PCB Με Βαριά Χαλκοπλακετωση

Τι είναι ένα Heavy Copper PCB;

Το Heavy Copper PCB, επίσης γνωστό ως παχύ φύλλο PCB, είναι ένα ειδικό είδος PCB με πάχος φύλλου χαλκού ≥2oz. Οι συνηθισμένες προδιαγραφές κυμαίνονται από 2oz έως πάνω από 10oz. Το βασικό χαρακτηριστικά της είναι μεγαλύτερη ικανότητα φέρουσας ισχύος, απόδοση διασποράς θερμότητας και μηχανική αντοχή. Απαιτούνται ειδικές διεργασίες ηλεκτροπλάκωσης και χάραξης για την παραγωγή, ώστε να διασφαλιστεί η ομοιομορφία και η συνοχή του παχέος χαλκού στρώμα. Σε σύγκριση με τα συνηθισμένα PCB, τα heavy copper PCB έχουν μεγαλύτερη ικανότητα φέρουσας ισχύος, εξαιρετική διασπορά θερμότητας και υψηλότερη δυσκολία κατασκευής. Χρησιμοποιούνται κυρίως σε σενάρια όπως ηλεκτρικός εξοπλισμός, βιομηχανικοί μετατροπείς συχνότητας, συστήματα ηλεκτρονικού ελέγχου οχημάτων νέας ενέργειας και ιατρικά μονάδες τροφοδοσίας που απαιτούν μεταφορά μεγάλου ρεύματος, υψηλή ισχύ εξόδου ή ισχυρή διασπορά θερμότητας. Τα συνηθισμένα PCBs είναι κατάλληλα κυρίως για ηλεκτρονικά καταναλωτή και συσκευές χαμηλής ισχύος.

Οι βασικά πλεονεκτήματα των πλακετών παχέος χαλκού επικεντρώνονται στην προσαρμοστικότητά τους σε σενάρια υψηλού ρεύματος και υψηλής ισχύος, τα οποία αντικατοπτρίζονται συγκεκριμένα στις ακόλουθες πτυχές:

· Εξαιρετικά ισχυρή ικανότητα μεταφοράς ρεύματος:

Ο παχύς στρώμα χαλκού (≥2oz) μπορεί να μεταφέρει δεκάδες έως εκατοντάδες αμπέρ μεγάλου ρεύματος, κάτι που είναι πολύ καλύτερο από τα συνηθισμένα PCBs. Μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις μετάδοσης ρεύματος για προϊόντα υψηλής ισχύος, όπως ηλεκτρικός εξοπλισμός και νέα συστήματα ηλεκτρονικού ελέγχου οχημάτων, και να αποφευχθεί η θέρμανση και η καύση των γραμμών λόγω υπερφόρτωσης ρεύματος.

· Άριστη απόδοση διάχυσης θερμότητας:

Ο χαλκός έχει εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα. Ένα παχύτερο στρώμα χαλκού αποτελεί εξαιρετικό αγωγό θερμότητας, και η απόδοση αποβολής θερμότητας είναι πολύ υψηλότερη από αυτή των τυπικών PCBs. Το παχύτερο στρώμα χαλκού μπορεί να αγάγει γρήγορα τη θερμότητα που παράγεται κατά τη λειτουργία του κυκλώματος, μειώνοντας αποτελεσματικά τη θερμοκρασία της επιφάνειας της πλακέτας, ελαχιστοποιώντας τη ζημιά σε εξαρτήματα και κυκλώματα που προκαλείται από θερμική γήρανση, και βελτιώνοντας τη σταθερότητα και τη διάρκεια ζωής του προϊόντος.

