I.¿Qué es la PCB de cobre pesado?

La PCB de cobre pesado o a veces llamada placa de circuito de cobre grueso es una placa de circuito impreso (PCB) caracterizada por una lámina de cobre más gruesa unida a un sustrato epoxi de vidrio, generalmente más gruesa que el estándar comúnmente utilizado (como 35 μm) para lograr un revestimiento de cobre suficientemente grueso en el orificio. Esta placa de circuito se utiliza en diseños de circuitos que requieren una mayor capacidad de carga de corriente y valores más bajos de resistencia e inductancia para reducir la generación de voltaje de ruido. La PCB de cobre pesado generalmente se refiere a la PCB con un espesor de cobre de 3 oz, cuando el espacio de diseño es limitado y no puede mejorar la capacidad de transporte de corriente aumentando el ancho de la línea, el uso de PCB de cobre pesado puede cumplir efectivamente con el requisito de transporte de corriente y mejorar la disipación de calor de la PCB.

II. Ventajas de la PCB de cobre pesado

1. Lleva una gran corriente

La PCB de cobre pesado puede transportar suficiente corriente dentro de un espacio limitado, mejorar efectivamente la densidad de potencia de la placa de circuito.

• Excelente disipación de calor

La PCB de cobre pesado puede transferir mejor el calor, por lo tanto, mejorar el rendimiento de disipación de calor, garantizar la temperatura de trabajo normal de la PCB y los componentes electrónicos, lo cual es muy importante para los circuitos de alta potencia y propensos al calor

• Mayor resistencia mecánica

La capa gruesa de cobre puede mejorar la resistencia mecánica de la PCB y hacerla más estable y duradera.

• Alta confiabilidad

El aumento del espesor del cobre hace que la placa de circuito pueda soportar la tensión térmica bajo una carga más alta. Por lo tanto, la PCB de cobre pesado puede ayudar a controlar, convertir o distribuir la energía eléctrica de manera más confiable y efectiva.

III. Aplicaciones de PCB de cobre pesado

1. Equipo de fuente de alimentación
2. Módulo de fuente de alimentación: se utiliza para la fuente de alimentación del servidor y la fuente de alimentación industrial. La capa de cobre pesado puede transportar una gran corriente y reducir la generación de calor.
3. Inversor, como inversor solar e inversor de energía eólica. El circuito de cobre pesado puede soportar alta corriente y disipar el calor de manera efectiva.
4. Electrónica automotriz
5. Vehículo eléctrico: utilizado para el sistema de gestión de baterías (BMS) y el controlador del motor
6. Vehículos tradicionales: utilizados para la unidad de control del motor (ECU) y el sistema de distribución de la fuente de alimentación
7. Industrial Control
8. Accionamiento del motor: se utiliza para el controlador y el accionamiento del motor de alta potencia
9. PCL: utilizado para sistemas de control de automatización industrial con alta potencia
10. Equipo de comunicación: estación de comunicación con módulo de radiofrecuencia de alta potencia y módulos de potencia
11. Equipo médico: el equipo médico tiene altos requisitos de confiabilidad y disipación de calor, PCB de cobre pesado puede cumplir con dichos requisitos, por ejemplo, equipos de imágenes médicas, equipos de curación y equipos de soporte vital.
12. Bienes de consumo: en el área de bienes de consumo, la PCB de cobre pesado se utiliza principalmente para productos de alta potencia, como aire acondicionado, refrigerador, micro horno

IV. Los puntos deben prestar atención al diseñar PCB de cobre pesado

Dado que la PCB de cobre pesado necesita soportar una mayor carga y corriente y se usa en condiciones graves, el diseño correcto de la PCB de cobre pesado es de gran importancia. Aquí hay algunos puntos al diseñar PCB de cobre pesado;

1. Diseño de capacidad de carga de corriente

• Elija un espesor de cobre adecuado que pueda funcionar para su tablero de acuerdo con la corriente, por ejemplo, 3 oz / ft2 o más.
• Calcule el ancho de línea de acuerdo con el estándar IPC-2152 para asegurarse de que la placa pueda transportar la corriente sin generar demasiado calor.
• Aumente la cantidad y la dimensión de la vía para transportar una corriente más alta y una resistencia más baja.
• Optimice el diseño para evitar el sobrecalentamiento debido a una disposición incorrecta.

