Yeni enerji araçlarının güç sistemlerinden, endüstriyel otomasyondaki yüksek-güç sürücülü cihazlara ve veri merkezlerindeki verimli güç modüllerine kadar, bu cihazların istikrarlı çalışmasının arkasında, yüksek akım baskılı devre kartları önemli bir destekleyici rol oynamaktadır. Aşağıda yüksek akım baskılı devre kartlarının ilgili içeriğini inceleyeceğiz.
Yüksek akım baskılı devre kartlarının özellikleri
Yüksek akım baskılı devre kartları ile sıradan baskılı devre kartları arasındaki en önemli fark, güçlü akım taşıma kapasiteleridir. Genel baskılı devre kartları üzerindeki bakır folyonun kalınlığı genellikle 1 ons iken, yüksek akım baskılı devre kartları üzerindeki bakır folyonun kalınlığı genellikle 2 ons'tan başlar ve hatta 20 ons'a kadar ulaşabilir. Yaygın olarak kullanılan 2-onsluk bakır folyoyu örnek alırsak, kesit alanı önemli ölçüde arttı ve birim alan başına daha büyük bir akımın geçmesine olanak tanıdı. IPC-2152 standardına göre belirli sıcaklık artış koşullarında bakır folyonun akım taşıma kapasitesi kesit alanıyla yakından ilgilidir. Kalın bakır folyo, akım yoğunluğunu etkili bir şekilde azaltabilir, devre ısınmasını en aza indirebilir ve devrenin kararlı çalışmasını sağlayabilir.
Yüksek ısı dağıtma performansı aynı zamanda yüksek akım baskılı devre kartlarının önemli bir özelliğidir. Yüksek akım geçtiğinde devre kaçınılmaz olarak ısı üretir. Zamanında dağıtılamazsa yüksek bileşen sıcaklığına, performansın düşmesine ve hatta hasara yol açacaktır. Yüksek akım baskılı devre kartları genellikle ısıl iletkenliği artırmak için alt tabakaya seramik dolgu maddeleri eklemek veya alüminyum alt tabakalar gibi doğal ısı dağıtma avantajlarına sahip malzemeler kullanmak gibi yüksek ısı iletkenliğine sahip malzemeler kullanır. Aynı zamanda, ısı dağıtma yapısını makul bir şekilde tasarlayarak, örneğin ısı dağıtma delikleri ekleyerek ve geniş bir alana bakır döşeyerek, ısıyı hızlı bir şekilde dağıtmak ve ekipmanın sabit çalışma sıcaklığını korumak için verimli ısı dağıtma kanalları oluşturulabilir.
Tasarımın Önemli Noktaları
Rota yerleşim planlaması
Yüksek akım hatlarının yerleşimi kısa ve düz prensibine göre yapılmalı, akım iletim yollarının bükülmesi azaltılmalı ve hatların direnci ve endüktansı azaltılmalıdır. Örneğin, bir güç modülünde, girişten çıkışa giden ana akım yolu, akımın düzgün akışını sağlamak için mümkün olduğunca bükülme ve dönüşlerden kaçınmalıdır. Yüksek akım devrelerinden küçük sinyal devrelerine paraziti önlemek ve sinyal bütünlüğünü sağlamak için farklı akım seviyelerindeki devreler makul şekilde ayrılmalıdır.
Bakır Folyo Kalınlığı ve Çizgi Genişliği Hesabı
Bakır folyo kalınlığının ve çizgi genişliğinin doğru hesaplanması çok önemlidir. Devre tasarımının akım taşıma gereksinimlerine ve izin verilen sıcaklık artışına göre ilgili formüller kullanılarak uygun parametreler hesaplanabilir. Tasarımın 20 dereceyi aşmayacak bir sıcaklık artışı ve 10A akım taşıma kapasitesi gerektirmesi durumunda, gerekli bakır folyo kalınlığı ve hat genişliği, formülün IPC-2152 standart verileriyle birleştirilmesiyle elde edilebilir. Yüksek güçlü motor sürücü devrelerinde, ana devre kabloları genellikle 2 onstan daha kalın bakır folyo kullanır ve direnci ve ısı üretimini azaltmak için hat genişliği buna uygun olarak genişletilecektir.
