I. Что такое тяжелая медная PCB

Тяжелая медная PCB, или иногда называемая платой с толстой медной фольгой, — это печатная плата (PCB), отличающаяся более толстой медной фольгой, нанесенной на стеклоэпоксидную подложку, обычно толще, чем стандартная (например, 35 мкм), для достижения достаточно толстого медного покрытия в отверстиях. Эта плата используется в схемах, требующих более высокой пропускной способности по току и более низких значений сопротивления и индуктивности для снижения генерации шумового напряжения. Тяжелая медная PCB обычно относится к плате с толщиной меди 3 унции; когда пространство компоновки ограничено и невозможно увеличить пропускную способность по току за счет увеличения ширины дорожек, использование тяжелой медной PCB может эффективно удовлетворить требования по току и улучшить рассеивание тепла PCB.

II. Преимущества тяжелой медной PCB

1. Выдерживает большие токи

Тяжелая медная PCB может проводить достаточный ток в ограниченном пространстве, эффективно повышая плотность мощности платы.

• Отличное рассеивание тепла

Тяжелая медная PCB лучше передает тепло, тем самым улучшая тепловые характеристики, обеспечивая нормальную рабочую температуру PCB и электронных компонентов, что очень важно для мощных и склонных к нагреву схем.

• Повышенная механическая прочность

Толстый медный слой повышает механическую прочность PCB, делая ее более стабильной и долговечной.

• Высокая надежность

Увеличенная толщина меди позволяет плате выдерживать тепловое напряжение при более высоких нагрузках. Поэтому тяжелая медная PCB помогает более надежно и эффективно контролировать, преобразовывать или распределять электрическую мощность.

III. Применение тяжелой медной PCB

1. Оборудование для электропитания
2. Модули питания: используются для серверных и промышленных блоков питания. Тяжелый медный слой может проводить большие токи и снижать тепловыделение.
3. Инверторы, такие как солнечные инверторы и инверторы для ветровой энергии. Тяжелая медная схема выдерживает высокие токи и эффективно рассеивает тепло.
4. Автомобильная электроника
5. Электромобили: используются для системы управления батареями (BMS) и контроллера двигателя.
6. Традиционные автомобили: используются для блока управления двигателем (ECU) и системы распределения питания.
7. Промышленный контроль
8. Приводы двигателей: используются для мощных приводов и контроллеров двигателей.
9. PLC: используются для промышленных систем автоматизации с высокой мощностью.
10. Коммуникационное оборудование: коммуникационные станции с мощными радиочастотными модулями и модулями питания.
11. Медицинское оборудование: медицинское оборудование предъявляет высокие требования к надежности и рассеиванию тепла, тяжелая медная PCB может удовлетворить эти требования, например, медицинское оборудование для визуализации, лечебное оборудование и аппараты жизнеобеспечения.
12. Потребительские товары: в сфере потребительских товаров тяжелая медная PCB в основном используется для мощных устройств, таких как кондиционеры, холодильники, микроволновые печи.

IV. Моменты, на которые следует обратить внимание при проектировании тяжелой медной PCB

Поскольку тяжелая медная PCB должна выдерживать более высокие нагрузки и токи и используется в сложных условиях, правильное проектирование тяжелой медной PCB имеет большое значение. Вот некоторые моменты при проектировании тяжелой медной PCB:

1. Проектирование пропускной способности по току

• Выберите подходящую толщину меди, которая подходит для вашей платы, исходя из тока, например, 3 унции/фут² или более.
• Рассчитайте ширину дорожек в соответствии со стандартом IPC-2152, чтобы гарантировать, что плата может проводить ток без excessive тепловыделения.
• Увеличьте количество и размер переходных отверстий для обеспечения более высокого тока и более низкого сопротивления.
• Оптимизируйте компоновку, чтобы избежать перегрева из-за неправильного расположения.

