海角社区

Производство печатных плат из тяжелой меди - PCBasic

Современная электроника сталкивается с растущими проблемами мощности, надежности и температуры; поэтому тяжелые медные печатные платы становятся ведущим технологическим решением. Печатные платы обычно используют медные слои около 1 унции/фут? в обычной технологии, но тяжелые медные печатные платы используют гораздо более тяжелые медные дорожки и плоскости.

Профессионалы отрасли характеризуют тяжелую медную печатную плату как такую, которая состоит из 3 унций/фут? (105 мкм) или более меди во внутренних или внешних слоях. Некоторые источники добавляют, что платы с толщиной меди 2 унции меди (70 мкм) также могут быть включены. Эти специализированные платы обычно состоят из меди весом от 3 унций до 20 унций/фут?, а некоторые экстремальные версии могут достигать 200 унций/фут?.

Тяжелые медные печатные платы, очевидно, имеют преимущества перед обычными платами. Дополнительный вес меди обеспечивает низкоомные пути токам в энергоемких устройствах, что делает их более эффективными и снижает риск выгорания. Вот только один пример: печатные платы толщиной 3 унции меди могут надежно выдерживать токи 10-20 ампер в течение 10 лет, в то время как 10-унциевые типы могут выдерживать более 50 ампер.

Эти платы исключительно хорошо справляются с управлением теплом и позволяют компонентам работать при наилучших температурах даже в суровых условиях. Их прочность сквозных отверстий и разъемов улучшена за счет прочных медных элементов, что делает их более устойчивыми к тепловым циклам, вибрации и механическим нагрузкам.

Производство печатных плат из тяжелой меди подразумевает специальные процессы травления и гальванизации. Современные процессы изготовления объединяют процессы гальванизации и травления, что приводит к прямым боковым стенкам с минимальным поднутрением в отличие от предыдущих процессов, которые приводили к грубым боковым стенкам трасс. Схемы высокого тока и стандартные схемы управления теперь могут поддерживаться на одной плате производителями, поскольку они могут наносить разный вес меди в один и тот же слой.

Эта технология отвечает растущему спросу потребителей на электронные изделия с повышенной теплопроводностью, устойчивостью к высокому напряжению и улучшенными эксплуатационными характеристиками в суровых условиях.

Что такое Тяжелая медная печатная плата&苍产蝉辫;(или&苍产蝉辫;Толстая медная печатная плата)?

Стандартные печатные платы содержат слои меди толщиной от 1 до 3 унций, что подходит для обычной электроники. Тяжелые медные печатные платы (или толстые медные печатные платы) включают толщину меди в 3 унции или больше на любом или всех слоях. Некоторые отраслевые эксперты называют платы с медью, превышающей 2 унции (70 мкм), тяжелыми медными печатными платами.

Эти печатные платы специального назначения обычно содержат медь от 4 до 10 унций. Сверхтолстые версии способны выдерживать чрезвычайные токовые нагрузки и достигают 20–200 унций на квадратный фут. Увеличенная толщина меди изменяет электрические и тепловые характеристики платы.

Тяжелые медные печатные платы лучше всего подходят для приложений высокой мощности, где сверхвысокое терморегулирование идет рука об руку с мощными токами. Обычные печатные платы не выдержали бы таких экстремальных условий, но тяжелые медные платы идеально подходят для управления током.

О PCBasic

Время — деньги в ваших проектах — и PCBasic получает это. PCBasic&苍产蝉辫;это&苍产蝉辫;компания по сборке печатных плат который обеспечивает быстрые и безупречные результаты каждый раз. Наш комплексный Услуги по сборке печатных плат включают экспертную инженерную поддержку на каждом этапе, гарантируя высочайшее качество каждой платы. Как ведущий Производитель печатных плат, мы предлагаем комплексное решение, которое оптимизирует вашу цепочку поставок. Сотрудничайте с нашими передовыми Завод по производству прототипов печатных плат для быстрого выполнения заказов и превосходных результатов, которым вы можете доверять.

