2025-10-21
ในยุคของรถไฟฟ้า ระบบพลังงานที่เกิดใหม่ และอุตสาหกรรมอัตโนมัติบอร์ดวงจรไฟฟ้าพลังงานสูงที่สามารถจัดการกับกระแสไฟฟ้าที่สูงสุดโดยไม่ต้องอุ่นเกินหรือล้มเหลวPCB ทองแดงหนักที่กําหนดโดยชั้นทองแดง 3oz (105μm) หรือหนากว่าคือทางออกการระบายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ (ความสามารถในการนําความร้อนของทองแดง): 401 W/mK) และทนต่อความเครียดทางกล ตลาด PCB ทองแดงหนักโลกคาดว่าจะเติบโตใน CAGR ของ 8.3% จนถึงปี 2030, นําโดยความต้องการจาก EV powertrains,และอุปกรณ์ทหาร.
คู่มือที่ครบถ้วนนี้แยกหลักการการออกแบบที่สําคัญ กลยุทธ์การจัดการความร้อน และเทคนิคที่ก้าวหน้าสําหรับ PCB ทองแดงหนักและแนวทางที่ดีที่สุดในอุตสาหกรรม, มันทําให้วิศวกรและนักออกแบบสามารถสร้างพานที่น่าเชื่อถือและมีประสิทธิภาพสูง สําหรับการใช้งานในระดับความแรงสูง
ประเด็นสําคัญ
1ความหนาของทองแดงเป็นสิ่งสําคัญ: ทองแดง 3 oz (105μm) ขนกระแสไฟฟ้า 2 เท่ามากกว่า 1 oz (35μm) และลดการเพิ่มความร้อน 40% สําหรับความกว้างรอยเดียวกัน
2ความกว้างของร่องรอยตามมาตรฐาน IPC: ใช้สูตร IPC-2221 (หรือเครื่องคิดเลขออนไลน์) เพื่อขนาดร่องรอย
3การจัดการทางความร้อนไม่ต้องเจรจา: การรวมช่องทางทางความร้อน (กว้าง 0.2 ~ 0.4 มิลลิเมตร) วัสดุที่มีความสามารถในการนําความร้อนสูง (MCPCBs) และอุปกรณ์ระบายความร้อนเพื่อรักษาอุณหภูมิ < 125 °C
4.ปัญหาด้านการผลิต: หลีกเลี่ยงทองแดงหนาเกิน (≥ 10 oz) โดยไม่มีการเข้าของผู้จําหน่าย
5.เทคนิคที่ก้าวหน้าเพิ่มผลงาน: รางบัสทองแดงลดความชักชัก 30% ในขณะที่การออกแบบหลายชั้นกระจายกระแสในระดับเท่าเทียมกันใน 4 12 ชั้น
การเข้าใจ PCB ทองแดงหนัก
PCB ทองแดง หนัก คือ อะไร?
PCB ทองแดงหนักถูกกําหนดโดยชั้นทองแดงหนาของมัน หนากว่า 1oz / 35μm หรือ 2oz / 70μm เมื่อเทียบกับ PCB มาตรฐาน
a. ขนกระแสไฟฟ้าสูง (50A 500A) โดยไม่ใช้ความร้อนมากเกินไป
b. ขยายความร้อนเร็วขึ้น 3 × 5 เท่าของ PCB แบบธรรมดา
c. ทนต่อความเครียดทางกล (เช่นการสั่นสะเทือนใน EVs) และการหมุนเวียนความร้อน
หลักเกณฑ์การกําหนด
| หลักเกณฑ์ | รายละเอียด |
|---|---|
| ความหนาของทองแดง | ≥3oz (105μm); ถึง 20oz (700μm) สําหรับการใช้งานที่รุนแรง (เช่นทหาร) |
| ความสามารถในการบรรทุกกระแสไฟฟ้า | 50A500A (แตกต่างกันตามความกว้างของร่องรอย ความหนาและการเย็น) |
| ความสามารถในการนําความร้อน | 401 W/mK (ทองแดง) มากกว่า FR4 (0.3 W/mK) และอลูมิเนียม (237 W/mK) มาก |