2. Управление теплом

• Проектирование теплового рассеивания: добавьте больше тепловых переходных отверстий для отвода тепла на другие слои или радиаторы и используйте большую площадь меди для лучшего рассеивания тепла.
• Проведите тепловое моделирование в процессе проектирования, определите горячие зоны и оптимизируйте компоновку схемы.
• Размещение компонентов: размещайте компоненты с высоким тепловыделением, например, мощные MOSFET и трансформаторы, в зонах с хорошим рассеиванием тепла. Чувствительные к теплу компоненты должны находиться на расстоянии от компонентов с высоким тепловыделением.
• Теплопроводящий базовый материал: базовый материал должен выдерживать высокие температуры, и значение Tg должно быть выше 130°C при использовании FR4. Или используйте материалы с высокой теплопроводностью, такие как металлическое основание или керамические материалы.

3. Целостность сигнала

• Контроль импеданса: толщина тяжелой медной PCB влияет на импеданс, поэтому ширину дорожек и зазоры необходимо точно рассчитывать.
• Уменьшение перекрестных помех: увеличьте расстояние между сигнальными линиями, избегайте длинных параллельных линий и используйте заземляющий слой для изоляции высокочастотных сигналов.
• Размещение высокочастотных сигналов: держите пути высокочастотных сигналов как можно короче, чтобы уменьшить отражения и потери, и используйте дифференциальные пары для снижения шума.

4. Механическая прочность и надежность

• Процесс ламинирования: процесс ламинирования тяжелой медной PCB сложен, и необходимо обеспечить прочность соединения между слоями, чтобы избежать расслоения из-за неравномерной толщины меди.
• Толщина платы: толстый медный слой увеличивает общую толщину PCB, поэтому проектировщику необходимо учитывать сборку и механическую прочность.
• Изгиб и напряжение: лучше избегать слишком большого количества переходных отверстий в зоне тяжелой меди для снижения механического напряжения и добавлять усиление по краям PCB и в местах крепежных отверстий.

5. Компоновка компонентов и схемы

• Размещение мощных компонентов: мощные компоненты следует размещать централизованно для лучшего рассеивания тепла и управления током. Мощные компоненты должны находиться на расстоянии от чувствительных сигнальных компонентов.
• Источник питания и заземляющий слой: при проектировании многослойной PCB предусмотрите полные слои источника питания и заземления для снижения шума и импеданса контура.
• Оптимизация компоновки: держите пути больших токов как можно короче, чтобы уменьшить сопротивление и потери мощности. Используйте звездообразную или сетевую разводку для обеспечения равномерного распределения тока.

6. Контроль стоимости

• Выбор материалов: выбирайте экономически эффективные базовый материал и медь, если плата может соответствовать требованиям производительности.
• Оптимизируйте дизайн и компоновку, чтобы уменьшить количество слоев и размер платы, снижая производственные затраты.
• Производственный процесс: проектировщик должен поддерживать тесный контакт с поставщиками PCB, чтобы понимать их возможности, выбирать подходящий производственный процесс и избегать избыточного проектирования.

V. Будущее тяжелой медной PCB

Перспективы развития PCB с толстой медью очень широки, в основном благодаря растущему спросу на электромобили, связь 5G, новые источники энергии и промышленную автоматизацию. В то же время инновации в материалах, улучшение производственных процессов и модернизация инструментов проектирования будут способствовать дальнейшему развитию технологии PCB с толстой медью. Несмотря на затраты и технические проблемы, ключевая роль PCB с толстой медью в мощных электронных устройствах незаменима, и в будущем она будет играть важную роль во многих других областях.

Компания Jerico PCB имеет почти 20-летний опыт поддержки клиентов в области производства PCB и PCBA; изготовление тяжелых медных PCB также является нашим преимуществом. Благодаря преимуществам в технологиях, процессах, качестве и обслуживании мы сохраняем конкурентоспособность на рынке тяжелых медных PCB и удовлетворяем потребности клиентов. Если у вас есть проект тяжелой медной PCB и вы ищете подходящего партнера, Jerico PCB к вашим услугам.

Давайте обсудим PCB сегодня~