Van het energiesysteem van nieuwe energievoertuigen tot aandrijfapparaten met hoog-vermogen in de industriële automatisering en tot efficiënte voedingsmodules in datacenters: achter de stabiele werking van deze apparaten spelen printplaten met hoge stroomsterkte een belangrijke ondersteunende rol. Hieronder gaan we dieper in op de relevante inhoud van printplaten met hoge stroomsterkte.
Kenmerken van printplaten met hoge stroomsterkte
Het belangrijkste verschil tussen printplaten met hoge stroomsterkte en gewone printplaten is hun sterke stroomdraagvermogen. De dikte van koperfolie op algemene printplaten is meestal 1 ounce, terwijl de dikte van koperfolie op printplaten met hoge stroomsterkte meestal begint vanaf 2 ounces en zelfs 20 ounces kan bereiken. Als we de gewone koperfolie van 2-ounce als voorbeeld nemen, is het dwarsdoorsnedeoppervlak-aanzienlijk vergroot, waardoor er per oppervlakte-eenheid een grotere stroom doorheen kan gaan. Volgens de IPC-2152-standaard is, onder specifieke temperatuurstijgingsomstandigheden, de stroomdraagcapaciteit van koperfolie nauw verwant aan het dwarsdoorsnedeoppervlak. Dikke koperfolie kan de stroomdichtheid effectief verminderen, de verwarming van het circuit minimaliseren en een stabiele werking van het circuit garanderen.
Hoge warmteafvoerprestaties zijn ook een belangrijk kenmerk van printplaten met hoge stroomsterkte. Wanneer er een hoge stroom doorheen gaat, genereert het circuit onvermijdelijk warmte. Als het niet tijdig kan worden afgevoerd, zal dit leiden tot een hoge temperatuur van de componenten, verminderde prestaties en zelfs schade. Printplaten met hoge stroomsterkte maken vaak gebruik van materialen met een hoge thermische geleidbaarheid, zoals het toevoegen van keramische vulstoffen aan het substraat om de thermische geleidbaarheid te verbeteren, of het gebruik van materialen met natuurlijke warmteafvoervoordelen, zoals aluminiumsubstraten. Tegelijkertijd kunnen, door de warmtedissipatiestructuur redelijk te ontwerpen, zoals het toevoegen van warmtedissipatiegaten en het leggen van koper op een groot oppervlak, efficiënte warmtedissipatiekanalen worden geconstrueerd om snel warmte af te voeren en een stabiele bedrijfstemperatuur van de apparatuur te behouden.
Ontwerpsleutelpunten
Planning van de route-indeling
De lay-out van hogestroomlijnen moet het principe van kort en recht volgen, de buiging van stroomtransmissiepaden verminderen en de weerstand en inductantie van de lijnen verlagen. In een voedingsmodule moet het hoofdstroompad van ingang naar uitgang bijvoorbeeld zoveel mogelijk wendingen en bochten vermijden om een soepele stroomstroom te garanderen. Verschillende stroomniveaus van circuits moeten redelijk gescheiden zijn om interferentie van circuits met hoge stroomsterkte naar kleine signaalcircuits te voorkomen en de signaalintegriteit te garanderen.
Berekening van de dikte en lijnbreedte van koperfolie
Nauwkeurige berekening van de dikte en lijnbreedte van koperfolie is cruciaal. Afhankelijk van de huidige draagvereisten en de toegestane temperatuurstijging van het circuitontwerp kunnen geschikte parameters worden berekend met behulp van relevante formules. Als het ontwerp een temperatuurstijging van niet meer dan 20 graden en een stroomcapaciteit van 10 A vereist, kunnen de vereiste koperfoliedikte en lijnbreedte worden verkregen door de formule te combineren met IPC-2152 standaardgegevens. In motoraandrijfcircuits met hoog vermogen wordt voor de bedrading van het hoofdcircuit vaak gebruik gemaakt van koperfolie met een dikte van meer dan 2 ounces, en de lijnbreedte zal dienovereenkomstig worden vergroot om de weerstand en de warmteontwikkeling te verminderen.
