Desde el sistema de energía de los vehículos de nueva energía hasta los dispositivos de propulsión de alta-potencia en la automatización industrial y los módulos de energía eficientes en los centros de datos, detrás del funcionamiento estable de estos dispositivos, las placas de circuitos impresos de alta corriente desempeñan un papel de apoyo clave. A continuación, profundizaremos en el contenido relevante de las placas de circuito impreso de alta corriente.
Características de las placas de circuito impreso de alta corriente.
La diferencia más significativa entre las placas de circuito impreso de alta corriente y las placas de circuito impreso ordinarias es su gran capacidad de carga de corriente. El grosor de la lámina de cobre en las placas de circuito impreso generales suele ser de 1 onza, mientras que el grosor de la lámina de cobre en las placas de circuito impreso de alta corriente generalmente comienza desde 2 onzas e incluso puede alcanzar las 20 onzas. Tomando como ejemplo la lámina de cobre común de 2-onzas, su área de sección transversal-ha aumentado significativamente, lo que permite que pase una mayor corriente por unidad de área. Según el estándar IPC-2152, en condiciones específicas de aumento de temperatura, la capacidad de carga de corriente de la lámina de cobre está estrechamente relacionada con su área de sección transversal. La lámina de cobre gruesa puede reducir eficazmente la densidad de corriente, minimizar el calentamiento del circuito y garantizar un funcionamiento estable del circuito.
El alto rendimiento de disipación de calor también es una característica importante de las placas de circuito impreso de alta corriente. Cuando pasa una corriente elevada, el circuito inevitablemente genera calor. Si no se puede disipar de manera oportuna, provocará una temperatura alta de los componentes, una disminución del rendimiento e incluso daños. Las placas de circuito impreso de alta corriente a menudo utilizan materiales de alta conductividad térmica, como agregar rellenos cerámicos al sustrato para mejorar la conductividad térmica, o usar materiales con ventajas naturales de disipación de calor, como los sustratos de aluminio. Al mismo tiempo, al diseñar la estructura de disipación de calor de manera razonable, como agregar orificios de disipación de calor y colocar cobre en un área grande, se pueden construir canales de disipación de calor eficientes para disipar rápidamente el calor y mantener una temperatura de funcionamiento estable del equipo.
Puntos clave del diseño
Planificación del diseño de la ruta.
El diseño de líneas de alta corriente debe seguir el principio de corto y recto, reducir la flexión de las vías de transmisión de corriente y disminuir la resistencia e inductancia de las líneas. Por ejemplo, en un módulo de potencia, la ruta principal de corriente desde la entrada hasta la salida debe evitar giros y vueltas tanto como sea posible para garantizar un flujo fluido de corriente. Los diferentes niveles de corriente de los circuitos deben estar razonablemente separados para evitar interferencias de circuitos de alta corriente a circuitos de señal pequeña y garantizar la integridad de la señal.
Cálculo del espesor de la lámina de cobre y del ancho de línea
Es fundamental calcular con precisión el espesor de la lámina de cobre y el ancho de la línea. De acuerdo con los requisitos de transporte de corriente y el aumento de temperatura permitido del diseño del circuito, se pueden calcular los parámetros apropiados utilizando fórmulas relevantes. Si el diseño requiere un aumento de temperatura de no más de 20 grados y una capacidad de carga de corriente de 10 A, el espesor de la lámina de cobre y el ancho de línea requeridos se pueden obtener combinando la fórmula con los datos del estándar IPC-2152. En los circuitos de accionamiento de motores de alta potencia, el cableado del circuito principal a menudo utiliza una lámina de cobre con un espesor de más de 2 onzas, y el ancho de la línea se ampliará correspondientemente para reducir la resistencia y la generación de calor.
