Από το σύστημα τροφοδοσίας των νέων ενεργειακών οχημάτων, στις συσκευές μετάδοσης κίνησης υψηλής- ισχύος στον βιομηχανικό αυτοματισμό και στις αποδοτικές μονάδες ισχύος σε κέντρα δεδομένων, πίσω από τη σταθερή λειτουργία αυτών των συσκευών, οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλού ρεύματος διαδραματίζουν βασικό υποστηρικτικό ρόλο. Παρακάτω, θα εμβαθύνουμε στο σχετικό περιεχόμενο των πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλού ρεύματος.
Χαρακτηριστικά πλακέτας τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλού ρεύματος
Η πιο σημαντική διαφορά μεταξύ των πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλού ρεύματος και των συνηθισμένων πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων είναι η ισχυρή τους ικανότητα μεταφοράς ρεύματος. Το πάχος του φύλλου χαλκού στις πλακέτες γενικών τυπωμένων κυκλωμάτων είναι συνήθως 1 ουγγιά, ενώ το πάχος του φύλλου χαλκού στις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλού ρεύματος συνήθως ξεκινά από 2 ουγγιές και μπορεί να φτάσει ακόμη και τις 20 ουγγιές. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το κοινό φύλλο χαλκού 2-ουγγιών, η διατομή του έχει αυξηθεί σημαντικά, επιτρέποντας τη διέλευση μεγαλύτερου ρεύματος ανά μονάδα επιφάνειας. Σύμφωνα με το πρότυπο IPC-2152, υπό ειδικές συνθήκες ανόδου της θερμοκρασίας, η ικανότητα μεταφοράς ρεύματος του φύλλου χαλκού σχετίζεται στενά με το εμβαδόν της διατομής του. Το παχύ φύλλο χαλκού μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την πυκνότητα ρεύματος, να ελαχιστοποιήσει τη θέρμανση του κυκλώματος και να εξασφαλίσει σταθερή λειτουργία του κυκλώματος.
Η υψηλή απόδοση απαγωγής θερμότητας είναι επίσης ένα σημαντικό χαρακτηριστικό των πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλού ρεύματος. Όταν διέρχεται υψηλό ρεύμα, το κύκλωμα αναπόφευκτα παράγει θερμότητα. Εάν δεν μπορεί να διαλυθεί έγκαιρα, θα οδηγήσει σε υψηλή θερμοκρασία εξαρτημάτων, μειωμένη απόδοση, ακόμη και ζημιά. Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλού ρεύματος χρησιμοποιούν συχνά υλικά υψηλής θερμικής αγωγιμότητας, όπως την προσθήκη κεραμικών πληρωτικών στο υπόστρωμα για τη βελτίωση της θερμικής αγωγιμότητας ή τη χρήση υλικών με πλεονεκτήματα φυσικής απαγωγής θερμότητας, όπως υποστρώματα αλουμινίου. Ταυτόχρονα, σχεδιάζοντας εύλογα τη δομή απαγωγής θερμότητας, όπως η προσθήκη οπών απαγωγής θερμότητας και η τοποθέτηση χαλκού σε μεγάλη περιοχή, μπορούν να κατασκευαστούν αποτελεσματικά κανάλια απαγωγής θερμότητας για γρήγορη διάχυση της θερμότητας και διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας λειτουργίας του εξοπλισμού.
Βασικά σημεία σχεδίασης
Σχεδιασμός διάταξης διαδρομής
Η διάταξη των γραμμών υψηλού ρεύματος πρέπει να ακολουθεί την αρχή της μικρής και ευθείας, να μειώνει την κάμψη των διαδρομών μετάδοσης ρεύματος και να μειώνει την αντίσταση και την επαγωγή των γραμμών. Για παράδειγμα, σε μια μονάδα ισχύος, η κύρια διαδρομή ρεύματος από την είσοδο στην έξοδο θα πρέπει να αποφεύγει όσο το δυνατόν περισσότερες στροφές για να διασφαλιστεί η ομαλή ροή του ρεύματος. Τα διαφορετικά επίπεδα ρεύματος των κυκλωμάτων θα πρέπει να διαχωρίζονται εύλογα για να αποτρέπονται παρεμβολές από κυκλώματα υψηλού ρεύματος σε μικρά κυκλώματα σήματος και να διασφαλίζεται η ακεραιότητα του σήματος.
