Heavy Copper PCB

Heavy Copper PCB, kilala rin bilang thick copper PCB, ay isang espesyal na uri ng PCB na may kapal ng tanso na ≥2oz (70μm), na mas mataas nang malaki kaysa sa karaniwang 1oz/35μm ng mga tradisyonal na PCB. Ang mga karaniwang espesipikasyon ay mula 2oz hanggang mahigit pa sa 10oz. Ang mga pangunahing katangian nito ay mas matibay na kakayahan sa pagdadala ng kuryente, pagganap sa pagdidisperso ng init, at lakas sa mekanikal. Kailangan ang espesyal na proseso ng elektroplating at etching sa produksyon upang mapanatili ang uniformity at pagkakadikit ng makapal na tanso layer. Kumpara sa karaniwang PCBS, ang heavy copper PCBS ay may mas matibay na kakayahan sa pagdala ng kuryente (kakayahang maghatid ng mga tens hanggang daan-daang amperes ng kasalukuyang), mahusay na pagkalat ng init, at mas mataas na antas ng kahirapan sa proseso. Ito ay pangunahing inilapat sa mga sitwasyon tulad ng kagamitang elektrikal, industrial control frequency converters, electronic control system ng bagong enerhiyang sasakyan, at power module ng kagamitang medikal na nangangailangan ng malaking transmisyon ng kuryente, mataas na output ng kapangyarihan, o malakas na pagkalat ng init. Ang karaniwang PCBS ay karamihan angkop para sa consumer electronics at mababang-kapangyarihang device.

Ang mga pangunahing kalamangan ng thick copper pcb ay nakatuon sa kanilang kakayahang umangkop sa mga senaryo na may mataas na kuryente at kapangyarihan, na partikular na ipinapakita sa mga sumusunod na aspeto:

· Napakalakas na kakayahan sa pagdala ng kuryente:

Ang makapal na tanso (≥2oz) ay kayang maghatid ng sampung hanggang daang ampere ng malaking kuryente, na mas mahusay pa kaysa sa karaniwang PCB. Ito ay kayang tugunan ang mga pangangailangan sa paghahatid ng kuryente ng mga mataas na kapangyarihan tulad ng kagamitang elektrikal at bagong mga sistema ng kontrol sa sasakyang de-koryente, at maiiwasan ang pagkakainit at pagsunog ng linya dahil sa sobrang kuryente.

· Mahusay na pagkalusaw ng init:

Ang tanso ay may mahusay na kakayahang maglusa ng init. Ang mas makapal na tanso ay isang mahusay na tagapagdaloy ng init, at ang kahusayan nito sa paglulusa ng init ay mas mataas kaysa sa karaniwang PCB. Ang pinakintab na makapal na tanso ay mabilis na nakapagpapadaloy ng init na nabubuo habang gumagana ang circuit, epektibong binabawasan ang temperatura sa ibabaw ng board, pinipigilan ang pinsala sa mga sangkap at circuit dulot ng pagtanda dahil sa init, at nagpapahusay sa katatagan at haba ng buhay ng produkto.

· Mas mataas na lakas ng mekanikal:

Ang isa pang mahalagang kalamangan ng mataas na tanso na PCBS ay ang mas mataas na lakas nito sa mekanikal. Pinahuhusay ng makapal na layer ng tanso ang pisikal na katatagan ng PCB, na nagiging mas matibay laban sa pagbaluktot at impact, at kaya mas kayang tumagal sa mga pisikal na tensyon tulad ng pagbabaon, pag-vibrate, at pagkalugmok. Maaari itong umangkop sa mapanghamak na kondisyon ng paggawa na may madalas na pag-vibrate tulad ng mga kagamitan sa kontrol ng industriya at mga kapaligiran na nakabase sa sasakyan, na binabawasan ang panganib ng pagkabasag ng linya.

· Maaasahang katatagan ng elektrikal na konduksyon

Binabawasan ng makapal na layer ng tanso ang pagkawala ng resistensya habang nagtatransmit ng kuryente, pinapababa ang voltage drop, at tinitiyak ang katatagan ng transmisyon ng signal at kuryente sa circuit. Lalo itong angkop para sa mga kagamitang medikal at mga sistema ng kontrol sa industriya na may mataas na pangangailangan sa kumpirmasyon ng suplay ng kuryente. industrial control systems with high requirements for power supply accuracy.

