PCB Kuprum Berat

PCB Tembaga Berat, juga dikenali sebagai PCB tembaga tebal, adalah sejenis PCB khas dengan ketebalan foil tembaga ≥2oz (70μm, jauh melebihi 1oz/35μm PCB konvensional). Spesifikasi biasa berkisar dari 2oz hingga lebih daripada 10oz. Ciri utamanya adalah keupayaan pengaliran arus yang lebih kuat, prestasi penyebaran haba dan kekuatan mekanikal. Proses penyaduran elektrik dan pengorekan khas diperlukan untuk pengeluaran bagi memastikan keseragaman dan lekatan tembaga tebal lapisan. Berbanding PCB biasa, PCB tembaga berat mempunyai kapasiti pengaliran arus yang lebih kuat (mampu membawa arus dari puluhan hingga ratusan ampere), peresapan haba yang sangat baik, dan tahap kesukaran proses yang lebih tinggi. Mereka terutamanya digunakan dalam senario seperti peralatan kuasa, penukar frekuensi kawalan industri, sistem kawalan elektronik kenderaan tenaga baharu, dan modul kuasa peralatan perubatan yang memerlukan penghantaran arus besar, output kuasa tinggi, atau kemampuan peresapan haba yang kuat. PCB biasa kebanyakannya sesuai untuk elektronik pengguna dan peranti berkuasa rendah.

Kelebihan utama pcb tembaga tebal tertumpu pada kesesuaiannya untuk senario arus tinggi dan kuasa tinggi, yang secara khusus tercermin dalam aspek-aspek berikut:

· Kapasiti pengaliran arus yang sangat kuat:

Lapisan tembaga tebal (≥2oz) boleh membawa arus besar dari puluhan hingga ratusan ampere, yang jauh lebih unggul berbanding PCB biasa. Ia mampu memenuhi keperluan penghantaran arus untuk produk berkuasa tinggi seperti peralatan kuasa dan sistem kawalan elektronik kenderaan baru tenaga, serta mengelakkan pemanasan dan kerosakan pada litar akibat beban arus berlebihan.

· Prestasi penyebaran haba yang sangat baik:

Tembaga mempunyai kekonduksian haba yang sangat baik. Lapisan tembaga yang lebih tebal merupakan pengalir haba yang cemerlang, dan kecekapan penyebaran habanya jauh lebih tinggi berbanding PCB piawai. Lapisan tembaga yang ditebalkan boleh dengan cepat mengalirkan haba yang dihasilkan semasa operasi litar, secara berkesan mengurangkan suhu permukaan papan, meminimumkan kerosakan pada komponen dan litar akibat penuaan terma, serta meningkatkan kestabilan dan jangka hayat produk.

· Kekuatan mekanikal yang lebih tinggi:

Kelebihan utama lain papan litar bercetak (PCB) berkeluli tinggi terletak pada kekuatan mekanik yang lebih tinggi. Lapisan kuprum tebal meningkatkan ketahanan fizikal PCB, menjadikannya lebih tahan terhadap lenturan dan hentakan, serta lebih mampu menahan tekanan fizikal seperti lenturan, getaran dan hentakan mekanikal. Ia mampu menyesuaikan diri dengan keadaan kerja yang mencabar yang melibatkan getaran kerap seperti peralatan kawalan industri dan persekitaran kenderaan, mengurangkan risiko putusnya sambungan.

· Kebolehpercayaan pengaliran elektrik yang stabil

Lapisan kuprum tebal mengurangkan kehilangan rintangan semasa penghantaran arus, merendahkan kejatuhan voltan, serta memastikan kestabilan isyarat litar dan penghantaran kuasa. Ia sangat sesuai untuk peralatan perubatan dan sistem kawalan industri tepat yang mempunyai keperluan tinggi terhadap ketepatan bekalan kuasa.

· Sokongan rekabentuk bersepadu:

Ia boleh mencapai susun atur bersepadu untuk litar arus tinggi dan litar isyarat tepat, mengurangkan keperluan untuk perolakan haba luar, shunt dan komponen lain, menyederhanakan struktur produk dan meningkatkan penggunaan ruang.

