I. O que é PCB de Cobre Pesado

Um PCB de cobre pesado ou, às vezes, chamado de placa de circuito de cobre grosso é uma placa de circuito impresso (PCB) caracterizada por uma folha de cobre mais espessa ligada a um substrato de epóxi de vidro, geralmente mais espessa do que o padrão comumente usado (como 35μm) para alcançar uma espessura de revestimento de cobre suficiente no furo. Esta placa de circuito é usada em projetos de circuito que exigem maior capacidade de condução de corrente e menores valores de resistência e indutância para reduzir a geração de tensão de ruído. PCB de cobre pesado geralmente se refere a PCB com espessura de cobre de 3oz, quando o espaço de layout é limitado e não é possível melhorar a capacidade de condução de corrente aumentando a largura da linha, o uso de PCB de cobre pesado pode atender efetivamente aos requisitos de condução de corrente e melhorar a dissipação de calor do PCB.

II. Vantagens do PCB de Cobre Pesado

1. Conduz corrente grande

Um PCB de cobre pesado pode conduzir corrente suficiente dentro de um espaço limitado, melhorando efetivamente a densidade de potência da placa de circuito.

• Excelente Dissipação de Calor

Um PCB de cobre pesado pode transferir o calor melhor, melhorando assim o desempenho de dissipação de calor, garantindo a temperatura normal de trabalho do PCB e dos componentes eletrônicos, o que é muito importante para circuitos de alta potência e propensos a calor.

• Aumento da Resistência Mecânica

A espessa camada de cobre pode melhorar a resistência mecânica do PCB e torná-lo mais estável e durável.

• Alta Confiabilidade

O aumento da espessura do cobre permite que a placa de circuito suporte a tensão térmica sob maior carga. Portanto, um PCB de cobre pesado pode ajudar a controlar, converter ou distribuir energia elétrica de forma mais confiável e eficaz.

III. Aplicações do PCB de Cobre Pesado

1. Equipamentos de Fonte de Alimentação
2. Módulo de fonte de alimentação: usado para fonte de alimentação de servidor e fonte de alimentação industrial. A camada de cobre pesada pode conduzir corrente grande e reduzir a geração de calor.
3. Inversor, como inversor solar e inversor de energia eólica. O circuito de cobre pesado pode suportar alta corrente e dissipar calor efetivamente.
4. Eletrônicos Automotivos
5. Veículo elétrico: usado para sistema de gerenciamento de bateria (BMS) e controlador de motor
6. Veículos tradicionais: usado para unidade de controle do motor (ECU) e sistema de distribuição de energia
7. Controle Industrial
8. Acionamento de motor: usado para acionamento e controlador de motor de alta potência
9. PCL: usado para sistema de controle de automação industrial com alta potência
10. Equipamentos de Comunicação: estação de comunicação com módulo de radiofrequência e módulos de potência de alta potência
11. Equipamentos médicos: equipamentos médicos têm altos requisitos de confiabilidade e dissipação de calor, PCBs de cobre pesado podem atender a esses requisitos, por exemplo, equipamentos de imagem médica, equipamentos de cura e equipamentos de suporte à vida.
12. Bens de Consumo: na área de bens de consumo, os PCBs de cobre pesado são usados principalmente para bens de alta potência, como ar condicionado, geladeira, micro-ondas.

IV. Pontos que Requerem Atenção ao Projetar PCB de Cobre Pesado

Como o PCB de cobre pesado precisa suportar uma carga e corrente maiores e é usado em condições severas, o projeto correto do PCB de cobre pesado é de grande importância. Aqui estão alguns pontos ao projetar um PCB de cobre pesado;

1. Projeto de capacidade de condução de corrente

• Escolha uma espessura de cobre adequada que possa funcionar para sua placa de acordo com a corrente, por exemplo, 3oz/ft² ou mais.
• Calcule a largura da linha de acordo com o padrão IPC-2152 para garantir que a placa possa conduzir a corrente sem gerar muito calor.
• Aumente a quantidade e a dimensão dos vias para conduzir maior corrente e menor resistência.
• Otimize o layout para evitar superaquecimento devido a arranjo inadequado.