| มาตรฐานหลัก | IPC-2221 (ขนาดรอย), IPC-2152 (กระแสกับการเพิ่มความร้อน), IPC-610 (คุณภาพ) |
ข้อดีสําคัญของ PCB ทองแดงหนัก
พีซีบีทองแดงหนักมีผลงานดีกว่าพีซีบีมาตรฐานในกรณีที่ใช้พลังงานสูง โดยมีประโยชน์สําคัญ 4 ประการ
| ข้อดี | คําอธิบาย | ผลกระทบ ใน โลก จริง |
|---|---|---|
| ความจุสูงกว่า | ทองแดงหนาลดความต้านทาน (R = ρL / A) ทําให้กระแส 50A + | พีซีบี EV พอร์ทเทรนด้วยทองแดง 4 ออนซ์ ขนส่ง 80A เทียบกับ 40A สําหรับบอร์ด 2 ออนซ์ (ความกว้างรอยเดียวกัน) |
| การจัดการความร้อนที่ดีกว่า | ทองแดงเพิ่มเติมทําหน้าที่เป็นเครื่องระบายความร้อนที่ติดตั้ง | ราคาทองแดง 3 ออนซ์ที่ทํางานในความร้อน 60A มีความร้อนเพิ่มขึ้น 35 °C เทียบกับ 60 °C สําหรับ 1 ออนซ์ |
| ความแข็งแรงทางกลที่เพิ่มขึ้น | ทองแดงหนา เสริม PCB ทนต่อการบิดและสั่น | PCB ทองแดงหนักในเครื่องยนต์อุตสาหกรรมมีความล้มเหลวน้อยกว่า 50% เนื่องจากความเครียดทางกล |
| อายุ ยาว ยาว ขึ้น | ความร้อนและความเครียดที่ลดลงขยายอายุการใช้งานของบอร์ดไปถึง 10 15 ปี (เทียบกับ 5 8 ปีสําหรับ PCB มาตรฐาน) | อินเวอร์เตอร์พลังแสงอาทิตย์ที่ใช้ PCB ทองแดงหนัก ต้องการการบํารุงรักษาน้อยลง 30% |
การใช้งานที่สําคัญสําหรับ PCB ทองแดงหนัก
PCB ทองแดงหนักเป็นสิ่งจําเป็นในอุตสาหกรรมที่ความน่าเชื่อถือภายใต้กระแสไฟฟ้าที่สูงไม่สามารถต่อรองได้:
| อุตสาหกรรม | การใช้งาน | แนะนําความหนาของทองแดง |
|---|---|---|
| รถยนต์ (EV) | เครื่องควบคุมการขับเคลื่อน ระบบบริหารแบตเตอรี่ (BMS) เครื่องขับเคลื่อนมอเตอร์ | 4 องศา |
| พลังงานที่สามารถปรับปรุงได้ | อินเวอร์เตอร์พลังแสงอาทิตย์ เครื่องแปลงอากาศ ระบบเก็บพลังงาน | 3 องศา |
| อัตโนมัติอุตสาหกรรม | การควบคุมเครื่องยนต์ โรบอติกส์ อุปกรณ์ปั่น | 3 องศา |
| กองทัพและอากาศศาสตร์ | ระบบเรดาร์ พลังงานสําหรับเครื่องบิน | 6 องศา |
| อุปกรณ์การแพทย์ | สแกนเอ็มอาร์ไอ อุปกรณ์รักษาด้วยเลเซอร์ เครื่องมือวินิจฉัยพลังงานสูง | 3 องศา |
ตัวอย่าง: Tesla Model 3 BMS ใช้ PCB ทองแดงหนัก 6 oz เพื่อจัดการกับกระแส 400V + ลดความล้มเหลวที่เกี่ยวข้องกับความร้อน 70% เมื่อเทียบกับรุ่นก่อนหน้านี้ที่มี PCB มาตรฐาน
การพิจารณาด้านการออกแบบที่สําคัญสําหรับ PCB ทองแดงหนัก
การออกแบบ PCB ทองแดงหนักต้องสมดุลความจุปทานในปัจจุบัน, การจัดการความร้อน, และการผลิต. ด้านล่างมีปัจจัยที่สําคัญที่สุดที่จะแก้ไข.
