PCB Copper nặng

Tấm PCB Đồng Dày là gì?

Tấm PCB Đồng Dày, còn được gọi là tấm PCB đồng dày, là một loại PCB đặc biệt có độ dày lá đồng ≥2oz. Các thông số phổ biến dao động từ 2oz đến hơn 10oz. Lõi của nó là khả năng dẫn dòng điện mạnh hơn, hiệu suất tản nhiệt và độ bền cơ học cao hơn. Quá trình sản xuất yêu cầu kỹ thuật mạ điện và ăn mòn đặc biệt để đảm bảo độ đồng đều và độ bám dính của lớp đồng dày lớp. So với các tấm PCB thông thường, các tấm PCB đồng dày có khả năng chịu dòng điện mạnh hơn, tản nhiệt tốt hơn và độ khó quy trình cao hơn. Chúng chủ yếu được áp dụng trong các tình huống như thiết bị điện lực, bộ biến tần điều khiển công nghiệp, hệ thống điều khiển điện tử cho xe năng lượng mới và các mô-đun nguồn thiết bị y tế—những nơi yêu cầu truyền dòng lớn, đầu ra công suất cao hoặc khả năng tản nhiệt mạnh. Các PCB thông thường chủ yếu phù hợp với thiết bị điện tử tiêu dùng và thiết bị công suất thấp.

Những ưu điểm cốt lõi của PCB đồng dày tập trung vào khả năng thích ứng với các tình huống dòng cao và công suất cao, được thể hiện cụ thể ở các khía cạnh sau:

· Khả năng chịu dòng điện siêu mạnh:

Lớp đồng dày (≥2oz) có thể dẫn dòng điện lớn từ hàng chục đến hàng trăm ampe, vượt trội hơn nhiều so với các PCB thông thường. Nó có thể đáp ứng yêu cầu truyền tải dòng điện của các sản phẩm công suất cao như thiết bị điện và hệ thống điều khiển điện tử phương tiện sử dụng năng lượng mới và tránh hiện tượng dây dẫn bị nóng và cháy do quá tải dòng điện.

· Hiệu suất tản nhiệt xuất sắc:

Đồng có khả năng dẫn nhiệt tuyệt vời. Một lớp đồng dày hơn chính là chất dẫn nhiệt tốt, hiệu quả tản nhiệt của nó cao hơn nhiều so với các PCB tiêu chuẩn. Lớp đồng tăng cường có thể nhanh chóng dẫn nhiệt sinh ra trong quá trình hoạt động của mạch giảm hiệu quả nhiệt độ bề mặt của bảng mạch, giảm thiểu tổn hại cho các linh kiện và mạch điện do lão hóa nhiệt gây ra, từ đó nâng cao độ ổn định và tuổi thọ sản phẩm.

· Độ bền cơ học cao hơn:

Một lợi thế quan trọng khác của PCB lớp đồng cao nằm ở độ bền cơ học cao hơn. Lớp đồng dày làm tăng độ cứng cáp về mặt vật lý của PCB, giúp nó chống lại sự uốn cong và va đập tốt hơn, do đó có khả năng chịu đựng tốt hơn các ứng suất cơ học như uốn cong, rung động và va chạm cơ học. nó có thể thích nghi với các điều kiện làm việc khắc nghiệt có rung động thường xuyên như thiết bị điều khiển công nghiệp và môi trường trên phương tiện, giảm nguy cơ đứt gãy đường dẫn. rủi ro đứt đường mạch.

· Độ tin cậy dẫn điện ổn định

Lớp đồng dày làm giảm tổn thất điện trở trong quá trình truyền dòng điện, hạ thấp sụt áp và đảm bảo sự ổn định trong truyền tín hiệu và truyền công suất của mạch. Nó đặc biệt phù hợp với các thiết bị y tế và hệ thống điều khiển công nghiệp chính xác có yêu cầu cao về độ chính xác của nguồn điện. rủi ro đứt đường mạch.

· Hỗ trợ thiết kế tích hợp:

Có thể đạt được bố trí tích hợp các mạch dòng điện cao và mạch tín hiệu chính xác, giảm nhu cầu sử dụng các bộ tản nhiệt ngoài, điện trở shunt và các linh kiện khác, đơn giản hóa cấu trúc sản phẩm và cải thiện hiệu quả sử dụng không gian.

· Kéo dài tuổi thọ

Khả năng chịu dòng cao hơn, quản lý tản nhiệt tốt hơn và độ bền cơ học mạnh hơn cùng nhau kéo dài tuổi thọ của mạch in đồng dày. Các mạch in này ít bị hư hỏng do nhiệt hoặc cơ học, do đó đảm bảo hoạt động bình thường trong thời gian dài hơn. Độ tin cậy này cực kỳ quan trọng trong các lĩnh vực ứng dụng mà việc bảo trì hoặc thay thế gặp khó khăn và tốn kém, chẳng hạn như trong môi trường hàng không vũ trụ hoặc công nghiệp. hoạt động bình thường trong thời gian dài hơn. Độ tin cậy này cực kỳ quan trọng trong các lĩnh vực ứng dụng mà việc bảo trì hoặc thay thế gặp khó khăn và tốn kém, chẳng hạn như trong môi trường hàng không vũ trụ hoặc công nghiệp.

