Βαρύ PCB χαλκού

Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων (PCB) βαρέως χαλκού είναι εξειδικευμένες πλακέτες κυκλωμάτων σχεδιασμένες για υψηλά επίπεδα ισχύος και θερμότητας κατά τη λειτουργία. Ενώ ένα τυπικό PCB χρησιμοποιεί συνήθως 1 OZ-2OZ χαλκού, ένα PCB βαρέως χαλκού χρησιμοποιεί 3 oz έως 20 oz (ή περισσότερο). Τα παχύτερα στρώματα χαλκού επιτρέπουν στην πλακέτα να μεταφέρει υψηλότερα ρεύματα και υψηλή τάση. Οι πλακέτες θα είναι καλές και δεν θα υποστούν ζημιά για μεγάλο χρονικό διάστημα εργασίας με υψηλή θερμική απόδοση.

Ο τύπος τους είναι όπως η πλακέτα περιέλιξης, τα προϊόντα BMP, οι πλακέτες AC-DC και ούτω καθεξής.

Συνήθως χρησιμοποιείται για ηλεκτρονικά υψηλής ισχύος (ηλεκτρικό ρεύμα) όπως τροφοδοτικό ή κάποιο κύκλωμα ισχύος ή υψηλή απαίτηση σε θερμική απόδοση στη βιομηχανία. Μπορεί να σχεδιαστεί σε εσωτερικό ή εξωτερικό στρώμα. Στη διαδικασία παραγωγής PCB, είναι πιο δύσκολο από τα παραδοσιακά κυκλώματα με φύλλο χαλκού 2OZ.

Η δομή είναι παρόμοια με ένα τυπικό PCB, αλλά περιλαμβάνει μια εξειδικευμένη διαδικασία επιμετάλλωσης και χάραξης.

• Στρώμα χαλκού: Οι "φλέβες" της πλακέτας είναι πολύ ψηλότερες και φαρδύτερες. Το πάχος του χαλκού κυμαίνεται από 3 Oz έως 20 Oz σε ορισμένες ειδικές περιπτώσεις. Το μέγιστο πάχος χαλκού εσωτερικού στρώματος είναι 10 OZ, ενώ το πάχος του εξωτερικού στρώματος μπορεί να φτάσει τα 20 OZ.
• Βασικό υλικό: Η κατασκευή PCB βαρέως χαλκού εξαρτάται καθαρά από βασικά υλικά όπως FR4 ή Halogen free ή Rogers ή Aluminium ή σε ορισμένες περιπτώσεις, χρησιμοποιούνται υβριδικά βασικά υλικά. Κανονικά το FR4 θα είναι υλικό Middle Tg και High Tg.
• Αριθμός στρώσεων: Ο αριθμός των στρώσεων PCB βαρέως χαλκού είναι από 2 έως 20 στρώσεις ανάλογα με την κατασκευή.
• Πάχος πλακέτας: Το πάχος της πλακέτας είναι από 1,6 mm έως 5,0 mm.
• Βαριές επιμεταλλωμένες οπές (PTH): Οι οπές που συνδέουν διαφορετικά στρώματα ενισχύονται με παχύ χαλκό για τη μεταφορά υψηλού ρεύματος χωρίς υπερθέρμανση. Κανονικά απαιτείται ελάχιστο πάχος χαλκού οπής 25um, ακόμη και πάχος χαλκού οπής 38um ή 50um για να εξασφαλιστεί η απόδοση.
• Πυρήνας: Συχνά χρησιμοποιεί FR-4 με υλικό Middle TG ή high TG ή υλικά μεταλλικού πυρήνα για να υποστηρίξει το πρόσθετο βάρος και τη θερμότητα.
• Διηλεκτρικό στρώμα: Ελάχιστο 2 τεμάχια prepreg για PCB βαρέως χαλκού, εάν απαιτείται υψηλό ρεύμα και τάση, χρειάζονται 3 τεμάχια prepreg στον πυρήνα.
• Φινίρισμα επιφάνειας: Το φινίρισμα επιφάνειας PCB θα είναι OSP, HASL, HASL Lead-Free (HASL LF/ ROHS), Tin, Immersion gold (Au), Immersion Silver (Ag), ENIG, ENPIG σύμφωνα με τα πρότυπα και μερικές πλακέτες χρησιμοποιούνται επίσης Golden finger + HASL, ENIG + OSP, OSP + Golden finger για καλύτερη αγωγιμότητα στην επιφάνεια, καθώς το τεράστιο ρεύμα πρέπει να έρθει σε επαφή με τον ακροδέκτη του εξωτερικού εξαρτήματος.

Ο βαρύς χαλκός προσφέρει τρία πλεονεκτήματα για το ηλεκτρονικό προϊόν:

Η κατασκευή ενός PCB βαρέως χαλκού είναι σημαντικά πιο δύσκολη από τις τυπικές πλακέτες. Επειδή ο χαλκός είναι "παχύς", οι παραδοσιακές χημικές διεργασίες μπορούν εύκολα να καταστρέψουν τα ίχνη.

