Từ hệ thống điện của phương tiện sử dụng năng lượng mới, đến các thiết bị truyền động công suất cao-trong tự động hóa công nghiệp và đến các mô-đun nguồn hiệu quả trong trung tâm dữ liệu, đằng sau hoạt động ổn định của các thiết bị này, các bảng mạch in dòng điện cao đóng vai trò hỗ trợ quan trọng. Dưới đây, chúng ta sẽ đi sâu vào nội dung liên quan của bảng mạch in dòng điện cao.
Đặc điểm của bảng mạch in dòng điện cao
Sự khác biệt đáng kể nhất giữa bảng mạch in dòng điện cao và bảng mạch in thông thường là khả năng mang dòng điện mạnh của chúng. Độ dày của lá đồng trên bảng mạch in thông thường thường là 1 ounce, trong khi độ dày của lá đồng trên bảng mạch in dòng điện cao thường bắt đầu từ 2 ounce và thậm chí có thể đạt tới 20 ounce. Lấy lá đồng 2-ounce thông thường làm ví dụ, diện tích mặt cắt ngang-của nó đã tăng lên đáng kể, cho phép dòng điện lớn hơn đi qua trên một đơn vị diện tích. Theo tiêu chuẩn IPC-2152, trong các điều kiện tăng nhiệt độ cụ thể, khả năng mang dòng điện của lá đồng có liên quan chặt chẽ đến diện tích mặt cắt ngang của nó. Lá đồng dày có thể làm giảm mật độ dòng điện một cách hiệu quả, giảm thiểu hiện tượng nóng lên mạch và đảm bảo mạch hoạt động ổn định.
Hiệu suất tản nhiệt cao cũng là một đặc tính quan trọng của bảng mạch in dòng điện cao. Khi dòng điện cao đi qua, mạch chắc chắn sẽ sinh ra nhiệt. Nếu không thể tiêu tán kịp thời sẽ dẫn đến nhiệt độ linh kiện tăng cao, giảm hiệu suất, thậm chí hư hỏng. Các bo mạch in dòng điện cao thường sử dụng vật liệu dẫn nhiệt cao, chẳng hạn như thêm chất độn gốm vào đế để cải thiện khả năng dẫn nhiệt, hoặc sử dụng vật liệu có ưu điểm tản nhiệt tự nhiên như đế nhôm. Đồng thời, bằng cách thiết kế cấu trúc tản nhiệt hợp lý, chẳng hạn như thêm các lỗ tản nhiệt và đặt đồng trên diện tích lớn, có thể xây dựng các kênh tản nhiệt hiệu quả để tản nhiệt nhanh chóng và duy trì nhiệt độ hoạt động ổn định của thiết bị.
Thiết kế những điểm chính
Quy hoạch bố trí tuyến đường
Việc bố trí các đường dây cao thế phải tuân theo nguyên tắc ngắn và thẳng, giảm độ cong của đường truyền dòng điện, đồng thời giảm điện trở và độ tự cảm của đường dây. Ví dụ, trong mô-đun nguồn, đường dẫn dòng điện chính từ đầu vào đến đầu ra phải tránh xoắn và rẽ càng nhiều càng tốt để đảm bảo dòng điện chạy trơn tru. Các mức dòng điện khác nhau của mạch phải được phân tách hợp lý để tránh nhiễu từ mạch dòng cao đến mạch tín hiệu nhỏ và đảm bảo tính toàn vẹn của tín hiệu.
Tính toán độ dày lá đồng và chiều rộng đường
Tính toán chính xác độ dày lá đồng và chiều rộng đường là rất quan trọng. Theo yêu cầu mang dòng điện và mức tăng nhiệt độ cho phép của thiết kế mạch, có thể tính toán các thông số thích hợp bằng các công thức liên quan. Nếu thiết kế yêu cầu tăng nhiệt độ không quá 20 độ và khả năng mang dòng điện là 10A thì có thể đạt được độ dày lá đồng và chiều rộng đường dây yêu cầu bằng cách kết hợp công thức với dữ liệu tiêu chuẩn IPC{6}}2152. Trong các mạch điều khiển động cơ công suất cao, hệ thống dây điện của mạch chính thường sử dụng lá đồng có độ dày hơn 2 ounce, chiều rộng đường dây sẽ được mở rộng tương ứng để giảm điện trở và sinh nhiệt.