· Υψηλότερη μηχανική αντοχή:

Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα των υψηλής περιεκτικότητας σε χαλκό PCBs είναι η μεγαλύτερη μηχανική αντοχή. Το παχύ στρώμα χαλκού ενισχύει τη φυσική ανθεκτικότητα του PCB, καθιστώντας το πιο ανθεκτικό σε κάμψη και κρούση, και ως εκ τούτου πιο ικανό να αντέχει σε μηχανικές τάσεις όπως κάμψη, δόνηση και μηχανικό κραδασμό. Μπορεί να προσαρμοστεί σε σκληρές συνθήκες λειτουργίας με συχνές δονήσεις, όπως σε εξοπλισμό βιομηχανικού ελέγχου και λειτουργίας εντός οχημάτων, μειώνοντας το κίνδυνο διακοπής της γραμμής.

· Αξιοπιστία σταθερής ηλεκτρικής αγωγιμότητας

Το παχύ στρώμα χαλκού μειώνει τις απώλειες αντίστασης κατά τη μετάδοση του ρεύματος, μειώνει την πτώση τάσης και εξασφαλίζει τη σταθερότητα της μετάδοσης σήματος και ισχύος στο κύκλωμα. Είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για ιατρικό εξοπλισμό και ακριβείς συστήματα βιομηχανικού ελέγχου με υψηλές απαιτήσεις ως προς την ακρίβεια τροφοδοσίας.

· Υποστήριξη ενσωματωμένου σχεδιασμού:

Μπορεί να επιτύχει ενσωματωμένη διάταξη κυκλωμάτων υψηλής έντασης και ακριβών κυκλωμάτων σήματος, μειώνοντας την ανάγκη για εξωτερικά ψυγεία, αντιστάσεις απόκλισης και άλλα εξαρτήματα, απλοποιώντας τη δομή του προϊόντος και βελτιώνοντας τη χρήση του χώρου.

· Παράταση διάρκειας ζωής

Μεγαλύτερη ικανότητα φέρουσας ισχύος, καλύτερη διαχείριση διάχυσης θερμότητας και μεγαλύτερη μηχανική αντοχή συμβάλλουν στην παράταση της διάρκειας ζωής των πλακετών πολύπλευρης χαλκού. Αυτές οι πλακέτες δεν είναι ευάλωτες σε θερμικές ή μηχανικές βλάβες, διασφαλίζοντας έτσι τη κανονική λειτουργία τους για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Αυτή η αξιοπιστία είναι ζωτικής σημασίας σε εφαρμογές όπου η συντήρηση ή η αντικατάσταση είναι δύσκολη και ακριβή, όπως στον αεροδιαστημικό ή βιομηχανικό τομέα.

Λόγω του παχύτερου στρώματος χαλκού και των ειδικών σεναρίων εφαρμογής, ο έλεγχος και οι δοκιμές των πλακετών με βαρύ χαλκό (παχιές πλακέτες χαλκού) πρέπει να καλύπτουν τρεις βασικές διαστάσεις: ποιότητα διαδικασίας, ηλεκτρική απόδοση και αξιοπιστία. Τα βασικά στοιχεία είναι τα ακόλουθα:

Έλεγχος εμφάνισης και ελαττωμάτων διαδικασίας

· Ποιότητα στρώματος χαλκού: Έλεγχος για πιθανή αποκόλληση, ρωγμές, οξείδωση του παχύτερου στρώματος χαλκού, καθώς και για την ύπαρξη ακμών στις άκρες των γραμμών λόγω ανομοιόμορφης εκτύπωσης (πρέπει να συμμορφώνεται με το πρότυπο IPC-A-600)

· Pads και vias: Επαλήθευση της επιπεδότητας και της συνοχής των pads, αν το πάχος του στρώματος χαλκού στα τοιχώματα των vias ανταποκρίνεται στα πρότυπα, καθώς και αν υπάρχουν κενά ή μη ευθυγραμμισμένες τρύπες

· Παραμόρφωση επιφάνειας πλακέτας: Μέτρηση της καμπύλωσης του PCB (οι πλακέτες με παχύ χαλκό είναι ευάλωτες σε καμπύλωση λόγω τάσης στο στρώμα χαλκού, η οποία πρέπει να ελέγχεται μέσα στο 0,75%), και έλεγχος για αποκόλληση ή φυσαλίδες.