Внутренняя структура Тяжелая медь&苍产蝉辫;Доски

Тяжелые медные печатные платы изготавливаются с помощью специализированных процессов, выходящих за рамки обычного производства плат. Простой процесс, тем не менее, тот же самый — травление и гальванопокрытие, — но для этих плат требуются только специальные методы травления и гальванопокрытия. Это обеспечивает трассировку боковых стенок и поднутрений в соответствии с точными спецификациями.

Производители используют несколько технологий для создания этих специализированных плат:

●&苍产蝉辫;Процесс Blue Bar

Толстые медные стержни напрямую входят в печатную плату. Это минимизирует общий вес и повышает плоскостность плоскости, поскольку смола просачивается в медные области схемы.

●&苍产蝉辫;Нанесение ламината

Эта техника использует толстую медную основу для надежности и постоянства. Она также обеспечивает легкий контроль краев для тонких трасс.

●&苍产蝉辫;Зарытая медь

Толстая медь предварительно установлена ??в препреге. Толщина смолы и лазерная резка являются определяющими факторами толщины меди.

Неравномерная толщина продолжает оставаться самым большим техническим препятствием в производстве. Положения контактных площадок и выравнивание слоев должны быть правильно установлены производителями для достижения сбалансированного распределения меди на плате.

почему&苍产蝉辫;Тяжелая медная печатная платаs Используются?

Автомобильная промышленность, силовая электроника и промышленное оборудование требуют плат, которые могут выдерживать суровые условия. Тяжелые медные печатные платы были разработаны для выдерживания таких тяжелых требований и обеспечивают решение, где обычные платы быстро выйдут из строя.

Обычная печатная плата против Тяжелая медная печатная плата

Стандартные и тяжелые медные печатные платы (ПП) в основном отличаются по весу меди. Обычные коммерческие ПП используют вес меди в диапазоне от 0.5 до 3 унций/фут?, что достаточно для передачи сигнала, но недостаточно для энергоемких конструкций. Тяжелые медные ПП используют вес меди в диапазоне от 4 до 60 унций/фут? и, таким образом, предлагают гораздо более прочную платформу для энергоемких конструкций.

Особенность	Обычная печатная плата	Тяжелая медная печатная плата
Толщина меди	0.5 унции/фут? до 2 унций/фут?	От 3 унций/фут? до 20+ унций/фут?
Емкость	Нормальный (ограниченный ток)	Гораздо выше (идеально для высокого тока)
Механическая сила	Стандарт	Очень прочный и надежный
Рассеивание тепла	Умеренная	Отлично (выдерживает больше тепла)
Сложность производства	Проще, дешевле	Сложнее, дороже
общие приложения	Бытовая электроника, компьютеры	Источники питания, автомобильные, военные, промышленные системы
Цена	Опустите	Высший

Преимущества&苍产蝉辫;Тяжелая медная печатная платаs

Дополнительный вес меди превращает нестабильную печатную плату в прочную и стабильную платформу для проводки. Тяжелые медные печатные платы обеспечивают низкоомные пути для токов в энергоемких устройствах и, таким образом, повышают эффективность и снижают риск выгорания.

●&苍产蝉辫;Высокая пропускная способность по току

Печатные платы для прототипирования толщиной 3 унции меди могут выдерживать ток силой 10-20 ампер стабильно более десятилетия. Платы толщиной 10 унций могут легко выдерживать ток силой более 50 ампер. Этот огромный скачок в способности пропускать ток делает эти печатные платы для прототипирования идеальными для приложений с высокой плотностью мощности.

●&苍产蝉辫;Отличная теплоотдача

Дополнительный медный вес служит радиатором и эффективно рассеивает тепло от энергоемких компонентов. Это улучшенное управление температурой предотвращает появление горячих точек и повышает надежность системы.