Do lớp đồng dày và các tình huống ứng dụng đặc biệt, việc kiểm tra và thử nghiệm các bảng mạch in đồng nặng (thick copper PCBs) cần bao gồm ba khía cạnh chính: chất lượng quy trình, hiệu suất điện và độ tin cậy. Các nội dung cốt lõi như sau:

Kiểm tra ngoại hình và các lỗi quy trình

· Chất lượng lớp đồng: Kiểm tra xem lớp đồng dày có bị bong tróc, nứt, oxi hóa hay không, và có xuất hiện ba via ở mép đường dẫn do ăn mòn không đều hay không (cần tuân thủ tiêu chuẩn IPC-A-600);

· Các bàn đấu và thông mạch: Xác minh độ phẳng và độ bám dính của các bàn đấu, độ dày lớp đồng trên thành thông mạch có đạt tiêu chuẩn hay không, và có tồn tại khoảng rỗng hay lỗ lệch tâm hay không.

· Biến dạng bề mặt tấm: Đo độ cong vênh của PCB (các PCB đồng dày dễ bị cong vênh do ứng suất lớp đồng, cần kiểm soát trong phạm vi 0,75%) và kiểm tra hiện tượng bong lớp hoặc bọt khí.

· Độ chính xác về kích thước: Kiểm tra các kích thước chính như chiều rộng đường mạch, khoảng cách và đường kính lỗ để đảm bảo phù hợp với bản vẽ thiết kế.

Kiểm tra hiệu năng điện

· Kiểm tra dẫn điện và cách điện (kiểm tra Hi-Pot): Phát hiện độ cách điện giữa các đường mạch bằng thiết bị kiểm tra cách điện áp cao để ngăn ngừa hiện tượng đánh thủng do khoảng cách giữa các lớp đồng dày không đủ. Xác minh tính dẫn điện và xử lý sự cố đứt mạch và ngắn mạch;

· Kiểm tra khả năng chịu dòng điện: Đưa dòng điện định mức vào trong điều kiện làm việc thực tế mô phỏng, theo dõi mức tăng nhiệt độ của mạch và xác nhận rằng không có nguy cơ quá nhiệt hoặc nóng chảy.

· Kiểm tra trở kháng: Sử dụng máy phân tích trở kháng để phát hiện trở kháng đặc trưng của đường tín hiệu tần số cao nhằm đảm bảo ảnh hưởng của lớp đồng dày đến trở kháng đáp ứng các yêu cầu thiết kế (sai số ≤±10%);

· Kiểm tra sụt áp: Đo mức sụt áp trên đường dây khi truyền dòng điện lớn để xác minh ưu điểm điện trở thấp của lớp đồng dày và tránh tổn thất điện áp ảnh hưởng đến hiệu suất thiết bị.

Kiểm tra Quang học Tự động (AOI)

Kiểm tra Quang học Tự động (AOI) sử dụng công nghệ hình ảnh tiên tiến để phát hiện các lỗi có thể không nhìn thấy bằng mắt thường.

· Hình ảnh độ phân giải cao: Hệ thống AOI chụp các hình ảnh độ phân giải cao của mạch in và so sánh với các thông số thiết kế.

· Phát hiện lỗi: Hệ thống này có thể tự động nhận diện các vấn đề như chập mạch, hở mạch, mỏng vết nối và lệch vị trí.

· Độ chính xác: AOI cung cấp độ chính xác cao, đảm bảo ngay cả những lỗi nhỏ nhất cũng có thể được phát hiện và xử lý.

Thử nghiệm độ tin cậy

· Kiểm tra chu kỳ nhiệt: Kiểm tra chu kỳ trong dải nhiệt độ từ -40 ℃ đến 125℃ (≥1000 lần) để kiểm tra độ ổn định liên kết giữa lớp đồng dày với đế và các pad, không bị bong lớp hay nứt.

· Kiểm tra sốc nhiệt: Chuyển nhanh giữa các môi trường nhiệt độ cao và thấp (chênh lệch nhiệt độ ≥80℃) để xác minh khả năng chịu đựng sự thay đổi nhiệt độ đột ngột của PCB, phù hợp với các tình huống khắc nghiệt như ô tô và điều khiển công nghiệp.

· Kiểm tra độ rung và độ bền cơ học: Mô phỏng độ rung (tần số 5~500Hz) và va chạm trong quá trình vận chuyển và sử dụng để kiểm tra xem mạch đồng dày có bị đứt hay không và các lỗ thông (vias) có bị rơi ra không.

· Kiểm tra khả năng chống ăn mòn: Xác minh khả năng chống oxy hóa và chống ăn mòn của lớp đồng dày thông qua thử nghiệm phun muối (phun muối trung tính, 48 đến 96 giờ) hoặc thử nghiệm ẩm nóng (85℃/85% RH, 1000 giờ).