· Ακρίβεια διαστάσεων: Ελέγξτε τις κύριες διαστάσεις όπως πλάτος γραμμής, απόσταση και διάμετρα οπών, ώστε να είναι σύμφωνες με τα σχέδια σχεδιασμού.

Δοκιμή ηλεκτρικής απόδοσης

· Δοκιμή αγωγιμότητας και μόνωσης (δοκιμή Hi-Pot): Η μόνωση μεταξύ των γραμμών ελέγχεται με δοκιμαστή υψηλής τάσης για πρόληψη διάσπασης λόγω ανεπαρκούς απόστασης μεταξύ των στρωμάτων παχέος χαλκού. Επαλήθευση αγωγιμότητας και ανίχνευση βλαβών ανοιχτού κυκλώματος και βραχυκυκλώματος·

· Δοκιμή φέρουσας ικανότητας ρεύματος: Εφαρμόστε το ονομαστικό ρεύμα υπό προϋποθέσεις προσομοίωσης πραγματικής λειτουργίας, παρακολούτηστε την αύξηση θερμοκρασίας του κυκλώματος, και επιβεβαιώστε ότι δεν υπάρχει κίνδυνος υπερθέρμανσης ή τήξης.

· Δοκιμή αντίστασης: Χρησιμοποιήστε αναλυτή αντίστασης για να εντοπίσετε τη χαρακτηριστική αντίσταση της γραμμής σήματος υψηλής συχνότητας, ώστε να διασφαλίσετε ότι η επίδραση του παχύτερου στρώματος χαλκού στην αντίσταση πληροί τις απαιτήσεις σχεδίασης (σφάλμα ≤±10%);

· Δοκιμή πτώσης τάσης: Μετρήστε την πτώση τάσης στη γραμμή κατά τη μετάδοση υψηλού ρεύματος για να επαληθεύσετε το πλεονέκτημα της χαμηλής αντίστασης του παχύτερου στρώματος χαλκού και να αποφύγετε την απώλεια τάσης που επηρεάζει την απόδοση του εξοπλισμού.

Αυτόματος Οπτικός Έλεγχος (AOI)

Ο Αυτόματος Οπτικός Έλεγχος (AOI) χρησιμοποιεί προηγμένη τεχνολογία απεικόνισης για την ανίχνευση ελαττωμάτων που μπορεί να μην είναι ορατά με γυμνό μάτι.

· Απεικόνιση υψηλής ανάλυσης: Το σύστημα AOI λαμβάνει εικόνες υψηλής ανάλυσης του PCB και τις συγκρίνει με τις προδιαγραφές σχεδίασης.

· Ανίχνευση ελαττωμάτων: Το σύστημα μπορεί να ανιχνεύσει αυτόματα προβλήματα όπως βραχυκυκλώματα, ανοιχτά κυκλώματα, λεπταίνοντα ίχνη και αστοχία ευθυγράμμισης.

· Ακρίβεια: Το AOI προσφέρει υψηλή ακρίβεια, διασφαλίζοντας ότι ακόμη και τα μικρότερα ελαττώματα μπορούν να εντοπιστούν και να διορθωθούν.

Δοκιμή αξιοπιστίας

· Δοκιμή θερμικής κυκλοφορίας: Δοκιμή κύκλου στο εύρος θερμοκρασίας -40 ℃ έως 125℃ (≥1000 φορές) για έλεγχο της σταθερότητας της ένωσης του παχύτερου στρώματος χαλκού με το υπόστρωμα και τις πλάκες, χωρίς αποφλοιώσεις ή ρωγμές.