· Memanjangkan jangka hayat

Kapasiti pengaliran arus yang lebih tinggi, pengurusan serakan haba yang lebih baik dan kekuatan mekanikal yang lebih kuat secara bersama memanjangkan tempoh perkhidmatan papan litar berkapal tebal (thick copper PCB). Papan sebegini tidak mudah rosak akibat haba atau kerosakan mekanikal, seterusnya menjamin operasi normal untuk tempoh yang lebih lama. Kebolehpercayaan ini amat penting dalam bidang aplikasi di mana penyelenggaraan atau penggantian sukar dan mahal, seperti dalam persekitaran aerospace atau industri. operasi normal untuk tempoh yang lebih lama. Kebolehpercayaan ini amat penting dalam bidang aplikasi di mana penyelenggaraan atau penggantian sukar dan mahal, seperti dalam persekitaran aerospace atau industri.

Disebabkan ketebalan lapisan tembaga yang besar dan senario aplikasi khas papan litar bercetak (PCB) tembaga tebal, reka bentuk perlu mengambil kira prestasi elektrik, kebolehlaksanaan proses dan kebolehpercayaan. Pertimbangan utama adalah seperti berikut:

· Pemilihan ketebalan tembaga:

Spesifikasi ketebalan tembaga harus ditentukan berdasarkan kapasiti pembawaan arus sebenar dan keperluan penyejukan haba peralatan untuk mengelakkan rekabentuk berlebihan dan peningkatan kos. Padankan ketebalan tembaga dengan lebar talian dan rujuk piawaian pembawaan arus IPC-2221 untuk memastikan keperluan penghantaran arus puncak terpenuhi.

· Reka bentuk laluan:

Litar arus tinggi perlu dilebarkan dan ditebalkan untuk mengelakkan pemanasan berlebihan yang disebabkan oleh ketumpatan arus yang terlalu tinggi. Buat peralihan beransur-ansur pada sambungan komponen picagari halus dan litar tembaga tebal untuk mengurangkan perubahan rintangan secara tiba-tiba elakkan litar bersudut tajam sepanjang proses untuk mengelakkan pengorekan yang tidak sekata atau kejadian medan elektrik terkumpul yang boleh menyebabkan kerosakan.

· Reka bentuk penyejatan haba:

Bagi kawasan utama yang menghasilkan haba, rancang zon penyejatan tembaga tebal dan kawasan aplikasi tembaga, atau sediakan pad pengalir haba untuk disambungkan kepada peranti penyejatan luaran. Haba disebar melalui beberapa lapisan tembaga tebal untuk mengelakkan pengumpulan haba setempat. Vias arus tinggi menggunakan rekabentuk berlapis logam tebal atau berlubang berganda secara selari untuk meningkatkan penyejatan haba. vias arus tinggi menggunakan rekabentuk berlapis logam tebal atau berlubang berganda secara selari untuk meningkatkan penyejatan haba.

· Reka bentuk via dan sambungan:

Vias tembaga tebal meningkatkan diameter lubang dan menebalkan lapisan tembaga pada dinding lubang. Apabila perlu, lubang buta atau lubang terbenam atau penampan resin harus digunakan untuk mengelakkan retakan pada dinding lubang. Pad penyolderan komponen yang dipasang perlu diperbesar secara sesuai untuk memastikan kelekatan penyolderan dengan lapisan tembaga tebal. Kawasan penyambungan arus tinggi diisi dengan tembaga bukan wayar nipis untuk meningkatkan kestabilan pengaliran arus.

· Kawalan impedans:

Dengan menggunakan perisian simulasi seperti Altium dan Cadence, lebar jalur, jarak dan ketebalan dielektrik dioptimumkan untuk mengatasi pengaruh lapisan tembaga tebal terhadap impedans ciri jalur. Jalur isyarat frekuensi tinggi dan jalur kuasa tembaga tebal disusun secara berasingan untuk mengelakkan gangguan elektromagnetik.

