Onder de mondiale trend van actieve transitie naar duurzame energie bloeit de nieuwe energie-industrie. Van nieuwe energievoertuigen tot apparatuur voor de opwekking van zonne- en windenergie: de kern van veel nieuwe energietoepassingen kan niet los worden gezien van een sleutelcomponent - denieuwe energieprintplaat. Hoewel het slechts een ogenschijnlijk gewone printplaat is, is hij onmisbaar in nieuwe energiesystemen, die complexe circuitlay-outs en signaaltransmissietaken uitvoeren, en vormt hij de basis voor het garanderen van de efficiënte en stabiele werking van nieuwe energieapparatuur.
1, substraatmateriaal: de hoeksteen van prestaties
Het substraatmateriaal van nieuwe energieprintplaten is een sleutelfactor die hun prestaties bepaalt. Vergeleken met traditionele printplaten worden nieuwe energietoepassingen vaak geconfronteerd met strengere milieu- en prestatie-eisen, dus de selectie van substraatmaterialen is uiterst zorgvuldig.
Op het gebied van nieuwe energievoertuigen moet het substraat, vanwege de complexe omgeving zoals trillingen, hoge temperaturen en elektromagnetische interferentie die tijdens de werking van het voertuig worden gegenereerd, uitstekende mechanische sterkte, hoge temperatuurbestendigheid en elektrische isolatie hebben. Gelamineerde platen met epoxyglasdoek zijn een gebruikelijke keuze geworden voor nieuwe printplaatsubstraten voor energievoertuigen vanwege de uitstekende uitgebreide prestaties. Het is niet alleen bestand tegen een bepaalde mate van mechanische belasting om de integriteit van de printplaat tijdens trillingen van het voertuig te garanderen, maar heeft ook een hoge glasovergangstemperatuur om stabiele elektrische prestaties te behouden in omgevingen met hoge temperaturen. Op de printplaat van het batterijbeheersysteem van elektrische voertuigen kan het FR-4-substraat bijvoorbeeld het circuit op betrouwbare wijze ondersteunen, waardoor een nauwkeurige overdracht van de monitoring- en beheersignalen van de batterijstatus wordt gegarandeerd.
Op het gebied van fotovoltaïsche zonne-energie vereisen langdurige blootstelling aan de buitenlucht, afwisselend hoge en lage temperaturen en vochtigheid dat printplaatsubstraten een goede weersbestendigheid en chemische corrosiebestendigheid hebben. Op dit moment zijn er enkele speciale, hoogwaardige materialen in opkomst. Polyimide (PI)-substraten hebben een uitstekende weerstand tegen hoge en lage temperaturen en kunnen stabiliteit behouden in het extreme temperatuurbereik van -200 graden tot 260 graden. Tegelijkertijd maakt hun uitstekende UV- en chemische bestendigheid ze geschikt voor langdurig gebruik in ruwe buitenomgevingen, waardoor de levensduur van printplaten in apparatuur voor de opwekking van zonne-energie effectief wordt verlengd.
2, structureel ontwerp: de kern van het optimaliseren van de prestaties
Het structurele ontwerp van nieuwe energieprintplaten vereist een uitgebreide afweging van meerdere factoren om betere elektrische prestaties en ruimtegebruik te bereiken.
Voor de printplaat van het energiesysteem van nieuwe energievoertuigen wordt, vanwege de noodzaak om hoge-krachttransmissie en complexe besturingssignalen te verwerken, vaak een meer--laags bordstructuur gebruikt. Door het aantal lagen te vergroten, kunnen complexere circuitlay-outs worden gerealiseerd in een beperkte ruimte, waardoor lijnoverschrijdingen en interferentie worden verminderd. In printplaten voor motoraandrijvingen worden bijvoorbeeld meestal printplaten met 8 of zelfs meer lagen gebruikt. De binnenste laag kan worden gebruikt om stroom- en aardlagen aan te brengen, waardoor een stabiele stroomvoorziening voor het circuit wordt geboden en signaalinterferentie wordt verminderd; De buitenste laag wordt gebruikt om pinnen van verschillende elektronische componenten met elkaar te verbinden om signaalinvoer en -uitvoer te bereiken. Ondertussen is het van cruciaal belang om de breedte en afstand van het circuit redelijk te ontwerpen. Voor transmissielijnen met hoge stroomsterkte zal de lijnbreedte op passende wijze worden verbreed om de lijnweerstand te verminderen, energieverlies en warmteopwekking tot een minimum te beperken; Voor hogesnelheidssignaallijnen worden de afstand en lengte van de lijnen strikt gecontroleerd om de signaalintegriteit te garanderen en signaalreflectie en overspraak te verminderen.