1การเลือกความหนาของทองแดงที่ถูกต้อง
ความหนาของทองแดงมีผลกระทบโดยตรงต่อความสามารถในการบรรทุกกระแส, การระบายความร้อน, และความซับซ้อนของการผลิต. ใช้คู่มือนี้เพื่อเลือกความหนาที่ดีที่สุด:
ความหนาของทองแดงกับผลงาน
| ความหนาของทองแดง | ความหนา (μm) | ปัจจุบันสูงสุด (20 มิลเลอร์รอย, 30 °C ความร้อนเพิ่มขึ้น) | สนับสนุนการนําความร้อน | ดีที่สุดสําหรับ |
|---|---|---|---|---|
| 1 ออนซ์ | 35 | 3.5A | ต่ํา (ค่าเริ่มต้น) | เครื่องตรวจจับอุตสาหกรรมพลังงานต่ํา |
| 2 ออนซ์ | 70 | 7.0A | กลาง | ระบบช่วย EV อินเวอร์เตอร์เล็ก |
| 3 oz | 105 | 10.0A | สูง | อินเวอร์เตอร์พลังแสงอาทิตย์ เครื่องควบคุมมอเตอร์ |
| 4 oz | 140 | 13.0A | สูงมาก | EV BMS หุ่นยนต์อุตสาหกรรม |
| 6ออนซ์ | 210 | 18.0A | เคล็ดลับ | เครื่องไฟฟ้าทหาร อินเวอร์เตอร์ขนาดใหญ่ |
| 10 oz | 350 | 25.0A | เคล็ดลับ | อุปกรณ์ปั่น ระบบแรงดันสูง |
ปัจจัย สําคัญ ที่ ควร พิจารณา เมื่อ ตัด ขนาด ทองแดง
a.ความต้องการปัจจุบัน: ใช้กฎ 500 มิลกลมต่อแอมเปอร์ (1 มิลกลม = 0.001 มิล 2) สําหรับการประเมินรวดเร็ว
ขั้นต่ําการเพิ่มความร้อน: มาตรฐานอุตสาหกรรมอนุญาตให้ความร้อนเพิ่ม 30 ~ 40 °C; การใช้งานที่สําคัญ (เช่นการแพทย์) ต้องการ < 20 °C. ทองแดงหนาลดการเพิ่มความร้อนอย่างขยายตัว
c การผลิต: ทองแดง ≥ 10 oz ต้องการการเคลือบเฉพาะ (เช่นการเคลือบไฟฟ้า gantry) และการเคลือบผิว ยืนยันกับผู้จําหน่ายของคุณก่อนออกแบบ
d.Cost: ทุกออนซ์ของทองแดงเพิ่ม ~ 15 ٪ 20% ไปยังราคา PCB หลีกเลี่ยงการระบุเกิน (เช่น 6 oz สําหรับการใช้งาน 10A) เพื่อประหยัดเงิน
คําแนะนําเครื่องมือ: ใช้ ANSYS หรือ SolidWorks PCB เพื่อจําลองการไหลของปัจจุบันและความร้อนเพิ่มขึ้น
2การคํานวณความกว้างของร่องรอยสําหรับกระแสไฟฟ้าสูง
ความกว้างของร่องรอยเป็นปารามิเตอร์การออกแบบที่สําคัญที่สุดสําหรับ PCB ทองแดงหนัก หนาเกินไปและบอร์ดร้อนเกิน; กว้างเกินไปและมันเสียพื้นที่
IPC-2221 สูตรความกว้างของรอย
I=k×(ΔT 0.44) ×W 1.0 ×t 0.725
ที่:
I: กระแสในแอมเปอร์ (A)
ΔT: การเพิ่มอุณหภูมิที่อนุญาต (°C)
W: ความกว้างของร่องรอยในมิล (1มิล = 0.0254 มม.)