· Keserasian proses:

Memandangkan ciri-ciri pengukiran tembaga tebal yang cenderung mengalami pengukiran sisi, jumlah pampasan pengukiran diperuntukkan untuk memastikan ketepatan litar. Untuk mengelakkan kawasan tembaga tebal yang besar dan berterusan, alur tambahan atau rekabentuk yang dikeluarkan boleh ditambah untuk mencegah lenturan PCB. sambungan antara tompok dan lapisan tembaga menggunakan struktur pad panas untuk mencegah solder palsu yang disebabkan oleh kepekatan haba semasa penyolderan.

· Kebolehpercayaan mekanikal:

Sediakan ruang regangan untuk PCB tembaga tebal dengan menggabungkan struktur pemasangan peralatan untuk mengelakkan ubah bentuk akibat perubahan suhu. Lapisan tembaga yang ditebalkan atau penegar tambahan ditambah di tepi atau kawasan yang menanggung daya untuk meningkatkan rintangan terhadap lenturan dan getaran, menjadikannya sesuai untuk keadaan kerja yang mencabar seperti kenderaan dan sistem kawalan perindustrian. · Penebatan dan voltan tahanan:

· Penebatan dan voltan tahanan:

Laraskan jarak antara garisan tembaga tebal mengikut keperluan voltan tahanan peralatan. Dalam senario voltan tinggi, tambah jarak secara lanjut mengikut piawaian penebat IPC-2221. Papan lapisan tembaga tebal berbilang dibuat daripada bahan dielektrik yang tahan voltan tinggi untuk mencegah kerosakan antara lapisan.

· Pengoptimuman kos:

Hanya gunakan tembaga tebal di kawasan utama arus tinggi dan pembuangan haba tinggi, manakala ketebalan tembaga piawai dikekalkan di kawasan bukan teras untuk menyeimbangkan prestasi dan kos. Beri keutamaan kepada penyelesaian proses matang untuk menyederhanakan struktur kompleks dan mengurangkan kehilangan hasil pengeluaran

· Lebar dan jarak garisan

Lebar dan jarak wayar tembaga adalah faktor utama. Pengoptimuman perlu dilakukan berdasarkan keperluan pengaliran arus dan susun atur keseluruhan PCB.

· Gunakan via pengalir haba dan pad pengalir haba

Menambahkan via konduktif terma dan pad konduktif terma dalam rekabentuk boleh meningkatkan kesan peresapan haba. Reka bentuk ini membantu menyebarkan haba dari kawasan panas pada PCB, seterusnya memperbaiki peresapan haba secara keseluruhan pengurusan.

Disebabkan lapisan tembaga yang tebal dan senario aplikasi khas, pemeriksaan dan pengujian papan litar bercetak tembaga berat (PCB tembaga tebal) perlu merangkumi tiga dimensi utama: kualiti proses, prestasi elektrik, dan kebolehpercayaan. Kandungan utamanya adalah seperti berikut:

Pemeriksaan rupa luar dan kecacatan proses

· Kualiti lapisan tembaga: Periksa sama ada lapisan tembaga tebal mengalami pengelupasan, retakan, pengoksidaan, dan sama ada terdapat duri di tepi garisan akibat pengetsaan yang tidak sekata (ia perlu mematuhi piawaian IPC-A-600);

· Pad dan via: Sahkan kerataan dan pelekatan pad, ketebalan lapisan tembaga pada dinding via memenuhi piawaian, dan sama ada terdapat ruang kosong atau lubang yang tidak sejajar.

· Kebengkokan permukaan papan: Ukur kebengkokan PCB (PCB kabel tembaga tebal cenderung bengkok akibat tekanan lapisan tembaga, yang perlu dikawal dalam lingkungan 0.75%), dan periksa adanya pengelupasan atau gelembung.

· Ketepatan dimensi: Periksa dimensi utama seperti lebar jalur, jarak antara jalur, dan diameter lubang untuk memastikan kesesuaian dengan lukisan rekabentuk (ralat selepas pampasan etching bagi jalur tembaga tebal harus ≤±0.05mm).

