PCB ploča s debelim bakrom

Što je PCB od teškog bakra?

Teški bakreni PCB, također poznat kao debeli bakreni PCB, posebna je vrsta PCB-a s debljinom bakrene folije ≥2 oz. Uobičajene specifikacije kreću se od 2 unci do preko 10 unci. Njegovo jezgro značajke su jača sposobnost vođenja struje, performanse rasipanja topline i mehanička čvrstoća. Za proizvodnju su potrebni posebni postupci električnog taloženja i tračenja kako bi se osigurala jednolikost i adhezija debelog bakra sloj. U usporedbi s običnim PCBS-om, teški bakreni PCBS-ovi imaju jači kapacitet prenosa struje, izvrsnu raspršivost toplote i veću težinu procesa. Oni su uglavnom primjenjuju u scenarijima poput električne opreme, industrijskih pretvarača frekvencije, elektroničkih upravljačkih sustava za vozila na obnovljivu energiju i modula napajanja medicinske opreme koji zahtijevaju prijenos velike struje, visoki izlaz snage ili jako rasipanje topline. Obične tiskane ploče najčešće su prikladne za potrošačku elektroniku i uređaje s niskom snagom.

Ključne prednosti tiskanih ploča s debelim bakrenim slojevima leže u njihovoj prilagodljivosti visokonaponskim i visokofrekventnim scenarijima, što se posebno ogleda u sljedećim aspektima:

· Izuzetno jaka sposobnost vođenja struje:

Debela bakrena sloj (≥2oz) može prenositi desetke do stotine ampera velike struje, što je daleko bolje od uobičajenih ploča za tiskane ploče. Može zadovoljiti zahtjeve prijenosa struje za visokosnažne proizvode poput energetske opreme i novih elektroničkih upravljačkih sustava za vozila na obnovljivu energiju te izbjeći zagrijavanje i oštećenje linija uzrokovano preopterećenjem struje.

· Izvrsna sposobnost rasipanja topline:

Bakar ima izvrsnu toplinsku vodljivost. Deblji bakreni sloj je izvrsan vodič topline, a njegova učinkovitost hlađenja znatno je veća od one standardnih ploča za tiskane ploče. Zadebljani bakreni sloj može brzo odvesti toplinu koja nastaje tijekom rada sklopa, učinkovito smanjujući površinsku temperaturu ploče, minimalizirajući oštećenja komponenti i sklopova uzrokovana termičkim starenjem te poboljšavajući stabilnost i vijek trajanja proizvoda.

· Veća mehanička čvrstoća:

Još jedna ključna prednost visokobakrenih ploča je veća mehanička čvrstoća. Debeli bakreni sloj povećava fizičku izdržljivost ploče, čineći je otpornijom na savijanje i udarce, te time sposobnijom za izdržavanje fizičkih naprezanja poput savijanja, vibracija i mehaničkih potresa. Može se prilagoditi teškim radnim uvjetima s učestalim vibracijama, kao što su industrijska upravljačka oprema i vozilski okviri, smanjujući rizik od prekida trasa.

· Pouzdana stabilna električna vodljivost

Debeli bakreni sloj smanjuje gubitke zbog otpora tijekom prijenosa struje, snižava pad napona i osigurava stabilnost prijenosa signala i energije u krugu. Posebno je pogodan za medicinsku opremu i precizne industrijske upravljačke sustave koji imaju visoke zahtjeve za točnošću napajanja.

· Podrška integriranom dizajnu:

Može postići integrirani raspored krugova s visokom strujom i preciznih signalnih krugova, smanjujući potrebu za vanjskim hladnjacima, šuntovima i drugim komponentama, pojednostavljujući strukturu proizvoda i poboljšavajući iskorištaj prostora.

· Produljenje vijeka trajanja

Veća nosivost struje, bolje upravljanje rasipanjem topline i veća mehanička čvrstoća zajedno produžuju vijek trajanja PCB-a s debelom bakrenom folijom. Ovi se PCB-ovi ne podliježu lako toplinskim ili mehaničkim oštećenjima, time osiguravajući njihovo normalno funkcioniranje tijekom duljeg vremenskog razdoblja. Ova pouzdanost od vitalnog je značaja u područjima primjene gdje su održavanje ili zamjena teški i skupi, poput svemirske ili industrijske okoline.