Ontwerp met doorgaand gat
Via's, als kanalen die verschillende lagen van circuits verbinden, zijn bijzonder kritisch bij het ontwerp van printplaten met hoge stroomsterkte. Het is noodzakelijk om het aantal via-gaten te vergroten en deze redelijk te verdelen om een dichte via-array te vormen en het verticale stroomtransmissievermogen te verbeteren. Zorg er tegelijkertijd voor dat de koperlaagdikte van de via voldoende is, waarbij doorgaans een koperdikte groter dan of gelijk aan 25 μm nodig is om te voorkomen dat de gatwand onder hoge stroom doorbrandt. In meer-laagse printplaten met hoge stroomsterkte is bijvoorbeeld een groot aantal met verkoperde gaten dicht op elkaar aangebracht onder de voedingscomponenten, waarbij geconcentreerde warmte wordt gegenereerd om de warmte snel naar andere lagen te geleiden en de warmteafvoer te verbeteren.
productieproces
Dikke koperfolielaminering
De productie van printplaten met hoge stroomsterkte wordt eerst geconfronteerd met de uitdaging van het lamineren van dikke koperfolie. Vanwege de dikte van de koperfolie is een nauwkeurige controle van de temperatuur-, druk- en tijdparameters vereist wanneer deze op het substraat wordt gedrukt om een stevige verbinding tussen de koperfolie en het substraat te garanderen, zonder defecten zoals luchtbellen of delaminatie. Geavanceerde vacuümverbindingstechnologie kan tijdens het verbindingsproces lucht afzuigen om de kwaliteit van de verbinding te garanderen, de uniformiteit van de gemiddelde dikte binnen een zeer klein tolerantiebereik te controleren en de algehele prestaties van de printplaat te verbeteren.
Galvaniseren met diepe gaten
Het galvaniseerproces met diepe gaten is cruciaal voor het garanderen van een goede geleiding van via's. Het traditionele galvaniseerproces is moeilijk om de uniformiteit en dikte van koperplating in diepe gaten van dikke koperfolieprintplaten te garanderen. Diepgat-galvanisatietechnologie bereikt een uniforme koperplating op de gatwand door de formule voor de galvaniseringsoplossing, de stroomverdelingsmethode, enz. te optimaliseren, waardoor wordt gegarandeerd dat de koperdikte van het gat voldoet aan de eisen van een hoge stroomdraagcapaciteit en wordt vermeden dat doorgaande gaten knelpunten worden voor de stroomtransmissie.
toepassingsgebied
nieuwe energiewagen
Op het gebied van nieuwe energievoertuigen worden printplaten met hoge stroomsterkte veel gebruikt in belangrijke componenten zoals autoladers en DC-DC-converters. OBC is verantwoordelijk voor het omzetten van wisselstroom in gelijkstroom om de batterij op te laden. Tijdens bedrijf is de stroom hoog en de hoge stroomvoerende en warmteafvoerende prestaties van de printplaat zorgen voor laadefficiëntie en veiligheid; DC-DC-converters realiseren stroomconversie van verschillende spanningsniveaus en zijn ook afhankelijk van printplaten met hoge stroomsterkte om stroom stabiel over te dragen, waardoor de stabiele werking van elektrische systemen in auto's wordt gegarandeerd.
Industriële automatisering
Servoaandrijvingen met hoog vermogen, frequentieomvormers en andere apparatuur in de industriële automatisering vereisen nauwkeurige controle van de motorwerking, waarbij printplaten met hoge stroomsterkte een stabiele krachtoverdracht bieden. Bij servoaandrijvingen verbindt de printplaat met hoge stroomsterkte de voedingsmodule en het regelcircuit, waardoor de hoge stroom efficiënt wordt overgedragen, waardoor een snelle reactie van de motor op commando's wordt gegarandeerd, een nauwkeurige regeling wordt bereikt en wordt voldaan aan de hoge-precisie- en hoge betrouwbaarheidseisen van industriële productie.
Vermogen elektronische apparatuur
Vermogenselektronica, zoals fotovoltaïsche omvormers, ononderbroken UPS-voedingen, enz., vereisen een hoge- energieconversie en -transmissie. Fotovoltaïsche omvormers zetten de door zonnepanelen gegenereerde gelijkstroom om in wisselstroom en integreren deze in het elektriciteitsnet. Printplaten met hoge stroomsterkte helpen ze efficiënt met hoge stromen om te gaan en de efficiëntie van de energieconversie te verbeteren; De UPS levert noodstroom aan apparatuur tijdens stroomuitval, en de printplaat met hoge stroomsterkte zorgt voor een stabiele stroomvoorziening onder hoge belasting, waardoor de continue werking van kritieke apparatuur wordt gegarandeerd.