Ujian prestasi elektrik

· Ujian konduksi dan penebatan (ujian Hi-Pot): Penebatan antara jalur dikesan menggunakan penguji penebatan voltan tinggi untuk mencegah kerosakan akibat jarak tidak mencukupi antara lapisan tembaga tebal. Sahkan kekonduksian dan perbaiki masalah litar terbuka dan litar pintas;

· Ujian kapasiti pengaliran arus: Kenakan arus kadar pada keadaan kerja sebenar simulasi, pantau kenaikan suhu litar (bagi PCB tembaga tebal, kenaikan suhu pada arus kadar harus ≤20℃), dan mengesahkan tiada risiko kewujudan panas berlebihan atau peleburan.

· Ujian rintangan: Gunakan penganalisis rintangan untuk mengesan rintangan ciri pada talian isyarat frekuensi tinggi bagi memastikan pengaruh lapisan tembaga tebal terhadap rintangan memenuhi keperluan rekabentuk (ralat ≤±10%);

· Ujian penurunan voltan: Ukur penurunan voltan pada talian semasa penghantaran arus tinggi untuk mengesahkan kelebihan rintangan rendah lapisan tembaga tebal dan mengelakkan kehilangan voltan yang menjejaskan prestasi peralatan.

Pemeriksaan Optikal Automatik (AOI)

Pemeriksaan Optikal Automatik (AOI) menggunakan teknologi imej maju untuk mengesan kecacatan yang mungkin tidak kelihatan dengan mata kasar.

· Imej resolusi tinggi: Sistem AOI menangkap imej resolusi tinggi papan litar bercetak (PCB) dan membandingkannya dengan spesifikasi rekabentuk.

· Pengesanan kecacatan: Sistem ini boleh secara automatik mengenal pasti isu seperti litar pintas, litar terbuka, penipisan trek, dan salah susun.

· Ketepatan: AOI menawarkan ketepatan tinggi, memastikan bahawa sebarang kecacatan terkecil sekalipun dapat dikesan dan diselesaikan.

Ujian kebolehpercayaan

· Ujian kitaran haba: Ujian kitaran dalam julat suhu -40 ℃ hingga 125℃ (≥1000 kali) untuk memeriksa kestabilan ikatan lapisan tembaga tebal dengan substrat dan pad, tanpa pengelupasan atau retakan.

· Ujian hentakan haba: Bertukar dengan cepat antara persekitaran suhu tinggi dan rendah (perbezaan suhu ≥80℃) untuk mengesahkan rintangan PCB terhadap perubahan suhu yang mendadak, sesuai untuk senario mencabar seperti automotif dan kawalan perindustrian.

· Ujian getaran dan kekuatan mekanikal: Mensimulasikan getaran (frekuensi 5~500Hz) dan hentakan semasa pengangkutan dan penggunaan untuk memeriksa sama ada litar tembaga tebal putus dan sama ada via telah terlepas.

· Ujian rintangan kakisan: Sahkan rintangan pengoksidaan dan rintangan kakisan lapisan tembaga tebal melalui ujian semburan garam (semburan garam neutral, 48 hingga 96 jam) atau ujian lembapan panas (85℃/85% RH, 1000 jam).

· Ujian kebolehpercayaan pematerian: Selepas siap pematerian SMT/lubang telus, periksa kekuatan ikatan antara sambungan pematerian dan pad tembaga tebal, serta pastikan tiada pematerian palsu atau pemisahan pematerian (mikrostruktur sambungan pematerian boleh dianalisis melalui keratan metalografi).

Pengesahan prestasi khas

· Ujian prestasi penyejukan: Agihan suhu papan litar bercetak (PCB) dalam keadaan beban penuh dikesan menggunakan pengimej haba untuk mengesahkan kesan penyejukan lapisan tembaga tebal.