2. Gerenciamento térmico

• Projeto de liberação térmica: adicione mais vias térmicas para conduzir o calor para outras camadas ou dissipadores de calor e use uma grande área de cobre para melhor dissipação de calor.
• Prossiga com a simulação térmica durante o processo de projeto, reconheça a área quente e otimize o layout do circuito.
• Layout dos componentes: carregue os componentes de alta geração de calor, por exemplo, MOSFET de potência e transformador, para a área com bom desempenho de dissipação de calor. Os componentes sensíveis ao calor devem ficar longe dos componentes de alta geração de calor.
• Material base de dissipação de calor: o material base deve suportar altas temperaturas, e o valor tg deve ser superior a 130℃ se estiver usando FR4. Ou use material de alta condutividade térmica, como base metálica ou material cerâmico.

3. Integridade do sinal

• Controle de impedância: a espessura do PCB de cobre pesado influenciará a impedância, a largura e o espaço da linha devem ser calculados com precisão.
• Reduzir crosstalk: Aumente o espaço da linha de sinal, evite linhas paralelas longas e use o plano de terra para isolar sinais de alta frequência.
• Layout de sinal de alta frequência: mantenha os caminhos de sinal de alta frequência o mais curtos possível para reduzir reflexos e perdas, e use roteamento de par diferencial para reduzir o ruído.

4. Resistência mecânica e confiabilidade

• Processo de laminação: o processo de laminação de PCB de cobre pesado é complexo, e a força de ligação entre as camadas precisa ser garantida para evitar problemas de delaminação devido à espessura irregular do cobre.
• Espessura da placa: a camada de cobre pesada aumentará a espessura total do PCB, o projetista precisa considerar a montagem e a resistência mecânica.
• Flexão e estresse: é melhor evitar muitos vias na área de cobre pesada para reduzir o estresse mecânico e adicionar projeto de reforço na borda do PCB e nos furos de montagem.

5. Layout de Componentes e Circuitos

• Layout de componentes de alta potência: os componentes de alta potência devem ter um layout centralizado para melhor dissipação de calor e gerenciamento de corrente. Os componentes de alta potência devem ficar longe dos componentes de sinal sensíveis.
• Plano de fonte de alimentação e terra: ao projetar um PCB multicamada, o plano completo de fonte de alimentação e terra é projetado para reduzir o ruído e a impedância do loop do circuito.
• Otimizar layout: mantenha os caminhos de alta corrente o mais curtos possível para reduzir a resistência e a perda de potência. Use fiação em estrela ou rede para garantir que a distribuição do circuito seja uniforme.

6. Controle de Custos

• Escolher material: escolha material base e cobre de baixo custo se a placa puder atender aos requisitos de desempenho.
• Otimize o projeto e o layout para reduzir a contagem de camadas e o tamanho da placa para diminuir o custo de fabricação.
• Processo de fabricação: O projetista deve ter comunicação próxima com os fornecedores de PCB para entender suas capacidades, escolher o processo de fabricação adequado e evitar o excesso de projeto.

V. O Futuro do PCB de Cobre Pesado

As perspectivas de desenvolvimento futuro dos PCBs de cobre grosso são muito amplas, beneficiando-se principalmente da crescente demanda em veículos elétricos, comunicações 5G, novas energias e automação industrial. Ao mesmo tempo, a inovação de materiais, a melhoria do processo de fabricação e a atualização das ferramentas de projeto promoverão o desenvolvimento posterior da tecnologia de PCBs de cobre grosso. Apesar dos custos e desafios técnicos, a posição central dos PCBs de cobre grosso em dispositivos eletrônicos de alta potência é insubstituível e desempenhará um papel importante em mais campos no futuro.

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Vamos falar sobre PCB hoje~