Açık delik tasarımı
Farklı devre katmanlarını birbirine bağlayan kanallar olan Via'lar, yüksek akım baskılı devre kartlarının tasarımında özellikle kritik öneme sahiptir. Yoğun bir geçiş dizisi oluşturmak ve dikey akım iletim kabiliyetini geliştirmek için geçiş deliklerinin sayısını artırmak ve bunları makul şekilde dağıtmak gerekir. Aynı zamanda, geçişin bakır kaplama kalınlığının yeterli olduğundan emin olun; delik duvarının yüksek akım altında yanmasını önlemek için genellikle 25 μm'ye eşit veya daha büyük bir bakır kalınlığı gerektirir. Örneğin, çok-katmanlı yüksek akım baskılı devre kartlarında, ısıyı diğer katmanlara hızlı bir şekilde iletmek ve ısı dağıtımını artırmak için çok sayıda bakır kaplı açık delikler, konsantre ısı üretimiyle güç bileşenlerinin altında yoğun bir şekilde düzenlenmiştir.
üretim süreci
Kalın bakır folyo laminasyonu
Yüksek akım baskılı devre kartlarının imalatı ilk olarak kalın bakır folyo laminasyonu sorunuyla karşı karşıya kalır. Bakır folyonun kalınlığı nedeniyle, bakır folyo ile alt tabaka arasında kabarcıklar veya delaminasyon gibi kusurlar olmadan sıkı bir bağ sağlamak için alt tabakaya bastırırken sıcaklık, basınç ve zaman parametrelerinin hassas kontrolü gerekir. Gelişmiş vakumlu bağlama teknolojisi, bağlama kalitesini sağlamak, orta kalınlığın tekdüzeliğini çok küçük bir tolerans aralığı içinde kontrol etmek ve devre kartının genel performansını artırmak için bağlama işlemi sırasında havayı çıkarabilir.
Derin delik elektrokaplama
Derin delikli elektrokaplama işlemi, yolların iyi iletkenliğini sağlamak için çok önemlidir. Geleneksel elektrokaplama işleminde, kalın bakır folyo devre kartlarının derin deliklerinde bakır kaplamanın tekdüzeliğini ve kalınlığını sağlamak zordur. Derin delikli elektrokaplama teknolojisi, kaplama çözümü formülünü, akım dağıtım yöntemini vb. optimize ederek delik duvarında düzgün bakır kaplama elde eder, deliğin bakır kalınlığının yüksek akım taşıma kapasitesi gereksinimlerini karşılamasını sağlar ve açık deliklerin akım iletimi için darboğaz haline gelmesini önler.
uygulama alanı
yeni enerji aracı
Yeni enerji araçları alanında, yüksek akım baskılı devre kartları, araç şarj cihazları ve DC{0}}DC dönüştürücüler gibi temel bileşenlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. OBC, pili şarj etmek için AC gücünü DC gücüne dönüştürmekten sorumludur. Çalışma sırasında akım yüksektir ve baskılı devre kartının yüksek akım taşıma ve ısı dağıtma performansı, şarj verimliliği ve güvenliği sağlar; DC-DC dönüştürücüler, farklı voltaj seviyelerinde güç dönüşümü sağlar ve ayrıca akımı istikrarlı bir şekilde iletmek için yüksek akımlı baskılı devre kartlarına güvenerek otomotiv elektrik sistemlerinin istikrarlı çalışmasını sağlar.
Endüstriyel Otomasyon
Yüksek güçlü servo sürücüler, frekans dönüştürücüler ve endüstriyel otomasyondaki diğer ekipmanlar, kararlı güç iletimi sağlayan yüksek akım baskılı devre kartlarıyla birlikte motor çalışmasının hassas kontrolünü gerektirir. Servo sürücülerde, yüksek akım baskılı devre kartı, güç modülünü ve kontrol devresini birbirine bağlayarak yüksek akımı verimli bir şekilde iletir, motorun komutlara hızlı yanıt vermesini sağlar, hassas kontrol sağlar ve endüstriyel üretimin yüksek-hassaslık ve yüksek güvenilirlik gereksinimlerini karşılar.
Güç elektroniği ekipmanı
Fotovoltaik invertörler, UPS kesintisiz güç kaynakları vb. gibi güç elektroniği cihazları, yüksek-güçte enerji dönüşümü ve iletimi gerektirir. Fotovoltaik invertörler, güneş panellerinin ürettiği doğru akımı alternatif akıma dönüştürerek elektrik şebekesine entegre eder. Yüksek akım baskılı devre kartları, yüksek akımları verimli bir şekilde yönetmelerine ve enerji dönüşüm verimliliğini artırmalarına yardımcı olur; UPS, elektrik kesintileri sırasında ekipmanlara acil durum gücü sağlar ve yüksek akım baskılı devre kartı, yüksek yükler altında stabil güç beslemesi sağlayarak kritik ekipmanların sürekli çalışmasını sağlar.