In gedistribueerde nieuwe energieopwekkingssystemen, zoals windparken en zonne-energiecentrales, moeten printplaten zich mogelijk aanpassen aan verschillende installatie- en aansluitvereisten. Op dit punt ontstond een modulair structureel ontwerp. Verdeel de volledige printplaat in meerdere onafhankelijke modules op basis van hun functies, en elke module kan vóór montage afzonderlijk worden ontworpen, vervaardigd en getest. Dit modulaire ontwerp vergemakkelijkt niet alleen de productie en het onderhoud, maar maakt ook een flexibele aanpassing van modulecombinaties mogelijk op basis van daadwerkelijke toepassingsscenario's, waardoor de veelzijdigheid en schaalbaarheid van printplaten wordt verbeterd. In het printplaatontwerp van zonne-omvormers kunnen bijvoorbeeld het ingangscircuit, het invertercircuit, het uitgangscircuit, enz. worden ontworpen als onafhankelijke modules, en het juiste aantal en de juiste specificaties van modules kunnen worden geselecteerd voor combinatie volgens de omvormervereisten van verschillende vermogensniveaus.
3, productieproces: kwaliteitsborging
Het productieproces van nieuwe energieprintplaten heeft rechtstreeks invloed op de kwaliteit en prestaties ervan, en elke stap, van substraatverwerking tot eindproductinspectie, moet strikt worden gecontroleerd.
Substraatverwerking is de eerste stap in de productie, inclusief snijden, boren en andere bewerkingen op het substraat. Tijdens het snijproces is hoge-snijapparatuur vereist om de nauwkeurigheid van de substraatafmetingen en controlefouten binnen een zeer klein bereik te garanderen. Het boorproces is zelfs nog kritischer. Voor een groot aantal doorgaande gaten op nieuwe energieprintplaten zijn een hoge openingsnauwkeurigheid en gladde gatwanden vereist. Geavanceerde laserboortechnologie speelt een belangrijke rol in dit proces, omdat hiermee zeer-precieze bewerkingen van kleine openingen (zoals kleiner dan 0,1 mm) kunnen worden bereikt met minimale schade aan de gatwand, wat gunstig is voor het daaropvolgende galvaniseren en elektrische verbindingen.
De fabricage van circuits is een van de kernprocessen bij de productie en wordt voornamelijk voltooid door middel van fotolithografie en etstechnieken. Tijdens het fotolithografieproces wordt het substraatoppervlak eerst uniform gecoat met fotoresist, en vervolgens wordt hoge- fotolithografische apparatuur gebruikt om het ontworpen circuitpatroon via een masker op de fotoresist te belichten. Na de belichting ondergaat de fotoresist een ontwikkelingsbehandeling, waardoor een fotoresistpatroon achterblijft dat consistent is met het circuitpatroon. Vervolgens wordt er met behulp van een chemische etsoplossing geëtst om de koperfolie die niet door fotoresist is beschermd te verwijderen, waardoor een nauwkeurig circuit wordt gevormd. Dit proces vereist een extreem hoge milieuzuiverheid, en zelfs kleine stofdeeltjes kunnen defecten veroorzaken, zoals kortsluiting of open circuits in het circuit. Daarom gebruiken productiewerkplaatsen meestal stof-vrije zuiveringsapparatuur om ervoor te zorgen dat lithografie- en etsprocessen worden uitgevoerd in een zeer schone omgeving.
Na voltooiing van de circuitproductie is het noodzakelijk om een oppervlaktebehandeling op de printplaat uit te voeren om de soldeerbaarheid en beschermende prestaties ervan te verbeteren. Veel voorkomende oppervlaktebehandelingsprocessen zijn onder meer tinspuiten, vergulden, chemisch vernikkelen, enz. In nieuwe energieprintplaten worden vanwege de hoge betrouwbaarheidseisen veel gebruik gemaakt van onderdompelingsgoud en stroomloos vernikkelen. Het onderdompelingsgoudproces kan een uniforme laag goud vormen op het oppervlak van koperfolie. De goede geleidbaarheid en corrosieweerstand van goud verbeteren niet alleen de soldeerbaarheid van de printplaat, maar voorkomen ook effectief oxidatie van koperfolie en verlengen de levensduur van de printplaat; Bij het stroomloos vernikkelen met nikkel wordt eerst een laag nikkel op het oppervlak van de koperfolie aangebracht, gevolgd door een laag goud. De nikkellaag kan dienen als barrièrelaag om te voorkomen dat koperatomen in de goudlaag diffunderen, waardoor de betrouwbaarheid en stabiliteit van de printplaat verder wordt verbeterd.
Nieuwe energieprintplaat fr4 printplaat