Υπολογισμός πάχους φύλλου χαλκού και πλάτους γραμμής
Ο ακριβής υπολογισμός του πάχους του φύλλου χαλκού και του πλάτους της γραμμής είναι ζωτικής σημασίας. Σύμφωνα με τις τρέχουσες απαιτήσεις μεταφοράς και την επιτρεπόμενη αύξηση της θερμοκρασίας του σχεδιασμού του κυκλώματος, οι κατάλληλες παράμετροι μπορούν να υπολογιστούν χρησιμοποιώντας σχετικούς τύπους. Εάν ο σχεδιασμός απαιτεί αύξηση θερμοκρασίας όχι μεγαλύτερη από 20 μοίρες και ικανότητα μεταφοράς ρεύματος 10 Α, το απαιτούμενο πάχος φύλλου χαλκού και το πλάτος γραμμής μπορούν να ληφθούν συνδυάζοντας τον τύπο με τυπικά δεδομένα IPC-2152. Σε κυκλώματα κίνησης κινητήρα υψηλής ισχύος, η καλωδίωση του κύριου κυκλώματος χρησιμοποιεί συχνά φύλλο χαλκού με πάχος μεγαλύτερο από 2 ουγγιές και το πλάτος της γραμμής θα διευρυνθεί αντίστοιχα για να μειωθεί η αντίσταση και η παραγωγή θερμότητας.
Σχεδιασμός μέσω οπών
Τα Vias, ως κανάλια που συνδέουν διαφορετικά στρώματα κυκλωμάτων, είναι ιδιαίτερα κρίσιμα στο σχεδιασμό πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλού ρεύματος. Είναι απαραίτητο να αυξηθεί ο αριθμός των οπών διέλευσης και να κατανεμηθούν εύλογα για να σχηματιστεί μια πυκνή συστοιχία και να βελτιωθεί η ικανότητα κατακόρυφης μετάδοσης ρεύματος. Ταυτόχρονα, βεβαιωθείτε ότι το πάχος της χαλκού επιμετάλλωσης του via είναι επαρκές, και γενικά απαιτείται πάχος χαλκού μεγαλύτερο ή ίσο με 25 μ m για να αποτρέψετε την καύση του τοιχώματος της οπής υπό υψηλό ρεύμα. Για παράδειγμα, σε πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων πολλαπλών-επιπέδων υψηλού ρεύματος, ένας μεγάλος αριθμός οπών με επικάλυψη χαλκού είναι πυκνά τοποθετημένος κάτω από τα εξαρτήματα ισχύος με συγκεντρωμένη παραγωγή θερμότητας για γρήγορη μεταφορά της θερμότητας σε άλλα στρώματα και ενίσχυση της απαγωγής θερμότητας.
διαδικασία παραγωγής
Παχύ φύλλο χαλκού πλαστικοποίηση
Η κατασκευή πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλού ρεύματος αντιμετωπίζει πρώτα την πρόκληση της πλαστικοποίησης από χοντρό φύλλο χαλκού. Λόγω του πάχους του φύλλου χαλκού, απαιτείται ακριβής έλεγχος των παραμέτρων θερμοκρασίας, πίεσης και χρόνου όταν το πιέζετε στο υπόστρωμα για να διασφαλιστεί μια στενή σύνδεση μεταξύ του φύλλου χαλκού και του υποστρώματος, χωρίς ελαττώματα όπως φυσαλίδες ή αποκόλληση. Η προηγμένη τεχνολογία συγκόλλησης κενού μπορεί να εξάγει αέρα κατά τη διαδικασία συγκόλλησης για να εξασφαλίσει ποιότητα συγκόλλησης, να ελέγξει την ομοιομορφία μεσαίου πάχους σε ένα πολύ μικρό εύρος ανοχής και να βελτιώσει τη συνολική απόδοση της πλακέτας κυκλώματος.
