PCB de Cobre Pesado

O que é uma PCB de Cobre Pesado?

PCB de Cobre Pesado, também conhecida como PCB de cobre espesso, é um tipo especial de PCB com espessura da folha de cobre de ≥2 oz. As especificações comuns variam de 2 oz a mais de 10 oz. O seu núcleo características são maior capacidade de condução de corrente, desempenho de dissipação térmica e resistência mecânica. São necessários processos especiais de galvanização e gravação para a produção, garantindo a uniformidade e aderência do cobre espesso camada. Comparadas com PCBs comuns, as PCBs de cobre pesado possuem maior capacidade de condução de corrente, excelente dissipação de calor e maior dificuldade de fabricação. São principalmente aplicados em cenários como equipamentos de energia, inversores de controle industrial, sistemas eletrônicos de controle de veículos elétricos, e módulos de alimentação de equipamentos médicos que exigem transmissão de alta corrente, alta potência ou forte dissipação térmica. PCBs comuns são majoritariamente adequados para eletrônicos de consumo e dispositivos de baixa potência.

As vantagens principais do PCB de cobre grosso concentram-se na sua adaptabilidade a cenários de alta corrente e alta potência, o que se reflete especificamente nos seguintes aspectos:

· Capacidade de condução de corrente extremamente elevada:

A camada grossa de cobre (≥2 oz) pode conduzir dezenas a centenas de amperes de alta corrente, o que é muito superior às PCBs comuns. Pode atender aos requisitos de transmissão de corrente de produtos de alta potência, como equipamentos de energia e novos sistemas eletrônicos de controle de veículos elétricos, evitando o aquecimento e a queima das linhas causados por sobrecarga de corrente.

· Excelente desempenho de dissipação de calor:

O cobre possui excelente condutividade térmica. Uma camada mais grossa de cobre é um excelente condutor de calor, e sua eficiência de dissipação de calor é muito maior do que a das PCBs padrão. A camada de cobre reforçada pode conduzir rapidamente o calor gerado durante a operação do circuito, reduzindo efetivamente a temperatura da superfície da placa, minimizando os danos aos componentes e circuitos causados pelo envelhecimento térmico e aumentando a estabilidade e a vida útil do produto.

· Maior resistência mecânica:

Outra vantagem chave dos PCBs de alto teor de cobre reside na sua maior resistência mecânica. A camada grossa de cobre aumenta a robustez física do PCB, tornando-o mais resistente à flexão e ao impacto, sendo assim mais capaz de suportar tensões físicas como flexão, vibração e choque mecânico. Pode adaptar-se a condições de trabalho adversas com vibrações frequentes, tais como equipamentos de controle industrial e ambientes veiculares, reduzindo o risco de ruptura das trilhas.

· Confiabilidade estável na condutividade elétrica

A camada grossa de cobre reduz as perdas por resistência durante a transmissão de corrente, diminui a queda de tensão e garante a estabilidade na transmissão de sinais e energia do circuito. É especialmente adequado para equipamentos médicos e sistemas de controle industrial de precisão com requisitos elevados de precisão na alimentação elétrica.

· Suporte para design integrado:

Pode alcançar uma disposição integrada de circuitos de alta corrente e circuitos de sinal preciso, reduzindo a necessidade de dissipadores de calor externos, shunts e outros componentes, simplificando a estrutura do produto e melhorando a utilização do espaço.

· Prolonga a vida útil

A maior capacidade de condução de corrente, melhor gerenciamento da dissipação de calor e maior resistência mecânica prolongam conjuntamente a vida útil da placa de cobre espesso. Essas placas não são propensas a danos térmicos ou mecânicos, garantindo assim seu funcionamento normal por um período mais longo. Essa confiabilidade é de vital importância em áreas de aplicação onde a manutenção ou substituição é difícil e onerosa, como em ambientes aeroespaciais ou industriais.