●&苍产蝉辫;Повышенная механическая прочность в местах соединения

TCT (термоциклический тест) показывает крошечный процент отказов 0.57% после восьми циклов для плат с медным покрытием толщиной не менее 2.5 мил. Эта повышенная механическая прочность делает эти печатные платы идеальными для мест подключения и металлизированных сквозных отверстий, где обычные платы выходят из строя.

●&苍产蝉辫;Высокая надежность в суровых условиях

Эти печатные платы обладают высокой устойчивостью к механическим нагрузкам, вызванным термическим циклом. Эта превосходная долговечность является причиной их широкого использования в аэрокосмической, оборонной и промышленной сфере управления, особенно когда отказ недопустим.

Рекомендации по проектированию Тяжелая медная печатная платаs

Проектирование печатных плат из тяжелой меди должно выполняться с особой тщательностью, поскольку технические параметры значительно отличаются от стандартных процедур проектирования печатных плат. Необходимо учитывать многочисленные важные факторы при оценке производительности, надежности и технологичности производства, особенно при работе с медными массами более 3 унций/фут?.

Толщина меди и ширина дорожки 

Толщина медной печатной платы и ширина дорожки имеют критическую связь в конструкции тяжелой медной печатной платы. Минимальная ширина дорожки должна увеличиваться по мере увеличения толщины меди. Стандартные правила проектирования больше не действуют — ширина линии в 3 мила, достаточная для толщины меди 0.5 унции или 1 унции, не будет достаточной для более тяжелых весов. Платы с медным слоем в 3–20 унций требуют гораздо более широких дорожек для адекватного изготовления. Во время травления более толстой меди должно потребоваться более агрессивное химическое воздействие, поэтому проектировщикам необходимо предусмотреть потенциальный подрез.

Как выбрать правильную толщину меди

Оптимальный способ выбора правильной толщины медной печатной платы начинается с выяснения текущих требований вашего приложения. Калькуляторы ширины дорожек являются отличными инструментами для получения трех таких параметров: ширина дорожки, допустимая нагрузка по току и повышение температуры. Инструменты могут вычислять третий параметр везде, где два параметра заданы в качестве входных данных, тем самым позволяя вам выбрать наилучшую толщину медной печатной платы. Если приложения требуют ток более 100 А, стандартные дорожки не подходят, и необходимо использовать медные шины.

Допустимая токовая нагрузка

Пропускная способность по току имеет математическую корреляцию с весом меди печатной платы и размером дорожки. IPC-2221 предоставляет нам формулу I = KΔT^0.44 × A^0.75, где K равен 0.024 для внутренних проводников и 0.048 для внешних проводников. Внутренние слои могут поддерживать только половину пропускной способности по току открытых дорожек. Повышение температуры должно быть в пределах 10-20 °C в большинстве приложений. Тепло из-за потерь I?R должно рассеиваться в достаточной степени, чтобы предотвратить отказ компонента.

Выбор подложки и изоляционного материала

Вес меди печатной платы делает выбор подложки более важным. Толщина платы должна быть более 1.6 мм для 20 унций меди. Использование печатной платы с высоким содержанием меди требует материалов с высокой температурой стеклования (High-Tg) с сопоставимым КТР. FR-4 работает, но печатные платы с металлическим сердечником (MCPCB) обеспечивают лучшие тепловые преимущества. Некоторые экстремальные приложения потребуют специальных ламинатов с лучшей теплопроводностью.

Терморегулирование и коэффициент теплового расширения (КТР)

КТР (коэффициент теплового расширения) измеряет, насколько печатная плата расширяется при изменении температуры, в частей на миллион / ° С.

Стандартные ламинаты FR-4 иметь КТР 14–17 частей на миллион/°C.

Корпуса кремниевых чипов имеют более низкий КТР около 6 ppm / ° C.

несоответствие CTE между печатной платой и чипами причины концентрация напряжений при перепадах температур.

Тяжелые медные печатные платы   минимальное несоответствие CTE поскольку толстая медь генерирует большие тепловые силы.