· Kiểm tra độ tin cậy mối hàn: Sau khi hoàn thành hàn SMT/hàn lỗ xuyên, kiểm tra độ bền liên kết giữa các mối hàn và các pad đồng dày, đảm bảo không có hiện tượng hàn giả hoặc bong tróc mối hàn .

Xác minh hiệu suất đặc biệt

· Kiểm tra hiệu suất tản nhiệt: Phát hiện phân bố nhiệt độ của mạch in trong điều kiện tải đầy đủ bằng thiết bị chụp ảnh nhiệt để xác minh hiệu quả tản nhiệt của lớp đồng dày.

· Kiểm tra khả năng chống cháy: Đối với các ứng dụng công suất cao, cấp độ chống cháy của mạch in được kiểm tra theo tiêu chuẩn UL94 (ít nhất đạt cấp V-0);

· Kiểm tra độ bám dính: Thực hiện kiểm tra theo phương pháp lưới trăm ô hoặc kiểm tra kéo để xác nhận độ bám dính giữa lớp đồng dày và chất nền (≥1,5 N/mm).

Các mạch in đồng dày, với khả năng chịu dòng điện lớn, tản nhiệt tốt và độ bền cơ học cao, chủ yếu được ứng dụng trong các lĩnh vực yêu cầu truyền dòng lớn, đầu ra công suất cao hoặc điều kiện làm việc khắc nghiệt các kịch bản cốt lõi như sau:

Trong lĩnh vực xe năng lượng mới

Các thành phần cốt lõi: Bộ sạc trên xe, hệ thống quản lý pin, bộ điều khiển động cơ, bộ chuyển đổi DC/DC, mô-đun trạm sạc.

Lý do ứng dụng: Cần phải truyền tải dòng điện lớn, chịu được nhiệt độ cao thấp luân phiên và rung động. PCB đồng dày có thể đảm bảo truyền tải điện ổn định và tản nhiệt hiệu quả, phù hợp với môi trường làm việc khắc nghiệt của xe cộ.

Điều khiển công nghiệp và thiết bị điện

Các thành phần cốt lõi: biến tần, bộ điều khiển servo, nguồn điện UPS, mô-đun nguồn công nghiệp, bo mạch điều khiển tủ phân phối điện áp cao, bo mạch chủ của máy hàn điện.

Lý do ứng dụng: Thiết bị điều khiển công nghiệp thường yêu cầu đầu ra công suất lớn. PCB đồng dày có thể giảm tổn thất điện trở đường dây, ngăn ngừa quá nhiệt, đồng thời chống lại rung động cơ học và nhiễu điện từ tăng cường độ tin cậy của thiết bị.

Lĩnh vực thiết bị y tế

Các thành phần cốt lõi: Nguồn điện y tế, mô-đun nguồn máy thở, bo mạch điều khiển dụng cụ phẫu thuật điện.

Lý do ứng dụng: Thiết bị y tế có yêu cầu cực kỳ cao về độ ổn định và an toàn nguồn điện. PCB đồng dày có thể đạt được sụt áp thấp, tản nhiệt tốt, đáp ứng các tiêu chuẩn cách điện nghiêm ngặt và chịu điện áp cao của ngành y tế.

Lĩnh vực hàng không vũ trụ và công nghiệp quân sự

Các thành phần chính: Hệ thống nguồn điện trên không, mô-đun phóng ra-đa, bảng điều khiển tên lửa, đơn vị nguồn cung cấp vệ tinh.

Lý do ứng dụng: Để thích nghi với nhiệt độ cực đoan, rung động mạnh và môi trường bức xạ, tấm mạch in dày đồng có độ bền cơ học cao và hiệu suất điện ổn định có thể đảm bảo thiết bị hoạt động bình thường trong điều kiện khắc nghiệt.

Thiết bị tiêu dùng và thương mại công suất cao

Các thành phần chính: Bộ biến tần lưu trữ năng lượng, bộ biến tần quang điện, bảng điều khiển thiết bị gia dụng công suất lớn (như bếp từ, lò nướng điện), mô-đun nguồn trung tâm dữ liệu.

Lý do ứng dụng: Thiết bị công suất cao sinh ra nhiều nhiệt và dòng điện lớn. Tấm mạch in dày đồng có thể tản nhiệt nhanh chóng, ngăn ngừa quá tải và cháy mạch, kéo dài tuổi thọ thiết bị.

Lĩnh vực giao thông đường sắt

Các thành phần chính: Bộ chuyển đổi kéo tàu, hệ thống cấp điện đường ray, mô-đun điều khiển tín hiệu.

Lý do ứng dụng: Thiết bị giao thông đường sắt cần phải chịu được rung động lâu dài, nhiệt độ cao và thấp, cũng như các tác động dòng điện lớn do khởi động và dừng liên tục. Khả năng dẫn dòng và độ tin cậy cơ học của PCB đồng dày có thể đáp ứng yêu cầu này.