Devido à camada de cobre espessa e aos cenários especiais de aplicação, a inspeção e os testes de placas de circuito impresso com cobre pesado (PCBs de cobre grosso) precisam abranger três dimensões principais: qualidade do processo, desempenho elétrico e confiabilidade. Os conteúdos principais são os seguintes:

Inspeção de aparência e defeitos de processo

· Qualidade da camada de cobre: Verificar se a camada de cobre espessa apresenta descascamento, rachaduras, oxidação e se existem rebarbas nas bordas das trilhas devido à gravação irregular (deve estar em conformidade com o padrão IPC-A-600);

· Trilhas e vias: Verificar a planicidade e aderência das trilhas, se a espessura da camada de cobre nas paredes das vias atende aos padrões e se há vazios ou furos desalinhados.

· Deformação da superfície do painel: Medir a empenagem da PCB (PCBs de cobre espesso são propensas à empenagem devido à tensão na camada de cobre, o que deve ser controlado dentro de 0,75%) e verificar a presença de descolamento ou bolhas.

· Precisão dimensional: Verificar as dimensões-chave, como largura da linha, espaçamento e diâmetro dos furos, para garantir que estejam consistentes com os desenhos de projeto.

Teste de desempenho elétrico

· Teste de condução e isolamento (teste Hi-Pot): O isolamento entre trilhas é detectado por um medidor de isolamento de alta tensão, para prevenir ruptura causada pelo espaçamento insuficiente entre camadas de cobre espesso. Verificar condutividade e solucionar falhas de circuito aberto e curto-circuito;

· Teste de capacidade de condução de corrente: Aplicar a corrente nominal sob condições de trabalho simuladas reais, monitorar a elevação de temperatura do circuito, e confirmar que não há risco de superaquecimento ou derretimento.

· Teste de impedância: Utilize um analisador de impedância para detectar a impedância característica da linha de sinal de alta frequência, garantindo que a influência da camada de cobre espessa na impedância atenda aos requisitos de projeto (erro ≤±10%);

· Teste de queda de tensão: Meça a queda de tensão na linha durante a transmissão de alta corrente para verificar a vantagem de baixa resistência da camada de cobre espessa e evitar perda de tensão que possa afetar o desempenho do equipamento.

Inspeção Automática por Imagem (AOI)

A Inspeção Automática por Imagem (AOI) utiliza tecnologia avançada de imagens para detectar defeitos que podem não ser visíveis a olho nu.

· Imagens de alta resolução: O sistema AOI captura imagens de alta resolução da PCB e as compara com as especificações de projeto.

· Detecção de defeitos: Este sistema pode identificar automaticamente problemas como curtos-circuitos, circuitos abertos, afinamento de trilhas e desalinhamento.

· Precisão: AOI oferece alta precisão, garantindo que até os menores defeitos possam ser detectados e corrigidos.

Teste de confiabilidade

· Teste de ciclagem térmica: Teste de ciclo na faixa de temperatura de -40 ℃ a 125℃ (≥1000 vezes) para verificar a estabilidade da ligação da camada de cobre espesso com o substrato e trilhas, sem delaminação ou rachaduras.

· Teste de choque térmico: Alternância rápida entre ambientes de alta e baixa temperatura (diferença de temperatura ≥80℃) para verificar a resistência da PCB a mudanças bruscas de temperatura, adequado para cenários severos como automotivo e controle industrial.

· Testes de vibração e resistência mecânica: Simular vibrações (frequência de 5~500Hz) e impactos durante transporte e uso para verificar se o circuito de cobre espesso está rompido e se os furos metálicos se soltaram.

· Teste de resistência à corrosão: Verificar a resistência à oxidação e à corrosão da camada de cobre espessa por meio do teste de névoa salina (névoa salina neutra, 48 a 96 horas) ou teste de umidade e calor (85℃/85% RH, 1000 horas).

· Teste de confiabilidade de soldagem: Após concluir a soldagem SMT/por orifício passante, verificar a resistência de ligação entre as soldas e os pads de cobre grosso, e garantir que não haja falsa soldagem ou dessoldagem .

