Sob a tendência global de transição activa para a energia sustentável, a nova indústria energética está a prosperar. Desde novos veículos de energia até equipamentos de geração de energia solar e eólica, o núcleo de muitas novas aplicações de energia não pode ser separado de um componente-chave - onova placa de circuito de energia. Embora seja apenas uma placa de circuito aparentemente comum, é indispensável em novos sistemas de energia, realizando layouts de circuitos complexos e tarefas de transmissão de sinais, e é a base para garantir a operação eficiente e estável de novos equipamentos de energia.
1, Material de substrato: a pedra angular do desempenho
O material do substrato das novas placas de circuito de energia é um fator chave que determina seu desempenho. Em comparação com as placas de circuito tradicionais, as novas aplicações energéticas enfrentam frequentemente requisitos ambientais e de desempenho mais rigorosos, pelo que a selecção dos materiais do substrato é extremamente meticulosa.
No campo dos veículos de novas energias, devido ao ambiente complexo como vibração, alta temperatura e interferência eletromagnética gerada durante a operação do veículo, o substrato precisa ter excelente resistência mecânica, resistência a altas temperaturas e isolamento elétrico. A placa laminada com tecido de vidro epóxi tornou-se uma escolha comum para novos substratos de placas de circuito de veículos de energia devido ao seu excelente desempenho abrangente. Ele não só pode suportar um certo grau de estresse mecânico para garantir a integridade da placa de circuito durante a vibração do veículo, mas também possui uma alta temperatura de transição vítrea para manter o desempenho elétrico estável em ambientes de alta temperatura. Por exemplo, na placa de circuito do sistema de gerenciamento de bateria de veículos elétricos, o substrato FR-4 pode suportar o circuito de forma confiável, garantindo a transmissão precisa dos sinais de monitoramento e gerenciamento do status da bateria.
No campo da energia solar fotovoltaica, a exposição externa-de longo prazo, a alternância de temperaturas altas e baixas e a umidade exigem que os substratos da placa de circuito tenham boa resistência às intempéries e à corrosão química. No momento, alguns materiais especiais-de alto desempenho estão surgindo. Os substratos de poliimida (PI) têm excelente resistência a altas e baixas temperaturas e podem manter a estabilidade na faixa de temperatura extrema de -200 graus a 260 graus. Ao mesmo tempo, a sua excelente resistência aos raios UV e aos produtos químicos torna-os adequados para utilização a longo prazo em ambientes exteriores adversos, prolongando eficazmente a vida útil das placas de circuito em equipamentos de geração de energia solar.
2, Projeto estrutural: o núcleo da otimização do desempenho
O projeto estrutural de novas placas de circuito de energia requer consideração abrangente de múltiplos fatores para alcançar melhor desempenho elétrico e utilização de espaço.
Para a placa de circuito do sistema de energia de novos veículos de energia, devido à necessidade de lidar com transmissão de energia de alta-potência e sinais de controle complexos, uma estrutura de placa-multicamadas é frequentemente usada. Ao aumentar o número de camadas, podem ser obtidos layouts de circuitos mais complexos em espaços limitados, reduzindo cruzamentos de linhas e interferências. Por exemplo, em placas de circuito de acionamento de motor, geralmente são usadas placas de circuito com 8 ou mais camadas. A camada interna pode ser usada para organizar as camadas de energia e de aterramento, fornecendo fonte de alimentação estável para o circuito e reduzindo a interferência de sinal; A camada externa é usada para conectar pinos de vários componentes eletrônicos para obter entrada e saída de sinal. Enquanto isso, é crucial projetar razoavelmente a largura e o espaçamento do circuito. Para linhas de transmissão de alta corrente, a largura da linha será ampliada adequadamente para reduzir a resistência da linha, minimizar a perda de energia e a geração de calor; Para linhas de sinal de alta-velocidade, o espaçamento e o comprimento das linhas serão estritamente controlados para garantir a integridade do sinal e reduzir a reflexão do sinal e diafonia.