· Suporta sa integrated design:

Maaari itong makamit ang isang pinagsamang layout ng mga high-current circuit at mga precise signal circuit, na binabawasan ang pangangailangan para sa mga panlabas na heat sink, shunt, at iba pang sangkap, na nagpapasimple sa istruktura ng produkto at nagpapabuti sa paggamit ng espasyo.

· Pahabain ang buhay

Ang mas mataas na kakayahan sa pagdadala ng kuryente, mas mahusay na pamamahala ng pagdissipate ng init, at mas matibay na mechanical strength ay magkakasamang nagpapalawig sa serbisyo ng thick copper PCB. Ang mga PCB na ito ay hindi madaling masira dahil sa init o mekanikal na presyon, kaya nagtitiyak ng kanilang normal na operasyon sa mas mahabang panahon. Ang katatagan na ito ay may malaking kahalagahan sa mga larangan ng aplikasyon kung saan mahirap at mahal ang pagmamintra o palitan, tulad ng aerospace o industrial na kapaligiran.

Dahil sa makapal na layer ng tanso at sa mga espesyal na sitwasyon ng paggamit ng thick copper PCB, kailangang isaalang-alang sa disenyo ang electrical performance, feasibility ng proseso, at reliability. Ang mga pangunahing konsiderasyon ay ang mga sumusunod:

· Pagpili ng kapal ng tanso:

Ang espesipikasyon ng kapal ng tanso ay dapat na batay sa aktwal na kakayahan ng pagdadala ng kuryente at sa mga pangangailangan sa pag-alis ng init ng kagamitan upang maiwasan ang labis na disenyo at pagtaas ng gastos. Ipagtugma ang kapal ng tanso sa kumbinasyon sa lapad ng linya at sangguni sa pamantayan ng IPC-2221 sa pagdadala ng kuryente upang matiyak na natutugunan ang mga pangangailangan sa peak current transmission.

· Disenyo ng ruta:

Kailangang palaparin at palakasin ang mga high-current circuit upang maiwasan ang sobrang pag-init dulot ng labis na density ng kuryente. Gumawa ng unti-unting transisyon sa mga sambungan ng mga fine-pitch component at makapal na copper circuit upang mabawasan ang biglang mga pagbabago sa impedance. Iwasan ang mga circuit na may matutulis na sulok sa buong proseso upang maiwasan ang hindi pantay na etching o nakapokus na electric field na maaaring magdulot ng pagkabigo.

· Disenyo para sa pag-alis ng init:

Para sa mga mahahalagang bahagi na lumilikha ng init, gumawa ng plano para sa makapal na copper na nagpapalitaw ng init at mga lugar para sa aplikasyon ng tanso, o iwanan ang mga heat-conducting pad upang ikonekta sa panlabas na mga device na nag-aalis ng init. Pinapalawak ang init sa pamamagitan ng maraming makapal na layer ng tanso upang maiwasan ang lokal na pagtitipon ng init. Ang mga high-current vias ay gumagamit ng metalized na pina-kapal o multi-hole parallel design upang mapahusay ang pag-alis ng init.

· Disenyo ng via at koneksyon:

Ang makapal na tanso na vias ay nagdudulot ng pagtaas sa lapad ng butas at nagpapakintab sa tanso na layer sa pader ng butas. Kung kinakailangan, dapat gamitin ang mga butas na bulag o mga selyadong butas na may resin upang maiwasan ang pagkabasag ng pader ng butas. Ang mga solder pad ng plug-in na mga bahagi ay dapat palakihin nang naaayon upang matiyak ang pagkakadikit sa pagmamaneho sa makapal na tanso na layer. Ang mataas na kuryenteng lugar ng koneksyon ay puno ng tanso imbes na manipis na mga wire upang mapalakas ang katatagan ng daloy ng kuryente.

· Kontrol sa impedance:

Sa pamamagitan ng simulation software tulad ng Altium at Cadence, ang lapad ng linya, agwat, at kapal ng dielectric ay ino-optimize upang labanan ang epekto ng makapal na tanso na layer sa katangian ng impedance ng linya. Ang mataas na dalas na mga linyang signal at makapal na tanso na linyang kuryente ay pinaghihiwalay upang maiwasan ang electromagnetic interference.

· Kakayahang magkapareho ng proseso:

Dahil sa katangian na ang makapal na tanso ay madaling masugatan sa gilid, may nakalaang kompensasyon sa pag-etch upang mapanatili ang katumpakan ng sirkito. Upang maiwasan ang malalaking bahaging patuloy na may makapal na tanso, maaaring magdagdag ng karagdagang mga uka o mga disenyo na may butas upang maiwasan ang pagbaluktot ng PCB. ang pagkakakonekta sa pagitan ng pad at ng layer ng tanso ay gumagamit ng istrukturang mainit na pad upang maiwasan ang maling pag-solder na dulot ng pagtitipon ng init habang nagwewelding.