· Ujian rintangan api: Untuk senario aplikasi berkuasa tinggi, gred rintangan api papan litar bercetak (PCB) diuji mengikut piawaian UL94 (sekurang-kurangnya mencapai tahap V-0);

· Ujian lekatan: Ujian grid seratus atau ujian tegangan digunakan untuk mengesahkan lekatan antara lapisan tembaga tebal dan substrat (≥1.5N/mm).

Papan litar bercetak tembaga tebal, dengan kapasiti pengaliran arus yang kuat, peresapan haba yang cemerlang dan kekuatan mekanikal yang tinggi, terutamanya digunakan dalam bidang yang memerlukan penghantaran arus besar, output kuasa tinggi atau persekitaran kerja yang mencabar senario teras adalah seperti berikut:

Dalam bidang kenderaan tenaga baharu

Komponen teras: Pengecas dalam kenderaan, sistem pengurusan bateri, pengawal motor, penukar DC/DC, modul pengecasan.

Sebab aplikasi: Ia perlu membawa arus yang besar (puluh hingga ratus ampere), menahan suhu tinggi dan rendah secara berselang-seli serta getaran. PCB tembaga tebal boleh memastikan penghantaran kuasa yang stabil dan peresapan haba yang cekap, dan sesuai untuk persekitaran mencabar dalam kenderaan.

Kawalan industri dan peralatan kuasa

Komponen utama: penukar frekuensi, pemandu servo, bekalan kuasa UPS, modul kuasa perindustrian, papan kawalan kabinet agihan voltan tinggi, papan kawalan utama mesin pengimpal elektrik.

Sebab aplikasi: Peralatan kawalan perindustrian kerap memerlukan output kuasa tinggi. PCB tembaga tebal boleh mengurangkan kehilangan rintangan talian, mencegah pemanasan berlebihan, dan pada masa yang sama menahan getaran mekanikal dan gangguan elektromagnet gangguan, meningkatkan kebolehpercayaan peralatan.

Bidang peralatan perubatan

Komponen utama: Bekalan kuasa perubatan, modul kuasa ventilator, papan kawalan untuk alat pembedahan elektrik.

Sebab aplikasi: Peralatan perubatan mempunyai keperluan yang sangat tinggi terhadap kestabilan dan keselamatan bekalan kuasa. PCB tembaga tebal boleh mencapai penjatuhan voltan yang rendah, pembuangan haba yang tinggi, serta memenuhi piawaian penebatan dan voltan tahanan yang ketat dalam industri perubatan.

Bidang aerospace dan industri ketenteraan

Komponen utama: Sistem bekalan kuasa udara, modul pelancaran radar, papan kawalan misil, unit bekalan kuasa satelit.

Sebab permohonan: Untuk menyesuaikan diri dengan suhu ekstrem, getaran kuat dan persekitaran sinaran, kekuatan mekanikal yang tinggi dan prestasi elektrik yang stabil pada PCB tembaga tebal dapat memastikan operasi peralatan berjalan dengan normal dalam keadaan yang keras.

Peralatan pengguna dan komersial berkuasa tinggi

Komponen utama: Inverter penyimpanan tenaga, inverter fotovoltaik, papan kawalan peralatan rumah tangga berkuasa tinggi (seperti dapur induksi, ketuhar elektrik), modul kuasa pusat data.

Sebab permohonan: Peralatan berkuasa tinggi menghasilkan banyak haba dan arus yang tinggi. PCB tembaga tebal boleh menyebarkan haba dengan cepat, mencegah litar dari beban lebih dan terbakar, serta memperpanjang jangka hayat peralatan.

Bidang pengangkutan rel

Komponen utama: Penukar tarikan kereta api, sistem bekalan kuasa landasan, modul kawalan isyarat.

Sebab permohonan: Peralatan transit rel perlu menahan getaran jangka panjang, suhu tinggi dan rendah, serta hentaman arus besar akibat permulaan dan pemberhentian kerap. Kapasiti membawa arus dan kebolehpercayaan mekanikal papan PCB kuprum tebal boleh memenuhi keperluan ini.