλείται από ανεπαρκή στρώση (ανεπαρκής πίεση/θερμοκρασία) ή υπερβολικό πάχος χαλκού.
β.Αύξηση του πακέτου: Λόγω θερμικής πίεσης από την ασυμφωνία CTE, η οποία επιλύεται με πακέτα δακρυγόνων και θερμικούς διαδρόμους.
c. Λάθη χαρακτικής: Υπερμετρημένη ή υπερμετρημένη χαρακτική του παχτού χαλκού·χρησιμοποιήστε κατασκευαστή με ελεγχόμενες διαδικασίες χαρακτικής.
Συμπεράσματα: PCB βαρέος χαλκού ∙ Η ραχοκοκαλιά των ηλεκτρονικών συσκευών υψηλής ισχύος
Καθώς τα ηλεκτρονικά προϊόντα απαιτούν υψηλότερα ρεύματα και μεγαλύτερη αξιοπιστία, από τα ηλεκτρικά οχήματα στα συστήματα ανανεώσιμης ενέργειας, τα PCB βαρέος χαλκού έχουν γίνει απαραίτητα.να διαλύει την θερμότητα αποτελεσματικά, και αντέχουν σε σκληρές συνθήκες τους καθιστά την κορυφαία επιλογή για εφαρμογές υψηλής ισχύος.
Το κλειδί για το επιτυχημένο σχεδιασμό PCB βαρέος χαλκού έγκειται:
α.Δικαίου μεγέθους πάχος χαλκού για την εξισορρόπηση της τρέχουσας χωρητικότητας και του κόστους.
β.Προκριτικοί υπολογισμοί πλάτους ίχνη με χρήση προτύπων IPC για την αποφυγή υπερθέρμανσης.
γ.Συμπληκτική θερμική διαχείριση (θερμικοί διαδρόμοι, υλικά υψηλής θερμικής απόδοσης, απορροφητές θερμότητας).
δ.Διασκευαστικότητα: συνεργασία με προμηθευτές με πιστοποίηση IPC για την αποφυγή ελαττωμάτων.
Η piροώθηση των piρογραάτων piου piροβλέpiουν την piροώθηση τη piροώθηση τη piροώθηση τη piροώθηση τη piροώθηση τη piροώθηση τητα κράματα χαλκού υψηλότερης αγωγιμότητας και τα ολοκληρωμένα συστήματα ψύξης θα βελτιώσουν περαιτέρω τις επιδόσεις, μειώνοντας παράλληλα το μέγεθος και το κόστος.
Για τους μηχανικούς και τους σχεδιαστές, η γνώση του σχεδιασμού PCB βαρέος χαλκού δεν είναι πλέον μια επιλογή· είναι μια αναγκαιότητα για να παραμείνουν ανταγωνιστικοί στην αγορά ηλεκτρονικών συσκευών υψηλής ισχύος.Ακολουθώντας τις αρχές που περιγράφονται σε αυτό το εγχειρίδιο, μπορείτε να δημιουργήσετε πίνακες που είναι αξιόπιστοι, αποτελεσματικοί και κατασκευασμένοι για να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις της τεχνολογίας του αύριο.
Στείλτε το αίτημά σας απευθείας σε εμάς