t: ความหนาของทองแดงใน oz/ft2
k: เสมอ (แตกต่างกันตามความหนาของทองแดง: 0.048 สําหรับ 1oz, 0.064 สําหรับ 2oz, 0.078 สําหรับ 3oz)
ตัวอย่างการคํานวณ
| ภาพยนตร์ | สินค้าเข้า | ความกว้างของรอยที่คํานวณ |
|---|---|---|
| EV BMS (4 oz ทองแดง, 50A, 30 °C เพิ่มขึ้น) | ,,, | 45 มิล (1.14 มม) |
| อินเวอร์เตอร์พลังแสงอาทิตย์ (ทองแดง 3 ออนซ์, 30A, 35 ° C เพิ่มขึ้น) | ,,, | 32 มิล (0.81 มม) |
| มอเตอร์อุตสาหกรรม (6oz ทองแดง, 80A, 40 °C การเพิ่มขึ้น) | ,,, | 58มิล (1.47มม) |
คําแนะนําด้านการออกแบบรอยสําคัญ
a.รอยภายนอกกับรอยภายใน:รอยภายนอกเย็น 30% เร็วกว่ารอยภายใน (เผชิญกับอากาศ)
b. รูปแบบรอย: หลีกเลี่ยงมุมคม (> 90 °) และใช้มุมกลมเพื่อลดการอึดอัดของกระแส (ทําให้จุดร้อน)
c.รอยขนาน: สําหรับกระแส > 100A ใช้รอยขนาน 2×4 (ระยะความกว้าง ≥ 3x ของรอย) เพื่อกระจายกระแสกระแสอย่างเท่าเทียมกัน
3การจัดการการขยายความร้อนและความเครียด
PCB ทองแดงหนักมีความชุ่มชื่นต่อความเครียดทางอุณหภูมิเนื่องจากคอฟเซนต์การขยายความร้อน (CTE) ที่ไม่ตรงกันระหว่างทองแดง (17ppm/°C) และ FR4 (13ppm/°C) ความเครียดนี้สามารถทําให้เกิดการแยกแผ่น, การยกพัด,หรือการบิดกระดาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงการหมุนเวียนทางความร้อน (-40 °C ถึง + 125 °C).
กลยุทธ์ เพื่อ ลด ความ กดดัน จาก ความ ร้อน
| กลยุทธ์ | วิธี การ |
|---|---|
| การจับคู่ CTE | ใช้ FR4 Tg สูง (Tg ≥170 °C) หรือสับสราตเมทัล-คอร์ (MCPCBs) เพื่อปรับ CTE ให้ตรงกับทองแดง |
| เส้นทางความร้อน | วางช่องทาง (0.2 ∼ 0.4 มม) ใต้ส่วนประกอบร้อนเพื่อถ่ายทอดความร้อนและลดความเครียด |
| การเคลือบหนาสําหรับ Vias | ช่องผ่านแผ่นที่มีทองแดง 25μm 30μm เพื่อเสริมเสริมช่องผ่านที่มีอัตราส่วนสูง (ความลึก/ความกว้าง >3:1) |
| คุณลักษณะของการบรรเทาความเครียด | เพิ่มพัดน้ําตาลงที่จุดเชื่อมของพัดรอย และขอบกลม เพื่อกระจายความเครียด |
จุดข้อมูล: PCB ทองแดงหนักที่มีช่องทางความร้อนและ FR4 Tg สูงมีอัตราความล้มเหลวต่ํากว่า 60% ในระหว่างวงจรความร้อน เมื่อเทียบกับการออกแบบมาตรฐาน
4การประกันความสามารถในการผลิต
PCB ทองแดงหนักมีความซับซ้อนในการผลิตมากกว่าบอร์ดมาตรฐาน
a.หลีกเลี่ยงทองแดงหนาเกินไป: ทองแดง ≥ 10 oz ต้องการการละเมิดเฉพาะ (พิมพ์ระบายความร้อน + อุณหภูมิสูง) และอาจเพิ่มเวลาการนําไปถึง 2-3 อาทิตย์
b. ขั้นต่ําระยะระยะระยะ: ใช้ระยะระยะ ≥ 10 มิลสําหรับทองแดง 3 ออนซ์ (เทียบกับ 6 มิลสําหรับ 1 ออนซ์) เพื่อป้องกันวงจรสั้นระหว่างการถัก
c. การควบคุมการละลาย: ทํางานกับผู้จําหน่ายโดยใช้การเคลือบไฟฟ้า gantry หรือซึมทองแดงแนวราบเพื่อรับรองความหนาของทองแดงที่เท่าเทียมกัน
d. การออกแบบเพื่อการทดสอบ: เพิ่มจุดทดสอบตามเส้นทางที่มีกระแสไฟฟ้าสูง เพื่อตรวจสอบความต่อเนื่องและการไหลของกระแสไฟฟ้าโดยไม่ทําลายแผ่น
แนวปฏิบัติที่ดีที่สุดสําหรับการจัดการความร้อนใน PCB ทองแดงหนัก
ความร้อนเป็นศัตรูใหญ่ที่สุดของ PCB ขุนแรง ความร้อนที่ควบคุมไม่ได้ ลดอายุการใช้งานของส่วนประกอบและทําให้เกิดความล้มเหลวอย่างฉับพลัน
1ช่องทางความร้อน: หลักฐานของการระบายความร้อน
ช่องทางความร้อนเป็นรูเล็ก ๆ (0.2 ∼ 0.4 มม) ที่เคลือบด้วยทองแดงที่ส่งความร้อนจากชั้นบนไปยังชั้นล่าง (หรือระดับพื้น).