Em novos sistemas distribuídos de geração de energia, como parques eólicos e estações de energia solar, as placas de circuito podem precisar se adaptar a diferentes requisitos de instalação e conexão. Neste ponto, surgiu o projeto estrutural modular. Divida toda a placa de circuito em vários módulos independentes de acordo com suas funções, e cada módulo pode ser projetado, fabricado e testado separadamente antes da montagem. Este design modular não só facilita a produção e manutenção, mas também permite o ajuste flexível de combinações de módulos de acordo com cenários reais de aplicação, melhorando a versatilidade e escalabilidade das placas de circuito. Por exemplo, no projeto da placa de circuito de inversores solares, o circuito de entrada, o circuito do inversor, o circuito de saída, etc. podem ser projetados como módulos independentes, e o número apropriado e as especificações dos módulos podem ser selecionados para combinação de acordo com os requisitos do inversor de diferentes níveis de potência.
3, Processo de fabricação: Garantia de qualidade
O processo de fabricação de novas placas de circuito de energia afeta diretamente sua qualidade e desempenho, e cada etapa, desde o processamento do substrato até a inspeção do produto final, precisa ser rigorosamente controlada.
O processamento do substrato é a primeira etapa da fabricação, incluindo corte, perfuração e outras operações no substrato. Durante o processo de corte, equipamentos de corte de alta{1}}precisão são necessários para garantir a precisão das dimensões do substrato e controlar erros dentro de uma faixa muito pequena. O processo de perfuração é ainda mais crítico. Para um grande número de furos passantes em novas placas de circuito de energia, são necessárias alta precisão de abertura e paredes de furos lisas. A tecnologia avançada de perfuração a laser desempenha um papel importante neste processo, pois pode alcançar usinagem de alta-precisão de pequenas aberturas (como abaixo de 0,1 mm) com danos mínimos à parede do furo, o que é benéfico para galvanoplastia e conexões elétricas subsequentes.
A fabricação de circuitos é um dos principais processos de fabricação, concluído principalmente por meio de técnicas de fotolitografia e gravação. Durante o processo de fotolitografia, a superfície do substrato é primeiro revestida uniformemente com fotorresistente e, em seguida, equipamento de fotolitografia de alta{1}precisão é usado para expor o padrão de circuito projetado no fotorresistente através de uma máscara. Após a exposição, o fotorresistente passa por tratamento de revelação, deixando um padrão fotorresistente consistente com o padrão do circuito. Em seguida, é realizado o ataque químico para remover a folha de cobre que não está protegida pelo fotorresiste por meio de uma solução de ataque químico, formando assim um circuito preciso. Este processo requer uma limpeza ambiental extremamente elevada e mesmo pequenas partículas de poeira podem causar defeitos como curtos-circuitos ou circuitos abertos no circuito. Portanto, as oficinas de fabricação geralmente usam equipamentos de purificação-isentos de poeira para garantir que os processos de litografia e gravação sejam realizados em um ambiente de alta limpeza.
Após a conclusão da produção do circuito, é necessário realizar o tratamento superficial da placa de circuito para melhorar sua soldabilidade e desempenho de proteção. Os processos comuns de tratamento de superfície incluem pulverização de estanho, revestimento de ouro, revestimento de níquel químico, etc. Em novas placas de circuito de energia, devido aos altos requisitos de confiabilidade, os processos de ouro por imersão e revestimento de níquel sem eletrólito são amplamente utilizados. O processo de imersão em ouro pode formar uma camada uniforme de ouro na superfície da folha de cobre. A boa condutividade e resistência à corrosão do ouro não apenas melhoram a soldabilidade da placa de circuito, mas também evitam eficazmente a oxidação da folha de cobre e prolongam a vida útil da placa de circuito; O processo de níquel-ouro sem eletrólito deposita primeiro uma camada de níquel na superfície da folha de cobre, seguida por uma camada de ouro. A camada de níquel pode servir como uma camada de barreira para evitar que os átomos de cobre se difundam na camada de ouro, melhorando ainda mais a confiabilidade e estabilidade da placa de circuito.
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