PCB de coure gruixut

El PCB de coure pesant, també conegut com a PCB de coure gruixut, és un tipus especial de PCB amb un gruix de fulle de coure d'≥2oz (70μm), molt per sobre del 1oz/35μm dels PCB convencionals. Les especificacions habituals van de 2oz a més de 10oz. Les seves característiques principals són una major capacitat de conducció de corrent, millor dissipació tèrmica i major resistència mecànica. Es requereixen processos especials de galvanoplàstia i còrrer per a la seva fabricació, per garantir l'uniformitat i l'adhesió del coure gruixut capa. Comparat amb els PCB normals, els PCB de coure gruixut tenen una capacitat de conducció de corrent més elevada (capaços de portar desenes fins a centenars d'amperes de corrent), una excel·lent dissipació de calor i una major dificultat de procés. Principalment s'apliquen en escenaris com equips d'alimentació, convertidors de freqüència de control industrial, sistemes d'electrònica de control per a vehicles d'energia nova, i mòduls d'alimentació d'equips mèdics que requereixen transmissió de corrent elevat, sortida de potència elevada o forta dissipació de calor. Els PCB normals són principalment adequats per a l'electrònica de consum i dispositius de baixa potència.

Les principals avantatges dels PCB de coure gruixut es centren en la seva adaptabilitat a escenaris d'alt corrent i alta potència, cosa que es reflecteix específicament en els següents aspectes:

· Capacitat de conducció de corrent extremadament elevada:

La capa gruixuda de coure (≥2 oz) pot transportar desenes fins a centenars d'amperes de corrent elevada, cosa que és molt millor que les PCB normals. Pot satisfer els requisits de transmissió de corrent de productes d'alta potència com ara equips elèctrics i nous sistemes electrònics de control de vehicles elèctrics, i evitar la calor i cremades en les línies provocades per sobrecàrrega de corrent.

· Excel·lent rendiment de dissipació tèrmica:

El coure té una excel·lent conductivitat tèrmica. Una capa més gruixuda de coure és un excel·lent conductor de calor, i la seva eficiència de dissipació tèrmica és molt més elevada que la de les PCB estàndard. La capa de coure engreixada pot conduir ràpidament la calor generada durant el funcionament del circuit, reduint eficaçment la temperatura superficial de la placa, minimitzant els danys als components i circuits causats per envelliment tèrmic, i millorant l'estabilitat i la vida útil del producte.

· Major resistència mecànica:

Una altra avantatge clau dels PCB d'alt coure rau en la seva major resistència mecànica. La capa gruixuda de coure millora la robustesa física del PCB, fent-lo més resistent a la flexió i als impactes, i per tant més capaç de suportar esforços físics com ara flexió, vibració i xocs mecànics. Pot adaptar-se a condicions de treball severes amb vibracions freqüents, com ara equips de control industrial i entorns vehicles, reduint el risc de ruptura de línia.

· Fiabilitat estable de la conductivitat elèctrica

La capa gruixuda de coure redueix les pèrdues de resistència durant la transmissió del corrent, disminueix la caiguda de tensió i assegura l'estabilitat de la transmissió del senyal i de l'alimentació del circuit. És especialment adequat per a equips mèdics i sistemes de control industrial de precisió amb requisits elevats en quant a precisió de l'alimentació elèctrica.

· Suport de disseny integrat:

Pot aconseguir una disposició integrada de circuits d'alta corrent i circuits de senyal precisa, reduint la necessitat de dissipadors tèrmics externs, derivacions i altres components, simplificant l'estructura del producte i millorant la utilització de l'espai.

· Allarga la vida

Una major capacitat de conducció de corrent, una millor gestió de la dissipació de calor i una resistència mecànica més elevada allarguen conjuntament la vida útil del circuit imprès de coure gruixut. Aquests circuits imprès no són propensos a danys tèrmics o mecànics, assegurant així el seu funcionament normal durant més temps. Aquesta fiabilitat és d'extrema importància en àmbits d'aplicació on el manteniment o el reemplaçament és difícil i costós, com ara en entorns aerospacials o industrials.

A causa del gruix elevat de la capa de coure i dels escenaris d'aplicació especials dels PCB de coure gruixut, el disseny ha de tenir en compte el rendiment elèctric, la viabilitat del procés i la fiabilitat. Les consideracions principals són les següents:

· Selecció del gruix de coure:

L'especificació del gruix de coure s'hauria de determinar en funció de la capacitat real de conducció de corrent i dels requisits de dissipació de calor de l'equip, per evitar un disseny excessiu i l'augment de costos. Cal fer coincidir el gruix de coure en combinació amb l'amplada de línia i referència a l'estàndard de corrent portant IPC-2221 per garantir que es compleixin els requisits de transmissió de corrent de pic.