2. Gestión térmica

• Diseño de liberación térmica: agregue más vías térmicas para conducir el calor a otras capas o disipadores de calor y use una gran área de cobre para una mejor disipación del calor.
• Proceda con la simulación térmica durante el proceso de diseño, reconozca el área caliente y optimice el diseño del circuito.
• Diseño de componentes: cargue los componentes de alta generación de calor, por ejemplo, MOSFET de potencia y transformador, en el área con un buen rendimiento de disipación de calor. Los componentes sensibles al calor deben estar alejados de los componentes de alta generación de calor.
• Material base de disipación de calor: el material base debe soportar altas temperaturas y el valor tg debe ser superior a 130 °C si se usa FR4. O use material de alta conductividad térmica, como base de metal o material cerámico.

3. Integridad de la señal

• Control de impedancia: el grosor de la PCB de cobre pesado influirá en la impedancia, el ancho de línea y el espacio deben calcularse con precisión.
• Reduzca la diafonía: aumente el espacio de la línea de señal, evite las líneas paralelas largas y use el plano de tierra para aislar las señales de alta frecuencia
• Diseño de señal de alta frecuencia: mantenga las rutas de señal de alta frecuencia lo más cortas posible para reducir las reflexiones y pérdidas, y use enrutamiento de par diferencial para reducir el ruido.

4. Resistencia mecánica y confiabilidad

• Proceso de laminación: el proceso de laminación de PCB de cobre pesado es complejo y se debe garantizar la fuerza de unión entre las capas para evitar el problema de delaminación debido al espesor desigual del cobre.
• Espesor de la placa: la capa de cobre levantada aumentará el grosor total de la PCB, el diseñador debe considerar el ensamblaje y la resistencia mecánica.
• Flexión y tensión: es mejor evitar demasiadas vías en el área de cobre pesado para reducir la tensión mecánica y agregar un diseño de refuerzo en el borde de la PCB y los orificios de ensamblaje.

5. Diseño de componentes y circuitos

• Diseño de componentes de alta potencia: los componentes de alta potencia deben tener un diseño centralizado para una mejor disipación de calor y gestión de corriente. Los componentes de alta potencia deben mantenerse alejados de los componentes de señal sensibles.
• Fuente de alimentación y plano de tierra: al diseñar una PCB multicapa, la fuente de alimentación completa y el plano de tierra están diseñados para reducir el ruido y la impedancia del bucle del circuito.
• Optimizar el diseño: mantener las rutas de alta corriente lo más cortas posible para reducir la resistencia y la pérdida de energía. Utilice un cableado en estrella o red para asegurarse de que la distribución del circuito sea uniforme.

6. Control de costos

• Elija el material: elija un material base rentable y cobre si la placa puede cumplir con los requisitos de rendimiento.
• Optimice el diseño y la disposición para reducir el número de capas y el tamaño de la placa para reducir el costo de fabricación.
• Proceso de fabricación: el diseñador debe tener una estrecha comunicación con los proveedores de PCB para comprender sus capacidades, elegir el proceso de fabricación adecuado y evitar el diseño excesivo.

V. El futuro de la PCB de cobre pesado

Las perspectivas de desarrollo futuro de PCB de cobre grueso son muy amplias, beneficiándose principalmente de la creciente demanda de vehículos eléctricos, comunicaciones 5G, nuevas energías y automatización industrial. Al mismo tiempo, la innovación de materiales, la mejora del proceso de fabricación y la actualización de las herramientas de diseño promoverán un mayor desarrollo de la tecnología de PCB de cobre grueso. A pesar del costo y los desafíos técnicos, la posición central de PCB de cobre grueso en dispositivos electrónicos de alta potencia es insustituible y desempeñará un papel importante en más campos en el futuro.

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