Ακολουθούν οι βασικές απαιτήσεις και τεχνικές τεχνολογίας παραγωγής:

1. Επειδή τα ίχνη χαλκού είναι τόσο παχύτερα, το δόντι χαλκού μεταξύ τους είναι βαθύτερο.
2. Υψηλή ροή ρητίνης: Απαιτείται εξειδικευμένο "Prepreg" (στρώματα συγκόλλησης) με υψηλή περιεκτικότητα σε ρητίνη για να γεμίσει αυτά τα κενά πλήρως.
3. Πρόληψη κενών: Εάν η ρητίνη δεν γεμίσει κάθε κενό, σχηματίζονται φυσαλίδες αέρα (κενά). Υπό υψηλή ισχύ, αυτές οι φυσαλίδες μπορούν να διασταλούν και να προκαλέσουν την έκρηξη ή την αποκόλληση της πλακέτας.
4. Υψηλότερη πίεση/θερμοκρασία: Το πρέσα ελασματοποίησης πρέπει να λειτουργεί σε υψηλότερες ρυθμίσεις παραμέτρων για να διασφαλιστεί ότι ο παχύς χαλκός "βυθίζεται" στο υπόστρωμα ομοιόμορφα.

Η διάτρηση μέσω ενός τυπικού PCB είναι σαν να τρυπάτε πλαστικό. η διάτρηση μιας πλακέτας βαρέως χαλκού είναι σαν να τρυπάτε μια μεταλλική πλάκα.

1. Διάρκεια ζωής τρυπανιού: Ο χαλκός είναι μαλακός και "κολλώδης". Δημιουργεί τεράστια θερμότητα, η οποία θαμπώνει γρήγορα τα τρυπάνια. Οι κατασκευαστές πρέπει να αντικαθιστούν τα τρυπάνια πολύ πιο συχνά (π.χ. κάθε 10-20 οπές έναντι εκατοντάδων).
2. Διάτρηση Pecking: Οι μεγάλες οπές συχνά απαιτούν "pecking"—διάτρηση λίγο, απόσυρση για να καθαρίσουν τα "τσίπς" χαλκού και διάτρηση ξανά για να αποτρέψουν το σπάσιμο του τρυπανιού.

Η τυπική χάραξη είναι σαν να ψεκάζετε ένα στένσιλ. για παχύ χαλκό, είναι περισσότερο σαν να χαράζετε ένα βαθύ φαράγγι.

1. Διαφορική χάραξη & επιμετάλλωση βήματος: Αντί για ένα μακρύ χημικό λουτρό, οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν πολλαπλούς κύκλους επιμετάλλωσης και χάραξης. Αυτό αποτρέπει την υποκοπή (όπου τα χημικά τρώνε το κάτω μέρος ενός ίχνους, καθιστώντας το ασταθές).
2. Προφίλ Trace Control: Για να επιτευχθούν ίσια πλευρικά τοιχώματα, χρησιμοποιούνται συστήματα χάραξης υψηλής ταχύτητας για να διασφαλιστεί ότι το τελικό ίχνος είναι ορθογώνιο και όχι σχήμα "τραπεζίου" ή "μανιταριού".

Ένα τυπικό μονό στρώμα μάσκας συγκόλλησης είναι πολύ λεπτό για να καλύψει τους "βράχους" ενός ίχνους βαρέως χαλκού.

1. Πολλαπλές επιστρώσεις: Συνήθως απαιτείται διπλή μάσκα συγκόλλησης για να διασφαλιστεί ότι η παχύτερη μάσκα συγκόλλησης καλύπτει την επιφάνεια της πλακέτας για να εξασφαλιστεί η απόδοση.
2. Ηλεκτροστατικός ψεκασμός: Αυτή η μέθοδος προτιμάται συχνά έναντι της μεταξοτυπίας επειδή διασφαλίζει ότι το μελάνι τυλίγεται γύρω από τις αιχμηρές κάθετες άκρες των παχιών ιχνών χαλκού.

Για να διασφαλιστεί ότι το εργοστάσιο μπορεί πραγματικά να κατασκευάσει την πλακέτα, οι σχεδιαστές πρέπει να ακολουθούν αυστηρότερους κανόνες:

Θα βρείτε PCB βαρέως χαλκού σε περιβάλλοντα όπου "η αποτυχία δεν είναι επιλογή" και οι απαιτήσεις ισχύος είναι υψηλές:

• Ηλεκτρονικά ισχύος: Inverters, converters, and power supplies. Planar Transformers, Amplification Systems
• Αυτοκίνητα: Συστήματα φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων (EV) και μονάδες διανομής ισχύος.
• Ανανεώσιμη ενέργεια: Ελεγκτές ηλιακών πάνελ και συστήματα ισχύος ανεμογεννητριών.
• Βιομηχανικά: Εξοπλισμός συγκόλλησης, ελεγκτές βαρέων μηχανημάτων και trans
• Ιατρικά ηλεκτρονικά: Ειδικός ιατρικός εξοπλισμός όπως λειτουργία λέιζερ ή ρομποτικές μηχανές, συσκευές απεικόνισης όπως μηχανές σάρωσης, ακτίνες Χ κ.λπ.
• Στρατιωτικά & Αεροδιαστημικά: ασύρματες συσκευές, συσκευές δορυφορικών επικοινωνιών και συσκευές ραντάρ
• Βιομηχανικός εξοπλισμός: Ο βιομηχανικός εξοπλισμός χρησιμοποιεί PCB βαρέως χαλκού που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε σκληρά περιβάλλοντα, καθώς είναι ανθεκτικό στη διάβρωση σε πολλές χημικές ουσίες.