Thiết kế xuyên lỗ
Vias, là kênh kết nối các lớp mạch khác nhau, đặc biệt quan trọng trong thiết kế bảng mạch in dòng điện cao. Cần tăng số lượng lỗ thông và phân bố hợp lý để tạo thành dãy thông dày đặc và nâng cao khả năng truyền dòng dọc. Đồng thời, đảm bảo độ dày mạ đồng của lỗ thông qua là đủ, thường yêu cầu độ dày đồng lớn hơn hoặc bằng 25 μ m để ngăn thành lỗ bị cháy dưới dòng điện cao. Ví dụ: trong bảng mạch in dòng điện cao nhiều{4}}lớp, một số lượng lớn các lỗ mạ đồng được bố trí dày đặc bên dưới các bộ phận nguồn với khả năng sinh nhiệt tập trung để nhanh chóng dẫn nhiệt sang các lớp khác và tăng cường khả năng tản nhiệt.
quá trình sản xuất
Cán lá đồng dày
Việc sản xuất bảng mạch in dòng điện cao trước tiên phải đối mặt với thách thức của việc cán lá đồng dày. Do độ dày của lá đồng nên cần phải kiểm soát chính xác các thông số nhiệt độ, áp suất và thời gian khi ép nó lên đế để đảm bảo liên kết chặt chẽ giữa lá đồng và đế, không có khuyết tật như bong bóng hoặc bong tróc. Công nghệ liên kết chân không tiên tiến có thể hút không khí trong quá trình liên kết để đảm bảo chất lượng liên kết, kiểm soát độ đồng đều của độ dày trung bình trong phạm vi dung sai rất nhỏ và cải thiện hiệu suất tổng thể của bảng mạch.
Mạ điện lỗ sâu
Quá trình mạ điện lỗ sâu là rất quan trọng để đảm bảo độ dẫn điện tốt của vias. Quá trình mạ điện truyền thống khó đảm bảo tính đồng nhất và độ dày của lớp mạ đồng trong các lỗ sâu của bảng mạch lá đồng dày. Công nghệ mạ điện lỗ sâu đạt được lớp mạ đồng đều trên thành lỗ bằng cách tối ưu hóa công thức dung dịch mạ, phương pháp phân bố dòng điện, v.v., đảm bảo độ dày đồng của lỗ đáp ứng yêu cầu về khả năng mang dòng cao và tránh xuyên lỗ trở thành nút cổ chai cho việc truyền tải dòng điện.
trường ứng dụng
xe năng lượng mới
Trong lĩnh vực phương tiện sử dụng năng lượng mới, bảng mạch in có dòng điện cao được sử dụng rộng rãi trong các bộ phận chính như bộ sạc ô tô và bộ chuyển đổi DC{0}}DC. OBC có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn điện AC thành nguồn DC để sạc pin. Trong quá trình hoạt động, dòng điện cao, hiệu suất mang và tản nhiệt cao của bảng mạch in đảm bảo hiệu quả và an toàn khi sạc; Bộ chuyển đổi DC-DC đạt được khả năng chuyển đổi năng lượng ở các mức điện áp khác nhau, đồng thời dựa vào bảng mạch in có dòng điện cao để truyền dòng điện ổn định, đảm bảo hệ thống điện ô tô hoạt động ổn định.
Tự động hóa công nghiệp
Bộ truyền động servo công suất cao, bộ biến tần và các thiết bị khác trong tự động hóa công nghiệp yêu cầu điều khiển chính xác hoạt động của động cơ, với bảng mạch in dòng điện cao giúp truyền tải điện ổn định. Trong bộ truyền động servo, bảng mạch in dòng điện cao kết nối mô-đun nguồn và mạch điều khiển, truyền dòng điện cao một cách hiệu quả, đảm bảo động cơ phản ứng nhanh với các lệnh, đạt được khả năng điều khiển chính xác và đáp ứng các yêu cầu về-độ chính xác và độ tin cậy cao của sản xuất công nghiệp.
Thiết bị điện tử công suất
Các thiết bị điện tử công suất như bộ biến tần quang điện, bộ cấp nguồn liên tục UPS, v.v., liên quan đến việc chuyển đổi và truyền tải năng lượng-cao. Bộ biến tần quang điện chuyển đổi dòng điện một chiều do các tấm pin mặt trời tạo ra thành dòng điện xoay chiều và tích hợp nó vào lưới điện. Bảng mạch in có dòng điện cao giúp chúng xử lý hiệu quả dòng điện cao và nâng cao hiệu suất chuyển đổi năng lượng; UPS cung cấp nguồn điện khẩn cấp cho thiết bị khi mất điện, đồng thời bảng mạch in có dòng điện cao đảm bảo cung cấp điện ổn định dưới tải trọng cao, đảm bảo các thiết bị quan trọng hoạt động liên tục.