· Mekanikal na katiyakan:

Mag-iwan ng puhunan para sa pagpapalawak ng makapal na copper PCB kasama ang istruktura ng pag-install ng kagamitan upang maiwasan ang pagbabago ng hugis dahil sa pagbabago ng temperatura. Dinadagdagan ang kapal ng mga layer ng tanso o nagdaragdag ng karagdagang mga palanggana sa mga gilid o mga lugar na tumatanggap ng puwersa upang mapalakas ang paglaban sa pagbubuka at pag-vibrate, na angkop para sa mahihirap na kondisyon ng trabaho tulad ng mga sasakyan at mga industrial control system. ang pagpapalakas ng mga layer ng tanso o karagdagang mga palanggana ay idinaragdag sa mga gilid o mga lugar na tumatanggap ng puwersa upang mapalakas ang paglaban sa pagbubuka at pag-vibrate, na angkop para sa mahihirap na kondisyon ng trabaho tulad ng mga sasakyan at mga industrial control system.

· Pagkakabukod at kakayahang tumagal sa boltahe:

I-ayos ang espasyo ng makapal na mga linya ng tanso ayon sa mga kinakailangan sa pagtitiis sa boltahe ng kagamitan. Sa mga mataas na boltahe, dagdagan pa ang espasyo ayon sa pamantayan ng IPC-2221 sa pagkakabukod. Ang mga multi-layer na makapal na tansong PCB ay gawa sa mga materyales na di-panghati na may laban sa mataas na boltahe upang maiwasan ang pagkabasag sa pagitan ng mga layer.

· Pag-optimize ng gastos:

Ginagamit lamang ang makapal na tanso sa mga pangunahing lugar na may mataas na kuryente at mataas na pagkalat ng init, habang pinapanatili ang karaniwang kapal ng tanso sa mga di-pangunahing lugar upang mapantay ang pagganap at gastos. Bigyan ng prayoridad ang paggamit ng mga nakagawiang solusyon sa proseso upang mapasimple ang mga kumplikadong istraktura at mabawasan ang pagkawala sa produksyon

· Lapad at espasyo ng linya

Ang lapad at espasyo ng mga tansong wire ay mga pangunahing salik. Kailangang isagawa ang pag-optimize batay sa mga kinakailangan sa pagdala ng kuryente at sa pangkalahatang layout ng PCB.

· Gamitin ang mga pasukan at pad na nagpapakalat ng init

Ang pagdaragdag ng thermal conductive vias at thermal conductive pads sa disenyo ay maaaring mapahusay ang epekto ng pag-alis ng init. Nakakatulong ang mga disenyo na ito sa pag-alis ng init mula sa mga hotspot sa PCB, na nagpapabuti sa kabuuang pag-alis ng init pagpapatupad.

Dahil sa makapal na layer ng tanso at sa mga espesyal na sitwasyon ng aplikasyon, ang pagsusuri at pagsubok sa mga printed circuit board na may mabigat na tanso (thick copper PCBs) ay kailangang saklawin ang tatlong pangunahing aspeto: kalidad ng proseso, pagganap sa kuryente, at kakayahang umangkop. Ang mga pangunahing nilalaman ay ang mga sumusunod:

Pagsusuri sa hitsura at mga depekto sa proseso

· Kalidad ng layer ng tanso: Suriin kung may pagkakahiwalay, pangingitngit, o oksihenasyon ang makapal na layer ng tanso, at kung may mga dulo ng linya na may karayom dahil sa hindi pantay na pag-etch (dapat sumunod sa pamantayan ng IPC-A-600);

· Mga pad at mga via: I-verify ang pagkakatarik at pagkakadikit ng mga pad, kung ang kapal ng layer ng tanso sa mga pader ng mga via ay sumusunod sa mga pamantayan, at kung mayroong anumang mga puwang o hindi maayos na pagkaka-align ng mga butas.

· Pagbabago sa ibabaw ng board: Sukatin ang pagkawayo ng PCB (ang mga PCB na may makapal na tanso ay madaling mapagod dahil sa stress ng copper layer, kung saan dapat kontrolado ang pagkawayo sa loob ng 0.75%), at suriin para sa delamination o mga bula.