แนวทางการออกแบบทางอุณหภูมิ
| ปริมาตร | รายละเอียด |
|---|---|
| กว้าง | 0.2?? 0.4mm (สมดุลการไหลของความร้อนและประสิทธิภาพพื้นที่) |
| Pitch (ระยะ) | 20×50มิล (หนาพอที่จะปกปิดส่วนประกอบร้อน; หลีกเลี่ยงความอึดอัด) |
| การจัดตั้ง | ศูนย์ vias ภายใต้ส่วนประกอบร้อน (เช่น MOSFETs, IGBTs) และกระจายเท่าเทียมกัน |
| จํานวน | 1 ช่องต่อ 0.1W ของการสูญเสียพลังงาน (ตัวอย่างเช่น 5 ช่องสําหรับส่วนประกอบ 0.5W) |
การเปรียบเทียบผลประสิทธิภาพทางอุณหภูมิ
| การตั้งค่าทางร้อน | ความร้อนเพิ่มขึ้น (°C) สําหรับ 30A, 3 oz ทองแดง | สถานที่ที่จําเป็น (mm2) |
|---|---|---|
| ไม่มี Vias | 55°C | 0 |
| 5 Vias (0.3 มิลลิเมตร, 30mil pitch) | 32°C | 12 |
| 10 Vias (0.3 มิลลิเมตร, 20 มิล pitch) | 22°C | 18 |
2วัสดุที่มีความสามารถในการนําไฟฟ้าสูง
พื้น PCB มีบทบาทสําคัญในการระบายความร้อน จาก FR4 มาตรฐานเป็นวัสดุเหล่านี้สําหรับการใช้งานกระแสไฟฟ้าสูง:
| ประเภทของสับสราต | ความสามารถในการนําความร้อน (W/mK) | อุณหภูมิการทํางานสูงสุด (°C) | ดีที่สุดสําหรับ |
|---|---|---|---|
| มาตรฐาน FR4 | 0.3 | 130 | ระบบช่วยพลังงานต่ํา |
| FR4 Tg สูง (Tg 170°C) | 0.4 | 170 | เครื่องควบคุมมอเตอร์อุตสาหกรรม |
| อลูมิเนียม MCPCB | 2.0 ครับ0 | 150 | EV BMS, ไดรฟ์ LED |
| MCPCB ทองแดง | 401 | 200 | อินเวอร์เตอร์พลังงานสูง อุปกรณ์ทหาร |
| เครื่องประดิษฐ์เซรามิก (อัลลูมิเนีย) | 20 ¢ 30 | 350 | เครื่องมืออุตสาหกรรมอุณหภูมิสูงสุด |
ตัวอย่าง: MCPCB ทองแดงที่มีทองแดง 4 oz ลดการเพิ่มความร้อน 45% เมื่อเทียบกับ PCB FR4 มาตรฐานสําหรับการใช้งาน 50A เดียวกัน
3. การจัดตั้งองค์ประกอบยุทธศาสตร์
การวางแผนส่วนประกอบมีผลกระทบต่อผลการทํางานทางความร้อนโดยตรง
a. แพร่กระจายส่วนประกอบพลังงานสูง: MOSFETs สเปซ, IGBTs และเครื่องแปลงที่ห่างกัน ≥ 5 mm เพื่อป้องกันการสะสมความร้อน
b. ส่วนประกอบที่มีความรู้สึกแยกแยก: ให้วาง IC การควบคุม (ตัวอย่างเช่น เครื่องควบคุมขนาดเล็ก) ห่างจากรอยกระแสไฟฟ้าสูง ≥ 10 mm เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายทางความร้อน
c. สอดคล้องกับเส้นทางการเย็น: วางส่วนประกอบร้อนบนเส้นทางการร้อนหรือแกนโลหะเพื่อให้มีการถ่ายทอดความร้อนสูงสุด