Zbog debele bakrene sloja i posebnih slučajeva uporabe, provjera i testiranje tiskanih ploča s debelim bakrenim slojem (ploče s debelim bakrom) mora obuhvatiti tri glavna aspekta: kvalitetu procesa, električne performanse i pouzdanost. Glavni sadržaji su sljedeći:

Provjera izgleda i pogrešaka u procesu

· Kvaliteta bakrenog sloja: Provjerite ima li odljepljivanja, pukotina ili oksidacije na debelom bakrenom sloju te postoje li žuljevi na rubu trasa zbog neujednačenog traženja (mora zadovoljiti standard IPC-A-600);

· Pločice i vijci: Provjerite ravnotežu i prianjanje pločica, ispunjava li debljina bakrenog sloja na zidovima vijaka propisane standarde te postoje li praznine ili pomaknuti otvori.

· Deformacija površine ploče: Izmjerite izobličenje tiskane ploče (PCB s debelom bakrenom folijom skloni su izobličenju zbog napetosti bakrenih slojeva, što treba kontrolirati unutar 0,75%) i provjerite ima li odvajanja slojeva ili mjehurića.

· Točnost dimenzija: Provjerite ključne dimenzije kao što su širina linije, razmak i prečnik rupe kako biste bili sigurni da su u skladu s crtežima.

Test električnih svojstava

· Test vodljivosti i izolacije (Hi-Pot test): Izolacija između traka otkriva se pomoću visokonaponskog izolacijskog testera kako bi se spriječio proboj uzrokovani nedovoljnim razmakom između debelih bakrenih slojeva. Provjerite vodljivost i otklonite otvorene strujne krugove i kratke spojeve;

· Ispitivanje snoseća struje: primjenjuje se nazivna struja u simuliranim stvarnim radnim uvjetima, prati se porast temperature krugova i potvrdite da ne postoji opasnost od pregrijavanja ili topljenja.

· Testiranje impedancije: Upotrijebite analizator impedancije za otkrivanje karakteristične impedancije visokofrekventne signalne linije kako bi se osiguralo da utjecaj sloja debele bakrene folije na impedanciju zadovoljava projektne zahtjeve (pogreška ≤±10%);

· Test padova napona: Izmerite pad napona na vodi pri prijenosu velikih struja kako biste potvrdili prednost niske otpornosti sloja debele bakrene folije i izbjegli gubitak napona koji može utjecati na rad opreme.

Automatska optička inspekcija (AOI)

Automatska optička inspekcija (AOI) koristi napredne tehnologije snimanja za otkrivanje grešaka koje mogu biti nevidljive golim okom.

· Snimanje visoke rezolucije: AOI sustav stvara slike visoke rezolucije tiskane ploče i uspoređuje ih s projektanskim specifikacijama.

· Otkrivanje grešaka: Ovaj sustav može automatski prepoznati probleme poput kratkih spojeva, prekida u vodovima, užanjivanja trasa i neispravnog poravnanja.

· Točnost: AOI nudi visoku točnost, osiguravajući da se čak i najmanji nedostaci mogu otkriti i otkloniti.

Test pouzdanosti

· Test termičkog cikliranja: Ciklični test u rasponu temperatura od -40 ℃ do 125℃ (≥1000 puta) kako bi se provjerila stabilnost prianjanja debelog bakrenog sloja na podlogu i kontaktne površine, bez odvajanja ili pucanja.

· Test termičkog šoka: Brzo prebacivanje između visokih i niskih temperatura (razlika temperature ≥80℃) kako bi se potvrdila otpornost PCB-a na nagle promjene temperature, prikladno za ekstremne uvjete poput automobilske i industrijske kontrole.

· Test vibracija i mehaničke čvrstoće: Simulacija vibracija (frekvencija 5~500Hz) i udara tijekom transporta i uporabe kako bi se provjerilo je li debeli bakreni krug prekinut te jesu li prolazi otpali.

· Test otpornosti na koroziju: Provjerite otpornost na oksidaciju i koroziju sloja debele bakrene prevlake putem testa prskanja slanom vodom (neutralni test prskanjem slane vode, 48 do 96 sati) ili testa vlažnog toplinskog opterećenja (85℃/85% RH, 1000 sati).