Тяжелая медная печатная платаПроизводственный процесс

Производство тяжелых медных печатных плат требует специализированных процессов, которые существенно отличаются от производства стандартных печатных плат. Обычные печатные платы используют простые процедуры травления и гальванизации. Тяжелые медные платы требуют передовых технологий для работы с экстремальными требованиями к толщине меди.

1. Традиционные методы производства

Традиционные методы формировали тяжелые медные элементы путем травления толстого медного ламинированного материала платы. Это приводило к неровным боковым стенкам трассы и чрезмерному подрезанию. Современная технология гальванизации теперь объединяет гальванизацию и травление для создания прямых боковых стенок с минимальным подрезанием.

2. Толщина меди и обработка слоев

Производители обычно травят ламинаты с медным покрытием для печатных плат с толщиной меди менее 10 унций. Они напрямую травят внутренние слои на ламинатах с медным покрытием. Внешние слои проходят дополнительную гальванизацию для достижения желаемой толщины. 3-унциевая тяжелая медная печатная плата использует 3-унциевые ламинаты с медным покрытием для внутренних слоев и 2-унциевый материал для внешних слоев. Гальванизация добавляет оставшуюся медь.

3. Производство для Ultra-Печатные платы из толстой меди

Печатные платы с толщиной меди 10 унций или больше начинаются с красной медной фольги вместо ламинатов с медным покрытием. Эта фольга сочетается с препрегом для создания сверхтолстых медных печатных плат.

4. Проблемы с паяльной маской

Нанесение паяльной маски создает уникальные проблемы в производстве тяжелой меди. Традиционная шелкография часто приводит к неравномерной толщине паяльной маски. Чернила скапливаются в углах схемы и вокруг переходных отверстий. Некоторые производители используют технологию электростатического распыления, которая равномерно наносит паяльную маску по всей поверхности платы.

Возможность смешивать тяжелую медь со стандартными функциями на одной плате дает значительные производственные преимущества. Эта комбинация уменьшает количество слоев, обеспечивает низкоомное распределение мощности и создает меньшие габариты с потенциальной экономией затрат. Схемы высокого тока и их схемы управления когда-то требовали отдельных плат. Теперь они плавно объединяются для создания высокоплотных, но простых структур плат.

Строгий контроль технологического процесса и полное тестирование гарантируют, что эти специализированные платы соответствуют требованиям приложений с высокой мощностью.

Приложения&苍产蝉辫;Тяжелая медная печатная платаs

Тяжелые медные печатные платы необходимы в отраслях, где обычные печатные платы не могут справиться с электрическими, термическими или механическими требованиями. Эти специализированные платы являются основой многих критически важных систем.

1. Автоматизированная индустрия

Автомобильная промышленность видит, что толстые медные печатные платы отлично подходят для систем зарядки электромобилей и контроллеров двигателей. Эти платы дают системам управления аккумуляторами возможность обрабатывать токи до 100 ампер во время циклов зарядки и разрядки. Их способность выдерживать температуры свыше 150°C делает их идеальными для автомобильной среды.

2. Системы распределения электроэнергии

Системы распределения электроэнергии теперь в значительной степени полагаются на эти печатные платы. Компании используют их в системах возбуждения для регуляторов мощности, систем переключения сетей, выпрямителей высокой мощности и реле перегрузки. Современные печатные платы с тяжелой медью заменили старые методы распределения кабелей и листового металла, чтобы оптимизировать процессы и повысить надежность продукции.

3. Военные и аэрокосмические приложения

Военный и аэрокосмический секторы зависят от этих специализированных печатных плат для систем управления оружием, радиолокационного оборудования и систем мониторинга. Электроника в авионике и системах связи служит дольше благодаря своим исключительным механическим характеристикам в суровых условиях.

4. Возобновляемые источники энергии

Системы возобновляемой энергии нуждаются в тяжелых медных печатных платах больше, чем когда-либо. Солнечные инверторы, контроллеры ветряных турбин и панели управления гидроэлектростанциями используют эти платы для управления большими нагрузками. Приведем лишь один пример: солнечный инвертор мощностью 5 кВт может использовать дорожки, рассчитанные на 30 ампер.