· Disseny de rutes:

Els circuits d'alta corrent han de ser ampliats i engrossits per evitar sobrecalfament causat per una densitat de corrent excessivament elevada. Cal fer transicions graduals en les unions entre components de pas fi i circuits de coure gruixut per reduir brusques canvis d'impedància. Eviteu circuits amb angles aguts durant tot el procés per prevenir un atac irregular o camps elèctrics concentrats que puguin provocar ruptures. impedància canvis. Eviteu circuits amb angles aguts durant tot el procés per prevenir un atac irregular o camps elèctrics concentrats que puguin provocar ruptures.

· Disseny de dissipació tèrmica:

Per a les zones clau generadores de calor, planifiqueu zones de dissipació tèrmica amb coure gruixut i àrees d'aplicació de coure, o reserveu almohadilles conductores per connectar-se a dispositius externs de dissipació tèrmica. La calor es dispersa mitjançant múltiples capes de coure gruixut per evitar l'acumulació local de calor. Els vies d'alta corrent adopten un disseny metàl·lic gruixut o paral·lel de múltiples forats per millorar la dissipació tèrmica.

· Disseny de vies i connexions:

Els vies de coure gruixut augmenten el diàmetre del forat i engreixen la capa de coure a la paret del forat. Quan sigui necessari, s'haurien d'utilitzar forats encavallats o tapats amb resina per evitar esquerdes a la paret del forat. Els pads de soldadura dels components d'inserció haurien d'ampliar-se adequadament per assegurar l'adhesió de la soldadura amb la capa de coure gruixut. L'àrea de connexió d'alta corrent s'omple amb coure en comptes de fils prims per millorar l'estabilitat de conducció del corrent.

· Control d'impedància:

Mitjançant programari de simulació com Altium i Cadence, s'optimitzen l'amplada de línia, l'espaiat i el gruix del dielèctric per contrarestar la influència de les capes de coure gruixut sobre l'impedància característica de la línia. Les línies de senyal d'alta freqüència i les línies de potència de coure gruixut s'organitzen per separat per evitar interferències electromagnètiques.

· Compatibilitat del procés:

Atès la característica que l'atacat de coure gruixut és propens a l'atacat lateral, es reserva una compensació d'atacat per garantir l'exactitud del circuit. Per evitar àrees extenses de coure gruixut contínues, es poden afegir ranures addicionals o dissenys buidats per prevenir la torsió de la PCB. la connexió entre la pastilla i la capa de coure adopta una estructura de pastilla tèrmica per evitar soldadures falses causades per la concentració de calor durant la soldadura.

· Fiabilitat mecànica:

Reservar marge d'expansió per a PCBs de coure gruixut en combinació amb l'estructura d'instal·lació de l'equip per evitar deformacions causades per canvis de temperatura. S'afegeixen capes de coure gruixades o nervis reforçats addicionals a les vores o zones sotmeses a càrrega per millorar la resistència a la flexió i a la vibració, fent-los adequats per a condicions de treball severes com vehicles i sistemes de control industrial. vores o zones sotmeses a càrrega per millorar la resistència a la flexió i a la vibració, fent-los adequats per a condicions de treball severes com vehicles i sistemes de control industrial.

· Aïllament i tensió de suport:

Ajusteu l'espaiat de les pistes de coure gruixut segons els requisits de tensió de treball de l'equip. En escenaris d'alta tensió, augmenteu encara més l'espaiat d'acord amb l'estàndard d'aïllament IPC-2221. Els circuits impressos multilayer de coure gruixut estan fabricats amb materials dielèctrics resistents a l'alta tensió per evitar la ruptura entre capes.

· Optimització de costos:

Només s'utilitza coure gruixut en àrees clau d'alt corrent i alta dissipació de calor, mentre que s'manté el gruix de coure estàndard en àrees no essencials per equilibrar rendiment i cost. Doneu prioritat a l'ús de solucions de procés madures per simplificar estructures complexes i reduir les pèrdues de rendiment en producció

· Amplada i espaiat de les pistes

L'amplada i l'espaiat de les pistes de coure són factors clau. Cal dur a terme una optimització basada en els requisits de corrent suportat i en la distribució general del PCB.