Diseño de orificio pasante
Las vías, como canales que conectan diferentes capas de circuitos, son particularmente críticas en el diseño de placas de circuitos impresos de alta corriente. Es necesario aumentar el número de orificios de vía y distribuirlos razonablemente para formar una matriz de vía densa y mejorar la capacidad de transmisión de corriente vertical. Al mismo tiempo, asegúrese de que el espesor del revestimiento de cobre de la vía sea suficiente, lo que generalmente requiere un espesor de cobre mayor o igual a 25 μm para evitar que la pared del orificio se queme bajo una corriente alta. Por ejemplo, en placas de circuito impreso multi-capas de alta corriente, una gran cantidad de orificios pasantes chapados en cobre están densamente dispuestos debajo de los componentes de potencia con generación de calor concentrada para conducir rápidamente el calor a otras capas y mejorar la disipación de calor.
proceso de fabricación
Laminación gruesa de lámina de cobre.
La fabricación de placas de circuito impreso de alta corriente se enfrenta primero al desafío de la laminación gruesa de láminas de cobre. Debido al grosor de la lámina de cobre, se requiere un control preciso de los parámetros de temperatura, presión y tiempo al presionarla sobre el sustrato para garantizar una unión estrecha entre la lámina de cobre y el sustrato, sin defectos como burbujas o delaminación. La tecnología avanzada de unión al vacío puede extraer aire durante el proceso de unión para garantizar la calidad de la unión, controlar la uniformidad del espesor medio dentro de un rango de tolerancia muy pequeño y mejorar el rendimiento general de la placa de circuito.
Galvanoplastia de agujero profundo
El proceso de galvanoplastia de orificio profundo es crucial para garantizar una buena conductividad de las vías. El proceso de galvanoplastia tradicional es difícil de garantizar la uniformidad y el espesor del revestimiento de cobre en orificios profundos de placas de circuito de lámina de cobre gruesas. La tecnología de galvanoplastia de orificio profundo logra un revestimiento de cobre uniforme en la pared del orificio optimizando la fórmula de la solución de revestimiento, el método de distribución de corriente, etc., asegurando que el espesor de cobre del orificio cumpla con los requisitos de alta capacidad de carga de corriente y evitando que los orificios pasantes se conviertan en cuellos de botella para la transmisión de corriente.
campo de aplicación
vehículo de nueva energía
En el campo de los vehículos de nueva energía, las placas de circuito impreso de alta corriente se utilizan ampliamente en componentes clave como cargadores de automóviles y convertidores CC-CC. OBC es responsable de convertir la energía CA en energía CC para cargar la batería. Durante el funcionamiento, la corriente es alta y el alto rendimiento de disipación de calor y transporte de corriente de la placa de circuito impreso garantiza la eficiencia y seguridad de la carga; Los convertidores CC-CC logran la conversión de energía de diferentes niveles de voltaje y también dependen de placas de circuito impreso de alta corriente para transmitir corriente de manera estable, lo que garantiza el funcionamiento estable de los sistemas eléctricos automotrices.
Automatización Industrial
Los servoaccionamientos de alta potencia, los convertidores de frecuencia y otros equipos de automatización industrial requieren un control preciso del funcionamiento del motor, con placas de circuito impreso de alta corriente que proporcionan una transmisión de energía estable. En los servovariadores, la placa de circuitos impresos de alta corriente conecta el módulo de potencia y el circuito de control, transmitiendo eficientemente alta corriente, asegurando una respuesta rápida del motor a los comandos, logrando un control preciso y cumpliendo con los requisitos de alta-precisión y confiabilidad de la producción industrial.
Equipos electrónicos de potencia.
Los dispositivos electrónicos de potencia, como los inversores fotovoltaicos, los sistemas de alimentación ininterrumpida UPS, etc., implican una conversión y transmisión de energía de alta-potencia. Los inversores fotovoltaicos convierten la corriente continua generada por los paneles solares en corriente alterna y la integran en la red eléctrica. Las placas de circuito impreso de alta corriente les ayudan a manejar eficientemente altas corrientes y mejorar la eficiencia de conversión de energía; UPS proporciona energía de emergencia a los equipos durante cortes de energía, y la placa de circuito impreso de alta corriente garantiza un suministro de energía estable bajo cargas elevadas, lo que garantiza el funcionamiento continuo de los equipos críticos.