5. Медицинское оборудование

Медицинское оборудование, такое как устройства визуализации и системы мониторинга пациентов, работает лучше с печатными платами из тяжелой меди и надежностью. Промышленные системы автоматизации используют их в системах безопасности, сварочном оборудовании и устройствах защиты от перенапряжения, где распространены высокие токи и напряжения.

6. Достижения в области производственных технологий

Достижения в области производственных технологий помогли этим специализированным платам заменить традиционные методы передачи. Это изменение сделало продукты меньше, но при этом более надежными.

PCBasic's Тяжелая медная печатная плата Производственные возможности

PCBasic лидирует среди производителей печатных плат с тяжелой медью. Кроме того, PCBasic является одним из ведущих поставщиков печатных плат с тяжелой медью в Китае. Они определяют свои толстые медные изделия как платы с внутренней или внешней толщиной меди печатной платы, превышающей или равной 3OZ (105um). Их сверхтолстые медные печатные платы удовлетворяют исключительные потребности в питании с платами, превышающими 300 мкм.

Передовые производственные технологии компании выходят далеко за рамки стандартного производства печатных плат. Самая большая проблема при изготовлении толстой меди возникает из-за существенной потери сверла из-за увеличения толщины меди. PCBasic использует специализированные сверла UC для толстой меди, чтобы справиться с этой проблемой. Их оборудование и оптимизированные параметры сверления создают стенки отверстий, которые остаются плоскими и гладкими, даже через исключительно толстую медь.

Фаза травления играет важную роль в производстве печатных плат из тяжелой меди. PCBasic называет это своей основной технологией в производстве схем. Качество схем становится сложнее поддерживать по мере увеличения толщины меди.

PCBasic освоил методы трафаретной печати для тяжелых медных приложений. Они фокусируются на прочных связях между паяльной маской и базовым материалом. Вакуумный насос паяльной маски устраняет проблемы качества из-за пузырьков паяльной маски, которые становятся более распространенными при более толстой меди.

Все толстые медные печатные платы PCBasic используют материалы с высоким TG, поэтому они инвестировали в специальные гонговые ножи с титановым покрытием. Эти инвестиции обеспечат гладкую отделку краев платы на протяжении всего производства.

Отдел исследований и разработок создал полную документацию, включая ?Руководство по проектированию и эксплуатации толстой медной печатной платы? и ?Управление режимами отказов процесса толстой медной печатной платы?. Эти системы контролируют проектирование продукта, параметры процесса и тестирование готовой продукции для удовлетворения требований заказчика.

Эта комплексная система делает PCBasic одним из лучших производителей тяжелых медных печатных плат, которые надежно служат в сложных приложениях. Их продукция хорошо работает в медицинских приборах, оборудовании промышленной автоматизации, автомобильных системах, высокоскоростных железных дорогах, судах, военных продуктах и ??светодиодных системах освещения.

Заключение

Печатные платы с высоким содержанием меди имеют решающее значение для современной мощной электроники с толщиной меди 3 унции/фут? или больше. Такие платы могут выдерживать токи свыше 50 ампер без ущерба для термостабильности, что делает их критически важными для энергоемких приложений.

Тяжелая медь печатной платы выделяется в тепловом разрешении, повышает надежность и предотвращает отказ компонентов в экстремальных условиях. Эта технология заменяет старые методы передачи энергии, что приводит к созданию небольших, более эффективных продуктов.

Для проектирования тяжелых медных печатных плат необходимы тщательные расчеты тока, выбор подложки и тепловое расширение. Для их производства важны особые производственные процедуры, такие как травление и гальванопокрытие.

Рынок печатных плат из тяжелой меди растет в таких секторах, как автомобилестроение, военная промышленность, возобновляемая энергетика и медицина. По мере развития электронных систем достижения в этой технологии повысят плотность мощности и надежность для будущих приложений.