· Test pouzdanosti lemljenja: Nakon završetka SMT/preko-rutnog lemljenja provjerite čvrstoću vezivanja između spojeva lemljenja i debele bakarne podloge i osigurate da nema krivog lemljenja ili de-lemjenja .

Provjera posebnih performansi

· Test performansi hlađenja: Termalnim uređajem za snimanje registrirana je raspodjela temperature na pločici PCB pod punim opterećenjem kako bi se potvrdio učinak hlađenja debelog bakrenog sloja.

· Test otpornosti na zapaljenje: Za scenarije primjene s visokom snagom, otpornost na zapaljenje pločice PCB testira se u skladu sa standardima UL94 (najmanje na razini V-0);

· Test prianjanja: Stotinski test ili vlakni test koristi se za provjeru prianjanja između sloja debele bakrene folije i podloge (≥1,5 N/mm).

Ploče s tiskanim krugovima s debelom bakrenom folijom, zbog svoje velike nosivosti struje, izvrsnog odvođenja topline i visoke mehaničke čvrstoće, primjenjuju se uglavnom u područjima koja zahtijevaju prijenos velikih struja, visok izlaz snage ili teške radne uvjete. Ključne primjene su sljedeće:

U području vozila na obnovljivu energiju

Ključni komponenti: punjač u vozilu, sustav za upravljanje baterijom, upravljač motora, DC/DC pretvarač, modul za punjenje.

Razlog primjene: mora nositi velike struje, izdržati izmjene visokih i niskih temperatura i vibracija. U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, za proizvodnju električne energije u skladu s člankom 3. stavkom 3. točkom (a) ovog članka, primjenjuje se sljedeće: te su prilagođene teškim uvjetima u vozilima.

Industrijska regulacija i energetska oprema

Osnovni sastojci: pretvarač frekvencije, servo pogon, UPS napajanje, industrijski energetski modul, ploča upravljačke kutije za visoki napon, glavna upravljačka ploča za električno zavarivanje.

Razlog primjene: Industrijska upravljačka oprema često zahtijeva visok izlaz snage. PCB-ovi s debelim bakrom mogu smanjiti gubitke zbog otpora vodova, spriječiti pregrijavanje, te istovremeno otporiti mehaničkim vibracijama i elektromagnetskim smetnjama, čime se povećava pouzdanost opreme.

Područje medicinske opreme

Osnovni sastojci: Medicinska napajanja, moduli napajanja za ventilatore, upravljačke ploče za elektrokirurške instrumente.

Razlog primjene: Medicinska oprema postavlja izuzetno visoke zahtjeve za stabilnošću i sigurnošću napajanja. PCB-ovi s debelim bakrom mogu postići nizak pad napona, visoku rasipanje topline i zadovoljiti stroge standarde izolacije i izdržljivosti na napon medicinske industrije.

Područja zrakoplovne i vojne industrije

Ključni sastojci: Zračni sustav napajanja, radar modul lansiranja, ploča za upravljanje raketama, jedinica za napajanje satelita.

Razlog primjene: Kako bi se prilagodili ekstremnim temperaturama, jakim vibracijama i zračenju, velika mehanička čvrstoća i stabilne električne performanse PCB ploča s debelim bakrom osiguravaju normalno funkcioniranje opreme u teškim uvjetima.

Visokosnaga potrošačka i komercijalna oprema

Ključni sastojci: Invertor za pohranu energije, fotonaponski invertor, ploča za upravljanje visokosnapnim kućanskim aparatima (kao što su indukcijski kuhalnici, električne pećnice), modul napajanja za podatkovni centar.

Razlog primjene: Visokosnapna oprema proizvodi puno topline i ima visoku struju. PCB ploče s debelim bakrom mogu brzo odvesti toplinu, spriječiti preopterećenje i pregrijavanje kruga te produžiti vijek trajanja opreme.

Područje željezničkog prijevoza

Ključni sastojci: Pretvarač vučnog motora vlaka, sustav napajanja tračnica, modul za upravljanje signalima.

Razlog za primjenu: Oprema za željeznički prijevoz mora izdržati dugotrajne vibracije, visoke i niske temperature te česte udare velikih struja prilikom pokretanja i zaustavljanja. Nosivost struje i mehanička pouzdanost PCB ploča s debelim bakrom može zadovoljiti ovaj zahtjev.