· Utilitzeu vies conductores de calor i pastilles conductores de calor

L'afegit de vies conductores tèrmiques i pastilles conductores tèrmiques en el disseny pot millorar l'efecte de dissipació de calor. Aquests dissenys ajuden a dissipar la calor procedent dels punts calents de la PCB, millorant així la dissipació tèrmica general gestió.

A causa de la capa de coure gruixuda i els escenaris d'aplicació especials, la inspecció i proves dels circuits impresos de coure pesant (PCB de coure gruixut) han de cobrir tres dimensions principals: qualitat del procés, rendiment elèctric i fiabilitat. Els continguts principals són els següents:

Inspecció de l'aspecte i defectes de procés

· Qualitat de la capa de coure: Comprovar si la capa de coure gruixuda presenta desgarraments, fissures, oxidació, i si hi ha rebaves a les vores de les pistes degudes a una gravadora irregular (ha de complir amb l'estàndard IPC-A-600);

· Pads i vies: Verificar la planor i adhesió dels pads, si el gruix de la capa de coure a les parets de les vies compleix amb els estàndards, i si hi ha buits o forats desalineats.

· Deformació de la superfície del circuit: Mesureu la curvatura de la PCB (les PCB de coure gruixut són propenses a la curvatura deguda a l'estrès de la capa de coure, la qual hauria de controlar-se dins del 0,75%) i comproveu si hi ha desenganxament o bombolles.

· Precisió dimensional: Comproveu les dimensions clau com l'amplada de línia, separació i diàmetre del forat per assegurar que coincideixin amb els plànols de disseny (l'error després de la compensació de gravat per a línies de coure gruixut hauria de ser ≤±0,05 mm).

Prova de rendiment elèctric

· Prova de conducció i aïllament (prova Hi-Pot): L'aïllament entre línies es detecta mitjançant un provador d'aïllament d'alta tensió per evitar ruptures causades per una separació insuficient entre capes de coure gruixut. Verifiqueu la conductivitat i detecció d'obertures i curtcircuits;

· Prova de capacitat de suport de corrent: Apliqueu el corrent nominal en condicions de treball simulades, superviseu l'augment de temperatura del circuit (en PCB de coure gruixut, l'augment de temperatura al corrent nominal hauria de ser ≤20 °C), i confirmeu que no hi ha risc de sobrecalentament o fusió.

· Prova d'impedància: utilitzeu un analitzador d'impedància per detectar l'impedància característica de la línia de senyal d'alta freqüència per assegurar-vos que la influència del gruix de coure sobre l'impedància compleix els requisits de disseny (error ≤±10%);

· Prova de caiguda de tensió: mesureu la caiguda de tensió en la línia durant la transmissió de corrent elevat per verificar l'avantatge de baixa resistència del gruix de coure i evitar pèrdues de tensió que afectin el rendiment de l'equipament.

Inspecció òptica automàtica (AOI)

La inspecció òptica automàtica (AOI) utilitza tecnologia d'imatge avançada per detectar defectes que poden no ser visibles a simple vista.

· Imatges d'alta resolució: el sistema AOI captura imatges d'alta resolució del circuit imprès (PCB) i les compara amb les especificacions de disseny.

· Detecció de defectes: aquest sistema pot identificar automàticament problemes com curtcircuits, circuits oberts, reducció del gruix de pistes i desalineacions.

· Precisió: l'AOI ofereix una alta precisió, assegurant que fins i tot els defectes més petits es puguin detectar i resoldre.

Prova de fiabilitat

· Prova de cicle tèrmic: Prova de cicles dins l'interval de temperatura de -40 ℃ a 125 ℃ (≥1000 vegades) per comprovar l'estabilitat de l'adherència de la capa de coure gruixut amb el substrat i les pastilles, sense despresuració ni fissures.

· Prova de xoc tèrmic: Canvi ràpid entre ambients de temperatures altes i baixes (diferència de temperatura ≥80 ℃) per verificar la resistència del PCB als canvis bruscos de temperatura, adequat per a escenaris exigents com automoció i control industrial.

· Proves de vibració i resistència mecànica: Simulació de la vibració (freqüència de 5 a 500 Hz) i impactes durant el transport i l'ús per comprovar si el circuit de coure gruixut està trencat o si els forats passants s'han desprès.

· Prova de resistència a la corrosió: Verificar la resistència a l'oxidació i a la corrosió de la capa de coure gruixuda mitjançant una prova de boira salina (boira salina neutra, de 48 a 96 hores) o una prova d'humitat calorosa (85 °C/85 % RH, 1000 hores).

