Desde o sistema de energia de novos veículos de energia até dispositivos de acionamento de alta-potência em automação industrial e módulos de energia eficientes em data centers, por trás da operação estável desses dispositivos, placas de circuito impresso de alta corrente desempenham um papel de suporte fundamental. A seguir, nos aprofundaremos no conteúdo relevante das placas de circuito impresso de alta corrente.
Características da placa de circuito impresso de alta corrente
A diferença mais significativa entre placas de circuito impresso de alta corrente e placas de circuito impresso comuns é sua forte capacidade de transporte de corrente. A espessura da folha de cobre em placas de circuito impresso em geral é geralmente de 1 onça, enquanto a espessura da folha de cobre em placas de circuito impresso de alta corrente geralmente começa em 2 onças e pode até chegar a 20 onças. Tomando como exemplo a folha de cobre comum de 2{6}}onças, sua área-de seção transversal aumentou significativamente, permitindo a passagem de uma corrente maior por unidade de área. De acordo com o padrão IPC-2152, sob condições específicas de aumento de temperatura, a capacidade de carga atual da folha de cobre está intimamente relacionada à sua área de seção transversal. A folha de cobre espessa pode efetivamente reduzir a densidade de corrente, minimizar o aquecimento do circuito e garantir uma operação estável do circuito.
O alto desempenho de dissipação de calor também é uma característica importante das placas de circuito impresso de alta corrente. Quando passa alta corrente, o circuito inevitavelmente gera calor. Se não puder ser dissipado em tempo hábil, poderá causar alta temperatura dos componentes, diminuição do desempenho e até mesmo danos. Placas de circuito impresso de alta corrente geralmente usam materiais de alta condutividade térmica, como adicionar enchimentos cerâmicos ao substrato para melhorar a condutividade térmica ou usar materiais com vantagens naturais de dissipação de calor, como substratos de alumínio. Ao mesmo tempo, ao projetar razoavelmente a estrutura de dissipação de calor, como adicionar orifícios de dissipação de calor e colocar cobre em uma grande área, canais de dissipação de calor eficientes podem ser construídos para dissipar rapidamente o calor e manter a temperatura operacional estável do equipamento.
Pontos-chave do design
Planejamento de layout de rota
O layout das linhas de alta corrente deve seguir o princípio de curto e reto, reduzir a curvatura dos caminhos de transmissão de corrente e diminuir a resistência e a indutância das linhas. Por exemplo, em um módulo de potência, o caminho principal da corrente da entrada à saída deve evitar voltas e reviravoltas tanto quanto possível para garantir um fluxo suave de corrente. Diferentes níveis de corrente dos circuitos devem ser razoavelmente separados para evitar interferência de circuitos de alta corrente em circuitos de sinal pequeno e garantir a integridade do sinal.
Cálculo da espessura da folha de cobre e largura da linha
O cálculo preciso da espessura da folha de cobre e da largura da linha é crucial. De acordo com os requisitos de transporte de corrente e o aumento de temperatura permitido do projeto do circuito, os parâmetros apropriados podem ser calculados usando fórmulas relevantes. Se o projeto exigir um aumento de temperatura não superior a 20 graus e uma capacidade de transporte de corrente de 10 A, a espessura da folha de cobre e a largura da linha necessárias podem ser obtidas combinando a fórmula com os dados do padrão IPC-2152. Em circuitos de acionamento de motor de alta potência, a fiação do circuito principal geralmente usa folha de cobre com espessura superior a 2 onças, e a largura da linha será correspondentemente ampliada para reduzir a resistência e a geração de calor.
Design de furo passante
As vias, como canais que conectam diferentes camadas de circuitos, são particularmente críticas no projeto de placas de circuito impresso de alta corrente. É necessário aumentar o número de furos de passagem e distribuí-los razoavelmente para formar um conjunto de vias denso e melhorar a capacidade de transmissão de corrente vertical. Ao mesmo tempo, certifique-se de que a espessura do revestimento de cobre da via seja suficiente, geralmente exigindo uma espessura de cobre maior ou igual a 25 μm para evitar que a parede do furo queime sob alta corrente. Por exemplo, em placas de circuito impresso multi-camadas de alta corrente, um grande número de furos passantes revestidos de cobre são densamente dispostos abaixo dos componentes de energia com geração de calor concentrada para conduzir rapidamente o calor para outras camadas e melhorar a dissipação de calor.
processo de fabricação
Laminação de folha de cobre espessa
A fabricação de placas de circuito impresso de alta corrente enfrenta primeiro o desafio da laminação espessa de folha de cobre. Devido à espessura da folha de cobre, é necessário um controle preciso dos parâmetros de temperatura, pressão e tempo ao pressioná-la sobre o substrato para garantir uma ligação firme entre a folha de cobre e o substrato, sem defeitos como bolhas ou delaminação. A tecnologia avançada de colagem a vácuo pode extrair ar durante o processo de colagem para garantir a qualidade da colagem, controlar a uniformidade da espessura média dentro de uma faixa de tolerância muito pequena e melhorar o desempenho geral da placa de circuito.
Galvanoplastia de furo profundo
O processo de galvanoplastia de furo profundo é crucial para garantir uma boa condutividade das vias. O processo de galvanoplastia tradicional é difícil de garantir a uniformidade e a espessura do revestimento de cobre em orifícios profundos de placas de circuito de folha de cobre espessa. A tecnologia de galvanoplastia de furo profundo atinge o revestimento de cobre uniforme na parede do furo, otimizando a fórmula da solução de galvanização, o método de distribuição de corrente, etc., garantindo que a espessura do cobre do furo atenda aos requisitos de alta capacidade de transporte de corrente e evitando que os furos passantes se tornem gargalos para a transmissão de corrente.
campo de aplicação
novo veículo de energia
No campo de veículos de nova energia, placas de circuito impresso de alta corrente são amplamente utilizadas em componentes-chave, como carregadores de carro e conversores-CC CC. OBC é responsável por converter energia CA em energia CC para carregar a bateria. Durante a operação, a corrente é alta e o desempenho de alta corrente e dissipação de calor da placa de circuito impresso garante eficiência e segurança de carregamento; Os conversores DC-DC alcançam a conversão de energia de diferentes níveis de tensão e também contam com placas de circuito impresso de alta corrente para transmitir corrente de forma estável, garantindo a operação estável dos sistemas elétricos automotivos.
Automação Industrial
Servo drives de alta potência, conversores de frequência e outros equipamentos em automação industrial requerem controle preciso da operação do motor, com placas de circuito impresso de alta corrente proporcionando transmissão de energia estável. Nos servodrives, a placa de circuito impresso de alta corrente conecta o módulo de potência e o circuito de controle, transmitindo eficientemente alta corrente, garantindo resposta rápida do motor aos comandos, alcançando controle preciso e atendendo aos requisitos de alta-precisão e alta confiabilidade da produção industrial.
Equipamentos eletrônicos de potência
Dispositivos eletrônicos de potência, como inversores fotovoltaicos, fontes de alimentação ininterruptas UPS, etc., envolvem conversão e transmissão de energia de alta-potência. Os inversores fotovoltaicos convertem a corrente contínua gerada pelos painéis solares em corrente alternada e integram-na à rede elétrica. Placas de circuito impresso de alta corrente ajudam-nas a lidar com altas correntes com eficiência e a melhorar a eficiência de conversão de energia; O UPS fornece energia de emergência aos equipamentos durante quedas de energia, e a placa de circuito impresso de alta corrente garante uma fonte de alimentação estável sob cargas elevadas, garantindo a operação contínua de equipamentos críticos.