· Katumpakan ng sukat: Suriin ang mga pangunahing sukat tulad ng lapad ng linya, agwat, at diameter ng butas upang matiyak na tugma ito sa mga disenyo (ang error pagkatapos ng etching compensation para sa makapal na copper lines ay dapat ≤±0.05mm).

Pagsusuri sa kakayahang elektrikal

· Pagsusuri sa konduksyon at pagkakabukod (Hi-Pot test): Ang pagkakabukod sa pagitan ng mga linya ay sinusuri gamit ang high-voltage insulation tester upang maiwasan ang breakdown dulot ng hindi sapat na agwat sa pagitan ng makapal na copper layers. Patunayan ang conductivity at lutasin ang mga problema sa bukas at maikling circuit;

· Pagsusuri sa kakayahang magdala ng kuryente: Ilapat ang rated current sa ilalim ng simulated na aktwal na kondisyon, subaybayan ang pagtaas ng temperatura ng circuit (para sa makapal na copper PCBS, ang pagtaas ng temperatura sa ilalim ng rated current ay dapat ≤20℃), at kumpirmahin na walang panganib na mag-overheat o matunaw.

· Pagsusuri ng impedance: Gamitin ang impedance analyzer upang matukoy ang katangian ng impedance ng high-frequency signal line upang matiyak na ang epekto ng makapal na copper layer sa impedance ay sumusunod sa mga kinakailangan sa disenyo (error ≤±10%);

· Pagsusuri ng pagbaba ng boltahe: Sukatin ang pagbaba ng boltahe sa linya habang nagtataglay ng mataas na kasalukuyang paglipat upang mapatunayan ang mababang resistensya ng makapal na copper layer at maiwasan ang pagkawala ng boltahe na nakakaapekto sa pagganap ng kagamitan.

Automatic Optical Inspection (AOI)

Gumagamit ang Automatic Optical Inspection (AOI) ng advanced imaging technology upang matuklasan ang mga depekto na posibleng hindi nakikita ng mata.

· Mataas na resolusyon na imaging: Kinukuha ng AOI system ang mga imahe na may mataas na resolusyon ng PCB at ihinahambing ito sa mga espisipikasyon sa disenyo.

· Pagtukoy sa mga depekto: Ang sistemang ito ay kusang nakakakilala ng mga isyu tulad ng short circuit, open circuit, pagtatabil ng mga trace, at misalignment.

· Katiyakan: Ang AOI ay nag-aalok ng mataas na katiyakan, tinitiyak na matuklasan at masolusyunan ang pinakamaliit na mga depekto.

Pagsusuri ng reliwabilidad

· Pagsusuri sa thermal cycling: Pagsusuri sa siklo sa loob ng saklaw ng temperatura mula -40 ℃ hanggang 125℃ (≥1000 beses) upang suriin ang katatagan ng pagkakadikit ng makapal na layer ng tanso sa substrate at mga pad, nang walang paghihiwalay o pangingitngit.

· Pagsusuri sa thermal shock: Mabilis na paglipat sa pagitan ng mataas at mababang temperatura (pagkakaiba ng temperatura ≥80℃) upang patunayan ang kakayanan ng PCB laban sa biglang pagbabago ng temperatura, angkop para sa mahihirap na sitwasyon tulad ng automotive at pang-industriyang kontrol.

· Pagsusuri sa vibration at mekanikal na lakas: Iminumulat ang vibration (dalas 5~500Hz) at impact habang isinasagawa ang transportasyon at paggamit upang suriin kung naputol ang makapal na copper circuit o natanggal ang mga via.

· Pagsubok sa paglaban sa korosyon: Patunayan ang paglaban sa oksihenasyon at korosyon ng makapal na tanso na layer sa pamamagitan ng pagsubok sa asin na ulan (neutral na asin na ulan, 48 hanggang 96 oras) o pagsubok sa basa at mainit na kondisyon (85℃/85% RH, 1000 oras).

· Pagsubok sa katiyakan ng pag-solder: Matapos makumpleto ang SMT/pag-solder sa butas, suriin ang lakas ng pagkakadikit sa pagitan ng mga solder joint at ng makapal na tanso na pad, at tiyakin na walang pekeng pag-solder o paghihiwalay (maaaring suriin ang mikro-istruktura ng mga solder joint sa pamamagitan ng metalograpikong seksyon).

Pagpapatunay ng espesyal na pagganap

· Pagsubok sa pagganap ng pagpapalabas ng init: Ang distribusyon ng temperatura ng PCB sa ilalim ng buong karga ay natuklasan gamit ang thermal imager upang patunayan ang epekto ng pagpapalabas ng init ng makapal na tanso na layer.