· Prova de fiabilitat de soldadura: Després de completar la soldadura SMT/per forats passants, comprovar l'adherència entre les unions soldades i els pads de coure gruixut, assegurant que no hi ha falses soldadures ni desenganxaments (la microestructura de les unions soldades es pot analitzar mitjançant seccions metal·logràfiques).

Verificació de prestacions especials

· Prova de rendiment de dissipació tèrmica: La distribució de temperatura del PCB en condicions de càrrega màxima es detecta mitjançant un termògraf per verificar l'efecte de dissipació de calor de la capa de coure gruixuda.

· Prova de retardància a la flama: Per a escenaris d'aplicació d’alta potència, el grau de retardància a la flama del PCB es comprova segons les normes UL94 (assolint com a mínim el nivell V-0);

· Prova d'adhesió: Es realitza una prova de quadrícula o una prova de tracció per verificar l'adhesió entre la capa de coure gruixuda i el substrat (≥1,5 N/mm).

Les plaques de circuit imprès de coure gruixut, amb la seva elevada capacitat de conducció de corrent, una excel·lent dissipació de calor i alta resistència mecànica, s'utilitzen principalment en àmbits que requereixen transmissió de corrent elevat, alta potència o condicions de funcionament severes els escenaris principals són els següents:

En el camp dels vehicles d'energia nova

Components clau: Carregador de bord, sistema de gestió de la bateria, controlador del motor, convertidor DC/DC, mòdul de la columna de càrrega.

Raó de l'aplicació: Cal que suporti corrents elevats (desenes a centenars d'amperes), així com temperatures altes i baixes alternatives i vibracions. Les PCB de coure gruixut poden garantir una transmissió d'energia estable i una dissipació de calor eficient, i són adequades per a l'entorn sever dels vehicles.

Control industrial i equips d'alimentació

Components principals: convertidor de freqüència, servoaccionament, font d'alimentació UPS, mòdul d'alimentació industrial, placa de control de l'armari de distribució d'alta tensió, placa de control principal de la màquina de soldar.

Raó d'aplicació: Els equips de control industrial sovint requereixen una sortida de potència elevada. Les PCB de coure gruixut poden reduir la pèrdua de resistència en la línia, evitar la sobreelevació de temperatura i, alhora, resistir les vibracions mecàniques i les interferències electromagnètiques, millorant així la fiabilitat de l'equip. interferència, millorant la fiabilitat de l'equip.

El camp de l'equipament mèdic

Components principals: Fonts d'alimentació mèdiques, mòduls d'alimentació per a ventiladors, plaques de control per a instruments electroquirúrgics.

Raó d'aplicació: L'equipament mèdic té requisits extremadament alts en estabilitat i seguretat de l'alimentació elèctrica. Les PCB de coure gruixut poden assolir una baixa caiguda de tensió, una alta dissipació tèrmica i complir amb les estrictes normes d'aïllament i resistència dielèctrica de la indústria mèdica.

Camps d'aviació espacial i indústria militar

Components principals: sistema d'alimentació aèria, mòdul de llançament de radar, placa de control del míssil, unitat d'alimentació satel·lital.

Motiu d'aplicació: per adaptar-se a temperatures extremes, vibracions intenses i entorns amb radiació, l'alta resistència mecànica i el rendiment elèctric estable dels circuits imprès de coure gruixut poden garantir el funcionament normal de l'equip en condicions severes.

Equipament comercial i de consum d'alta potència

Components principals: inversor d'emmagatzematge d'energia, inversor fotovoltaic, placa de control d'electrodomèstics d'alta potència (com ara cuines d'inducció, forns elèctrics), mòdul d'alimentació de centre de dades.

Motiu d'aplicació: l'equip d'alta potència genera molta calor i té un corrent elevat. Els circuits imprès de coure gruixut poden dissipar ràpidament la calor, evitar la sobrecàrrega i la combustió del circuit, i allargar la vida útil de l'equip.

El camp del transport ferroviari

Components principals: convertidor de tracció del tren, sistema d'alimentació de via, mòdul de control de senyal.

Motiu de l'aplicació: L'equipament de transport ferroviari ha de suportar vibracions prolongades, temperatures altes i baixes, i impactes de corrent elevat deguts a arrancades i aturades freqüents. La capacitat de conducció de corrent i la fiabilitat mecànica dels PCB de coure gruixut poden satisfer aquesta exigència.