· Δοκιμή θερμικού σοκ: Γρήγορη εναλλαγή μεταξύ περιβαλλόντων υψηλής και χαμηλής θερμοκρασίας (διαφορά θερμοκρασίας ≥80℃) για την επαλήθευση της αντίστασης του PCB σε αιφνίδιες αλλαγές θερμοκρασίας, κατάλληλο για σκληρές συνθήκες όπως στον αυτοκινητισμό και βιομηχανικό έλεγχο.

· Δοκιμές δόνησης και μηχανικής αντοχής: Προσομοίωση δόνησης (συχνότητα 5~500Hz) και κραδασμών κατά τη μεταφορά και τη χρήση, για έλεγχο εάν το κύκλωμα του παχύτερου χαλκού έχει σπάσει ή εάν οι μεταβάσεις έχουν αποκολληθεί.

· Δοκιμή αντίστασης σε διάβρωση: Επαληθεύστε την αντίσταση σε οξείδωση και διάβρωση του παχύτερου στρώματος χαλκού μέσω δοκιμής ψεκασμού αλμυρού νερού (ουδέτερος ψεκασμός αλατιού, 48 έως 96 ώρες) ή δοκιμής υγρασίας και θερμότητας (85℃/85% RH, 1000 ώρες).

· Δοκιμή αξιοπιστίας συγκόλλησης: Μετά την ολοκλήρωση της συγκόλλησης SMT/μέσω οπών, ελέγξτε την αντοχή σύνδεσης μεταξύ των σημείων συγκόλλησης και των παχέων χάλκινων παδ, και διασφαλίστε ότι δεν υπάρχει ψεύτικη συγκόλληση ή αποκόλληση .

Επαλήθευση ειδικών χαρακτηριστικών

· Δοκιμή απόδοσης απαγωγής θερμότητας: Η κατανομή θερμοκρασίας του PCB υπό πλήρους φορτίου συνθήκες ανιχνεύθηκε με θερμική κάμερα για να επαληθευτεί η απόδοση απαγωγής θερμότητας του παχύτερου στρώματος χαλκού.

· Δοκιμή αντίστασης σε φλόγα: Για εφαρμογές υψηλής ισχύος, η αντίσταση σε φλόγα του PCB ελέγχεται σύμφωνα με τα πρότυπα UL94 (τουλάχιστον επίπεδο V-0).

· Δοκιμή συνάφειας: Εφαρμόζεται δοκιμή σε εκατό πλέγματα ή δοκιμή εφελκυσμού για να επαληθευτεί η συνάφεια μεταξύ του παχύτερου στρώματος χαλκού και του υποστρώματος (≥1,5 N/mm).

Οι πλακέτες παχέος χαλκού, με την ισχυρή ικανότητα φέρουσας ισχύος, την εξαιρετική απαγωγή θερμότητας και την υψηλή μηχανική αντοχή, εφαρμόζονται κυρίως σε πεδία που απαιτούν μεταφορά μεγάλου ρεύματος, υψηλή έξοδο ισχύος ή ακραίες συνθήκες λειτουργίας. Τα βασικά σενάρια είναι τα ακόλουθα:

Στον τομέα των οχημάτων νέας ενέργειας

Βασικά συστατικά: Φορτιστής οχήματος, σύστημα διαχείρισης μπαταρίας, ελεγκτής κινητήρα, μετατροπέας DC/DC, μονάδα φορτιστή.

Αιτία εφαρμογής: Πρέπει να μεταφέρει μεγάλα ρεύματα, να αντέξει εναλλασσόμενες υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες και κραδασμούς. Τα παχέα χάλκινα PCBs μπορούν να διασφαλίσουν σταθερή μεταφορά ισχύος και αποτελεσματική απαγωγή θερμότητας, και είναι κατάλληλες για τις ακραίες συνθήκες λειτουργίας των οχημάτων.

Βιομηχανικός έλεγχος και ηλεκτρικός εξοπλισμός

Βασικά συστατικά: μετατροπέας συχνότητας, οδηγός σερβοκινητήρα, τροφοδοτικό UPS, βιομηχανικό μονάδα ισχύος, πίνακας ελέγχου πίνακα διανομής υψηλής τάσης, κύριος πίνακας ελέγχου ηλεκτροσυγκολλητή.