d. หลีกเลี่ยงการข้ามสายไฟฟ้า: ตกข้ามสายไฟฟ้าที่มีกระแสไฟฟ้าสูงในระดับ 90 องศา (ไม่ขนาน) เพื่อลดการอุ่นกัน
4หม้อล้างความร้อนและหม้ออบอุ่น
สําหรับกระแส > 100A หรือส่วนประกอบที่มีการสูญเสียพลังงาน > 5W เพิ่มการเย็นภายนอก:
a.อุปกรณ์ระบายความร้อน: ติดอุปกรณ์ระบายความร้อนจากอลูมิเนียมหรือทองแดงกับองค์ประกอบที่ร้อนโดยใช้พาสต์ความร้อน (ความสามารถในการนําความร้อน: 1 วาท/ม.ค.) นับขนาดของอุปกรณ์ระบายความร้อนด้วยสูตร:
Tj=T a + ((R ja ×P)
โดยที่ Tj = อุณหภูมิการเชื่อมต่อ, T a = อุณหภูมิบริเวณ, R ja = ความต้านทานทางความร้อน (°C/W), P = การสูญเสียพลังงาน (W).
b.พัดความร้อน: ใช้พัดความร้อนซิลิโคนหรือกราฟิต (ความสามารถในการนําความร้อน: 1?? 10 W / mK) เพื่อบรรจุช่องว่างระหว่างส่วนประกอบและระบายความร้อน
c. การปรับปรุงความเย็นด้วยอากาศ: เพิ่มพัดลมสําหรับอุปกรณ์อุตสาหกรรมที่ใช้งานในอุณหภูมิบริเวณสูง (> 40 °C)
คําแนะนํา: เครื่องระบายความร้อนจากอลูมิเนียมขนาด 20 มม. × 20 มม. × 10 มม. ลดอุณหภูมิการเชื่อมของส่วนประกอบ 10W เป็น 40 °C
เทคนิคที่ทันสมัยสําหรับการใช้งานกระแสไฟฟ้าสูง
สําหรับกระแสไฟฟ้าสูง (100A+) หรือการออกแบบที่ซับซ้อน ใช้วิธีที่ทันสมัยเหล่านี้เพื่อเพิ่มผลงานและความน่าเชื่อถือ
1รางบัสทองแดงสําหรับการไหลของกระแสปัจจุบันที่มีอัดแรงต่ํา
รางบัสทองแดงเป็นแผ่นทองแดงหนาและเรียบ (3 หนา 10 มม, หนา 1 หนา 3 มม) ผสมเข้ากับ PCB เพื่อบรรทุกกระแสไฟฟ้าที่สูงสุด
a.อัดแรงต่ํา: ลดความกระชับกําลังสูงและ EMI 30% เมื่อเทียบกับรอยแบบมาตรฐาน
b. ความจุแรงสูง: สายด่วนทองแดงขนาด 10 มม × 2 มม ขนาด 200A กับความร้อนเพิ่มขึ้น 40 °C
c. การประกอบการที่ง่าย: เปลี่ยนรอยคู่หลายเส้นด้วยบัสบาร์เดียว ลดจุดผสมและความเสี่ยงของการล้มเหลว
เคล็ดลับการออกแบบบัสบาร์ทองแดง
a. ความหนา: ใช้ความหนา ≥ 1 mm สําหรับกระแส > 100A เพื่อลดความต้านทานให้น้อยที่สุด
b. การติดตั้ง: ปิดบัสบาร์ด้วยจุดติดกันที่แยกกันเพื่อหลีกเลี่ยงการตัดสายสั้น
c. Plating: โลหะด้วยหมึกหรือนิกเกิลเพื่อป้องกันการออกซิเดชั่นและปรับปรุงความสามารถในการผสม
2. บล็อกเทอร์มินัลสําหรับการเชื่อมต่อที่ปลอดภัย
บล็อกเทอร์มินัลให้บริการเชื่อมต่อที่ปลอดภัยและน่าเชื่อถือได้สําหรับสายไฟฟ้ากระแสสูง (เช่น 10AWG4AWG) เลือกบล็อกเทอร์มินัลตาม:
a.ความแรงปัจจุบัน: เลือกบล็อคที่มีความแรงปัจจุบันสูงสุด 1.5 เท่า (ตัวอย่างเช่น บล็อค 75A สําหรับการใช้งาน 50A)
b.Wire Gauge: ใช้ขนาดของบล็อกให้ตรงกับความหนาของสาย (ตัวอย่างเช่นสาย 6AWG ต้องการบล็อกปลายขนาด 16mm2)
c. การติดตั้ง: ใช้สกรูหรือปลายสปริงสปริงสําหรับความต้านทานต่อการสั่น (สําคัญสําหรับ EV และอุปกรณ์อุตสาหกรรม)
3. PCB ทองแดงหนักหลายชั้น
การออกแบบหลายชั้น (4?? 12 ชั้น) แจกกระแสไฟฟ้าผ่านหลายชั้นทองแดง ลดความกว้างของรอยและการเพิ่มความร้อน
a. พลังงานและพื้นที่: ใช้ 2 ละ 4 ชั้นเป็น พลังงาน /พื้นที่ที่ผ่อนคลายเพื่อกระจายกระแสกระแสเท่าเทียม
b.Layer Stacking: วางชั้นทองแดงเป็น symmetrically (ตัวอย่างเช่น, พลังงาน → สัญญาณ → ดิน → สัญญาณ → พลังงาน) เพื่อลดการบิด
c.Via Stitching: เชื่อมต่อสายไฟฟ้า / ดินกับสาย (0.3 มิลลิเมตร, 50 มิลปิทช์) เพื่อปรับปรุงการกระจายกระแสปัจจุบันและลดความชักชัก
ตัวอย่าง: พีซีบีทองแดงหนัก 6 ชั้นที่มีระดับพลังงาน 4 oz ขนส่ง 150A ด้วยความร้อนเพิ่มขึ้น 30 °C
ทําไมต้องร่วมมือกับผู้ผลิต PCB ทองแดงหนักที่เชี่ยวชาญ
การออกแบบ PCB ทองแดงหนักเป็นเพียงครึ่งหนึ่งของการต่อสู้ ความแม่นยําของการผลิตเป็นสิ่งสําคัญ ค้นหาผู้จําหน่ายที่มีคุณสมบัติเหล่านี้:
a.การรับรอง IPC: IPC 610 ระดับชั้น 3 (คุณภาพสูงสุด) และความเป็นไปตาม IPC 2221 สําหรับการจับขนาดรอย
อุปกรณ์พิเศษ: การเคลือบไฟฟ้าแกนทรี, การเคลือบกระดาษระยะว่าง, และการเจาะเลเซอร์สําหรับ vias เล็ก
c.ความเชี่ยวชาญด้านวัสดุ: มีประสบการณ์กับ MCPCBs, พื้นทองแดง และทองแดงหนา (สูงสุด 20 oz)
d.ความสามารถในการทดสอบ: การถ่ายภาพทางความร้อน การทดสอบการไหลของกระแสไฟฟ้า และการหมุนเวียนทางความร้อนเพื่อรับรองผลการทํางาน
e.การปรับแต่ง: ความสามารถในการปรับความหนาทองแดง, หน้ากากผสมและการเสร็จ (ENIG, HASL) ตามการใช้งานของคุณ
การศึกษากรณี: บริษัทพลังงานที่สามารถปรับปรุงได้ได้ร่วมมือกับผู้ผลิต IPC 610 ชั้น 3 เพื่อผลิต PCB ทองแดงหนัก 6 oz สําหรับเครื่องเปลี่ยนแสงอาทิตย์บอร์ดลดความล้มเหลวที่เกี่ยวข้องกับความร้อน 80% และเพิ่มประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ขึ้น 3%.