Ηλεκτρική επιμετάλλωση με βαθιά τρύπα
Η διαδικασία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης βαθιάς οπής είναι ζωτικής σημασίας για τη διασφάλιση καλής αγωγιμότητας των αγωγών. Η παραδοσιακή διαδικασία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης είναι δύσκολο να εξασφαλιστεί η ομοιομορφία και το πάχος της επιμετάλλωσης χαλκού σε βαθιές οπές πλακών κυκλωμάτων από χοντρό φύλλο χαλκού. Η τεχνολογία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης βαθιάς οπής επιτυγχάνει ομοιόμορφη επένδυση χαλκού στο τοίχωμα της οπής βελτιστοποιώντας τη φόρμουλα του διαλύματος επιμετάλλωσης, τη μέθοδο διανομής ρεύματος κ.λπ., διασφαλίζοντας ότι το πάχος χαλκού της οπής πληροί τις απαιτήσεις υψηλής ικανότητας μεταφοράς ρεύματος και αποφεύγοντας τις οπές να γίνουν σημεία συμφόρησης για τη μετάδοση ρεύματος.
πεδίο εφαρμογής
νέο ενεργειακό όχημα
Στον τομέα των νέων ενεργειακών οχημάτων, οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλού ρεύματος χρησιμοποιούνται ευρέως σε βασικά εξαρτήματα όπως φορτιστές αυτοκινήτων και μετατροπείς DC-DC. Το OBC είναι υπεύθυνο για τη μετατροπή εναλλασσόμενου ρεύματος σε συνεχές ρεύμα για τη φόρτιση της μπαταρίας. Κατά τη λειτουργία, το ρεύμα είναι υψηλό και η απόδοση υψηλού ρεύματος και απαγωγής θερμότητας της πλακέτας των τυπωμένων κυκλωμάτων διασφαλίζει την απόδοση και την ασφάλεια φόρτισης. DC-Οι μετατροπείς συνεχούς ρεύματος επιτυγχάνουν μετατροπή ισχύος διαφορετικών επιπέδων τάσης και επίσης βασίζονται σε πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλού ρεύματος για σταθερή μετάδοση ρεύματος, διασφαλίζοντας τη σταθερή λειτουργία των ηλεκτρικών συστημάτων αυτοκινήτων.
Βιομηχανικός Αυτοματισμός
Οι σερβομηχανισμοί υψηλής ισχύος, οι μετατροπείς συχνότητας και ο άλλος εξοπλισμός στον βιομηχανικό αυτοματισμό απαιτούν ακριβή έλεγχο της λειτουργίας του κινητήρα, με τις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλού ρεύματος να παρέχουν σταθερή μετάδοση ισχύος. Στους σερβομηχανισμούς, η πλακέτα τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλού ρεύματος συνδέει τη μονάδα ισχύος και το κύκλωμα ελέγχου, μεταδίδοντας αποτελεσματικά υψηλό ρεύμα, διασφαλίζοντας γρήγορη απόκριση του κινητήρα στις εντολές, επιτυγχάνοντας ακριβή έλεγχο και ικανοποιώντας τις απαιτήσεις υψηλής-ακρίβειας και υψηλής αξιοπιστίας της βιομηχανικής παραγωγής.
Ηλεκτρονικός εξοπλισμός ισχύος
Ηλεκτρονικές συσκευές ισχύος, όπως φωτοβολταϊκοί μετατροπείς, αδιάλειπτα τροφοδοτικά UPS, κ.λπ., συνεπάγονται μετατροπή και μετάδοση ενέργειας υψηλής-. Οι φωτοβολταϊκοί μετατροπείς μετατρέπουν το συνεχές ρεύμα που παράγεται από τους ηλιακούς συλλέκτες σε εναλλασσόμενο ρεύμα και το ενσωματώνουν στο ηλεκτρικό δίκτυο. Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλού ρεύματος τους βοηθούν να χειρίζονται αποτελεσματικά τα υψηλά ρεύματα και να βελτιώνουν την απόδοση μετατροπής ενέργειας. Το UPS παρέχει τροφοδοσία έκτακτης ανάγκης στον εξοπλισμό κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος και η πλακέτα τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλού ρεύματος εξασφαλίζει σταθερή παροχή ρεύματος κάτω από υψηλά φορτία, διασφαλίζοντας τη συνεχή λειτουργία του κρίσιμου εξοπλισμού.