Λόγος εφαρμογής: Ο βιομηχανικός εξοπλισμός ελέγχου απαιτεί συχνά υψηλή έξοδο ισχύος. Οι πλακέτες PCB με παχύ χαλκό μπορούν να μειώσουν τις απώλειες αντίστασης της γραμμής, να αποτρέψουν την υπερθέρμανση και ταυτόχρονα να αντισταθούν σε μηχανικές ταλαντώσεις και ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές, βελτιώνοντας την αξιοπιστία του εξοπλισμού.

Το πεδίο του ιατρικού εξοπλισμού

Βασικά συστατικά: Ιατρικές πηγές τροφοδοσίας, μονάδες ισχύος για αναπνευστήρες, πίνακες ελέγχου για ηλεκτροχειρουργικά όργανα.

Λόγος εφαρμογής: Ο ιατρικός εξοπλισμός έχει εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις ως προς τη σταθερότητα και την ασφάλεια της τροφοδοσίας. Οι πλακέτες PCB με παχύ χαλκό μπορούν να επιτύχουν χαμηλή πτώση τάσης, υψηλή απαγωγή θερμότητας και να πληρούν τα αυστηρά πρότυπα μόνωσης και αντοχής σε τάση της ιατρικής βιομηχανίας.

Πεδία αεροδιαστημικής και στρατιωτικής βιομηχανίας

Βασικά εξαρτήματα: Σύστημα τροφοδοσίας ενέργειας ασυρμάτως, μονάδα εκτόξευσης ραντάρ, πινακίδα ελέγχου πυραύλου, μονάδα τροφοδοσίας ενέργειας δορυφόρου.

Λόγος εφαρμογής: Για να προσαρμοστεί σε ακραίες θερμοκρασίες, ισχυρές ταλαντώσεις και περιβάλλοντα ακτινοβολίας, η υψηλή μηχανική αντοχή και η σταθερή ηλεκτρική απόδοση των πλακετών με παχύ χαλκό μπορεί να εξασφαλίσει την κανονική λειτουργία του εξοπλισμού σε σκληρές συνθήκες.

Εξοπλισμός υψηλής ισχύος για καταναλωτική και εμπορική χρήση

Βασικά εξαρτήματα: Μονάδα αποθήκευσης ενέργειας, φωτοβολταϊκός μετατροπέας, πινακίδα ελέγχου οικιακών συσκευών υψηλής ισχύος (όπως επαγωγικοί μαγειρικοί εστίες, ηλεκτρικοί φούρνοι), μονάδα τροφοδοσίας κέντρου δεδομένων.

Λόγος εφαρμογής: Ο εξοπλισμός υψηλής ισχύος παράγει πολύ θερμότητα και έχει υψηλή ένταση ρεύματος. Οι πλακέτες με παχύ χαλκό μπορούν να αποβάλλουν γρήγορα τη θερμότητα, να αποτρέψουν υπερφόρτωση και καύση του κυκλώματος και να επεκτείνουν τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού.

Ο τομέας των σιδηροδρομικών μεταφορών

Βασικά εξαρτήματα: Μετατροπέας κίνησης τρένου, σύστημα τροφοδοσίας ενέργειας σιδηροτροχιάς, μονάδα ελέγχου σήματος.

Λόγος εφαρμογής: Ο εξοπλισμός σιδηροδρομικών μεταφορών πρέπει να αντέχει μακροχρόνιες ταλαντώσεις, υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες και συχνές επιπτώσεις μεγάλου ρεύματος λόγω συχνών εκκινήσεων και στάσεων. Η ικανότητα φέρουσας ισχύος και η μηχανική αξιοπιστία των πλακετών PCB με παχύ χαλκό μπορεί να καλύψει αυτή την απαίτηση.