Verificação de desempenho especial

· Teste de desempenho de dissipação de calor: A distribuição de temperatura do PCB em condições de carga total foi detectada por um termovisor para verificar o efeito de dissipação de calor da camada de cobre espessa.

· Teste de retardância de chama: Para cenários de aplicação de alta potência, o grau de retardância de chama do PCB é testado conforme os padrões UL94 (atingindo pelo menos o nível V-0);

· Teste de adesão: É adotado um teste de grade centesimal ou um teste de tração para verificar a adesão entre a camada de cobre espessa e o substrato (≥1,5 N/mm).

Placas de circuito impresso com cobre espesso, com sua alta capacidade de condução de corrente, excelente dissipação de calor e alta resistência mecânica, são aplicadas principalmente em áreas que exigem transmissão de alta corrente, alta potência ou condições de operação severas os cenários principais são os seguintes:

No campo dos veículos de nova energia

Componentes principais: Carregador de bordo, sistema de gerenciamento de bateria, controlador do motor, conversor DC/DC, módulo da estação de carregamento.

Motivo de aplicação: Precisa conduzir grandes correntes, suportar temperaturas alternadas altas e baixas e vibrações. As PCBs de cobre grosso podem garantir transmissão de energia estável e dissipação eficiente de calor, sendo adequadas para o ambiente severo dos veículos.

Controle industrial e equipamentos de potência

Componentes principais: conversor de frequência, driver servo, fonte de alimentação UPS, módulo de potência industrial, placa de controle de quadro de distribuição de alta tensão, placa de controle principal de máquina de solda elétrica.

Motivo da aplicação: Equipamentos de controle industrial frequentemente exigem alta saída de potência. As PCBs de cobre espesso podem reduzir a perda de resistência nas linhas, evitar superaquecimento e, ao mesmo tempo, resistir à vibração mecânica e à interferência eletromagnética melhorando a confiabilidade do equipamento.

Área de equipamentos médicos

Componentes principais: Fontes médicas, módulos de potência para ventiladores, placas de controle para instrumentos eletrocirúrgicos.

Motivo da aplicação: Os equipamentos médicos possuem requisitos extremamente elevados quanto à estabilidade e segurança da alimentação elétrica. As PCBs de cobre espesso podem proporcionar baixa queda de tensão, alta dissipação de calor e atender aos rigorosos padrões de isolamento e tensão suportável da indústria médica.

Áreas de aerospace e indústria militar

Componentes principais: Sistema de alimentação aérea, módulo de lançamento de radar, placa de controle de mísseis, unidade de alimentação de satélite.

Motivo da aplicação: Para se adaptar a temperaturas extremas, vibrações intensas e ambientes com radiação, a alta resistência mecânica e o desempenho elétrico estável das PCBs de cobre espesso podem garantir o funcionamento normal dos equipamentos em condições adversas.

Equipamentos comerciais e de consumo de alta potência

Componentes principais: Inversor de armazenamento de energia, inversor fotovoltaico, placa de controle de eletrodomésticos de alta potência (como fogões de indução, fornos elétricos), módulo de alimentação para centros de dados.

Motivo da aplicação: Equipamentos de alta potência geram muito calor e possuem alta corrente. As PCBs de cobre espesso podem dissipar rapidamente o calor, prevenir sobrecarga e queima dos circuitos, e prolongar a vida útil dos equipamentos.

Campo do transporte ferroviário

Componentes principais: Conversor de tração de trem, sistema de alimentação ferroviária, módulo de controle de sinal.

Motivo da aplicação: Equipamentos de transporte ferroviário precisam suportar vibração prolongada, altas e baixas temperaturas, e impactos frequentes de corrente elevada durante partidas e paradas. A capacidade de condução de corrente e a confiabilidade mecânica das PCBS de cobre espesso podem atender a este requisito.