· Pagsubok sa paglaban sa apoy: Para sa mga mataas na aplikasyon ng kapangyarihan, sinusubukan ang antas ng paglaban sa apoy ng PCB ayon sa mga pamantayan ng UL94 (kailangang umabot sa V-0 level);

· Pagsubok sa pandikit: Ginagamit ang pagsubok sa isang daang-grid o pagsubok sa tensile upang patunayan ang pandikit sa pagitan ng makapal na layer ng tanso at ng substrate (≥1.5N/mm).

Ang mga printed circuit board na may makapal na tanso, na may malakas na kakayahan sa pagdala ng kuryente, mahusay na pag-alis ng init, at mataas na lakas na mekanikal, ay pangunahing ginagamit sa mga larangan na nangangailangan ng malaking paglipat ng kuryente, mataas na output ng kapangyarihan, o matitinding mga kondisyon sa paggawa. Ang mga pangunahing senaryo ay ang mga sumusunod:

Sa larangan ng mga bagong sasakyang de-koryente

Mga pangunahing bahagi: On-board charger, battery management system, motor controller, DC/DC converter, charging pile module.

Dahilan ng paggamit: Kailangang magdala ng malalaking kuryente (mga sampu hanggang daan-daang amper), magtiis sa palitan ng mataas at mababang temperatura at mga pagbibrig. Ang makapal na tansong PCB ay nakakagarantiya ng matatag na paglipat ng kuryente at mahusay na pag-alis ng init, at angkop para sa matinding kapaligiran ng mga sasakyan.

Industriyal na kontrol at kagamitang pangkuryente

Mga pangunahing bahagi: frequency converter, servo driver, suplay ng UPS, industriyal na power module, control board ng high-voltage distribution cabinet, pangunahing control board ng electric welding machine.

Dahilan ng paggamit: Madalas nangangailangan ang mga kagamitang pang-industriya ng mataas na power output. Ang mga thick copper PCBs ay maaaring magpababa ng resistensya at pagkawala ng linya, maiwasan ang pag-init nang husto, at sabay-sabay na makapaglaban sa mekanikal na pag-vibrate at electromagnetic interferensya, na nagpapahusay sa katiyakan ng kagamitan.

Larangan ng mga kagamitang medikal

Mga pangunahing bahagi: Mga suplay ng kuryente para sa medikal, mga power module ng ventilator, mga control board para sa mga electrosurgical instrument.

Dahilan ng paggamit: Napakataas ng mga pangangailangan ng kagamitang medikal sa katatagan at kaligtasan ng suplay ng kuryente. Ang mga thick copper PCBs ay maaaring makamit ang mababang voltage drop, mataas na pagdidisperso ng init, at matugunan ang mahigpit na mga pamantayan sa insulasyon at pagtitiis sa boltahe ng industriya ng medisina.

Mga larangan ng aerospace at militar

Mga pangunahing bahagi: Airborne power supply system, radar launch module, missile control board, satellite power supply unit.

Dahilan ng paggamit: Upang umangkop sa matitinding temperatura, matitinding pag-vibrate at mga kapaligirang may radiation, ang mataas na lakas ng makina at matatag na elektrikal na pagganap ng mga thick copper PCBs ay maaaring magagarantiya ng maayos na pagpapatakbo ng kagamitan sa mahihirap na kondisyon.

Makapangyarihang kagamitang pang-konsumo at pang-komersyo

Mga pangunahing bahagi: Energy storage inverter, photovoltaic inverter, mataas na kapangyarihang control board para sa bahay (tulad ng induction cooker, electric oven), data center power module.

Dahilan ng paggamit: Ang mga makapangyarihang kagamitan ay lumilikha ng maraming init at may mataas na kuryente. Ang mga thick copper PCBs ay maaaring mabilis na magpapalamig, maiwasan ang circuit overload at pagsusunog, at mapalawig ang haba ng buhay ng kagamitan.

Larangan ng riles na transportasyon

Mga pangunahing bahagi: Train traction converter, track power supply system, signal control module.

Dahilan ng aplikasyon: Kailangang matiis ng kagamitan sa riles ang pangmatagalang pagvivibrate, mataas at mababang temperatura, at madalas na pagsisimula at pagtigil na may malakihang impact ng kuryente. Ang kakayahan sa pagdadala ng kuryente at mekanikal na katiyakan ng mga thick copper PCBs ay kayang matugunan ang pangangailangang ito.