FAQ: คําถามทั่วไปเกี่ยวกับ PCB ทองแดงหนัก
1ความหนาของทองแดงสูงสุดสําหรับ PCB ทองแดงหนักคืออะไร?
ผู้ผลิตส่วนใหญ่นําเสนอทองแดงสูงถึง 20oz (700μm) สําหรับการใช้งานที่เข้มข้น (เช่น ราดาร์ทหาร, อุปกรณ์ปั่น)ทองแดงหนากว่า (> 20 oz) เป็นไปได้ แต่ต้องการเครื่องมือที่กําหนดเองและเวลาการนํายาวกว่า.
2พีซีบีทองแดงหนักสามารถใช้ในการใช้งานความถี่สูงได้หรือไม่
Yes หนาทองแดงลดอุปสรรค (สําคัญสําหรับสัญญาณความถี่สูง) แต่ต้องการการออกแบบรอยอย่างรอบคอบเพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียสัญญาณPolar Instruments) เพื่อปรับปรุงความกว้างของร่องรอยและระยะสําหรับ 50Ω/75Ω impedance.
3วิธีการที่จะสมดุลค่าใช้จ่ายและผลงานสําหรับ PCB ทองแดงหนัก?
a. ใช้ความหนาของทองแดงขั้นต่ําที่จําเป็นสําหรับความต้องการปัจจุบันของคุณ (เช่น 3 oz แทน 6 oz สําหรับ 30A)
b. จํากัดการออกแบบหลายชั้นเป็น 4~6 ชั้น เว้นแต่ต้องการ > 100A
c. เลือก FR4 หรืออะลูมิเนียม MCPCB แทน MCPCB ทองแดงสําหรับโครงการที่มีความรู้สึกต่อค่าใช้จ่าย
4ความผิดพลาดที่พบบ่อยใน PCB ทองแดงหนักคืออะไร?
a.การลดความหนา: เกิดจากการลดความหนาไม่ดี (ความดัน / อุณหภูมิที่ไม่เพียงพอ) หรือความหนาของทองแดงที่มากเกินไป
b.Pad Lifting: เนื่องจากความเครียดทางความร้อนจาก CTE ความไม่เหมาะสม
c. ความผิดพลาดในการถัก: การถักที่ต่ํากว่าหรือเกินของทองแดงหนา ใช้นักผลิตที่มีกระบวนการถักที่ควบคุมได้
สรุป: PCB ทองแดงหนัก หลักของอิเล็กทรอนิกส์พลังงานสูง
เนื่องจากอิเล็กทรอนิกส์ต้องการกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นและความน่าเชื่อถือมากขึ้น จาก EVs ไปยังระบบพลังงานที่สามารถปรับปรุงได้ PCB ทองแดงหนักได้กลายเป็นสิ่งจําเป็นขจัดความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพและทนต่อสภาพที่รุนแรง ทําให้พวกเขาเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสําหรับการใช้งานพลังงานสูง
ข้อสําคัญในการออกแบบ PCB ทองแดงหนักที่ประสบความสําเร็จอยู่ที่:
a.ความหนาทองแดงขนาดที่เหมาะสมเพื่อสมดุลความจุและค่าใช้จ่ายปัจจุบัน
b การคํานวณความกว้างของร่องรอยที่แม่นยํา โดยใช้มาตรฐาน IPC เพื่อหลีกเลี่ยงการอุ่นเกิน
c.การจัดการความร้อนอย่างครบถ้วน (ทางทางความร้อน วัสดุที่มีความร้อนสูง ช่องรับความร้อน)
d.ความสามารถในการผลิต ลงประสานงานกับผู้จําหน่ายที่ได้รับการรับรอง IPC เพื่อหลีกเลี่ยงความบกพร่อง
ส่งข้อสอบของคุณตรงมาหาเรา
