Mulai dari sistem tenaga kendaraan energi baru, hingga perangkat-penggerak daya tinggi dalam otomasi industri, dan hingga modul daya yang efisien di pusat data, di balik stabilnya pengoperasian perangkat ini, papan sirkuit cetak arus tinggi memainkan peran pendukung yang penting. Di bawah ini, kami akan mempelajari konten yang relevan dari papan sirkuit cetak arus tinggi.
Karakteristik papan sirkuit cetak arus tinggi
Perbedaan paling signifikan antara papan sirkuit tercetak arus tinggi dan papan sirkuit tercetak biasa adalah daya dukung arusnya yang kuat. Ketebalan foil tembaga pada papan sirkuit cetak umum biasanya 1 ons, sedangkan ketebalan foil tembaga pada papan sirkuit cetak arus tinggi biasanya mulai dari 2 ons bahkan bisa mencapai 20 ons. Dengan mengambil contoh kertas tembaga berukuran 2-ons, luas penampangnya telah meningkat secara signifikan, memungkinkan arus yang lebih besar melewatinya per satuan luas. Menurut standar IPC-2152, dalam kondisi kenaikan suhu tertentu, daya dukung foil tembaga saat ini berkaitan erat dengan luas penampangnya. Foil tembaga tebal dapat secara efektif mengurangi kepadatan arus, meminimalkan pemanasan sirkuit, dan memastikan pengoperasian sirkuit yang stabil.
Kinerja pembuangan panas yang tinggi juga merupakan karakteristik penting dari papan sirkuit cetak arus tinggi. Ketika arus tinggi melewatinya, rangkaian pasti menghasilkan panas. Jika tidak dapat dihilangkan tepat waktu, hal ini akan menyebabkan suhu komponen menjadi tinggi, penurunan kinerja, dan bahkan kerusakan. Papan sirkuit cetak arus tinggi sering kali menggunakan bahan dengan konduktivitas termal yang tinggi, seperti menambahkan pengisi keramik ke substrat untuk meningkatkan konduktivitas termal, atau menggunakan bahan dengan keunggulan pembuangan panas alami seperti substrat aluminium. Pada saat yang sama, dengan merancang struktur pembuangan panas secara wajar, seperti menambahkan lubang pembuangan panas dan meletakkan tembaga di area yang luas, saluran pembuangan panas yang efisien dapat dibangun untuk menghilangkan panas dengan cepat dan menjaga kestabilan suhu pengoperasian peralatan.
Poin-Poin Penting Desain
Perencanaan tata letak rute
Tata letak saluran arus tinggi harus mengikuti prinsip pendek dan lurus, mengurangi pembengkokan jalur transmisi arus, dan menurunkan resistansi dan induktansi saluran. Misalnya, dalam modul daya, jalur arus utama dari input ke output harus sebisa mungkin menghindari liku-liku untuk memastikan aliran arus lancar. Tingkat arus yang berbeda pada rangkaian harus dipisahkan secara wajar untuk mencegah interferensi dari rangkaian arus tinggi ke rangkaian sinyal kecil dan memastikan integritas sinyal.
Perhitungan Ketebalan Foil Tembaga dan Lebar Garis
Perhitungan yang akurat mengenai ketebalan lapisan tembaga dan lebar garis sangat penting. Menurut persyaratan pembawa arus dan kenaikan suhu yang diijinkan dari desain sirkuit, parameter yang sesuai dapat dihitung menggunakan rumus yang relevan. Jika desain memerlukan kenaikan suhu tidak lebih dari 20 derajat dan daya dukung arus 10A, ketebalan foil tembaga dan lebar garis yang diperlukan dapat diperoleh dengan menggabungkan rumus tersebut dengan data standar IPC-2152. Di sirkuit penggerak motor berdaya tinggi, kabel sirkuit utama sering kali menggunakan foil tembaga dengan ketebalan lebih dari 2 ons, dan lebar saluran akan diperlebar untuk mengurangi hambatan dan timbulnya panas.
Melalui desain lubang
Vias, sebagai saluran yang menghubungkan berbagai lapisan sirkuit, sangat penting dalam desain papan sirkuit cetak arus tinggi. Penting untuk meningkatkan jumlah lubang tembus dan mendistribusikannya secara wajar untuk membentuk susunan tembus yang padat dan meningkatkan kemampuan transmisi arus vertikal. Pada saat yang sama, pastikan bahwa ketebalan pelapisan tembaga pada via cukup, umumnya memerlukan ketebalan tembaga lebih besar dari atau sama dengan 25 μm untuk mencegah dinding lubang terbakar di bawah arus tinggi. Misalnya, pada papan sirkuit cetak arus tinggi multi-lapisan, sejumlah besar lapisan tembaga melalui lubang disusun secara rapat di bawah komponen daya dengan pembangkitan panas terkonsentrasi untuk dengan cepat menghantarkan panas ke lapisan lain dan meningkatkan pembuangan panas.
proses manufaktur
Laminasi foil tembaga tebal
Pembuatan papan sirkuit cetak arus tinggi pertama-tama menghadapi tantangan laminasi foil tembaga tebal. Karena ketebalan foil tembaga, diperlukan kontrol yang tepat terhadap parameter suhu, tekanan, dan waktu saat menekannya ke substrat untuk memastikan ikatan yang erat antara foil tembaga dan substrat, tanpa cacat seperti gelembung atau delaminasi. Teknologi pengikatan vakum yang canggih dapat mengekstraksi udara selama proses pengikatan untuk memastikan kualitas pengikatan, mengontrol keseragaman ketebalan sedang dalam rentang toleransi yang sangat kecil, dan meningkatkan kinerja papan sirkuit secara keseluruhan.
Pelapisan listrik lubang dalam
Proses pelapisan listrik lubang dalam sangat penting untuk memastikan konduktivitas vias yang baik. Proses pelapisan listrik tradisional sulit untuk memastikan keseragaman dan ketebalan pelapisan tembaga di lubang dalam papan sirkuit foil tembaga tebal. Teknologi pelapisan listrik lubang dalam mencapai pelapisan tembaga yang seragam pada dinding lubang dengan mengoptimalkan formula larutan pelapisan, metode distribusi arus, dll., memastikan bahwa ketebalan tembaga pada lubang memenuhi persyaratan daya dukung arus yang tinggi dan menghindari lubang yang menjadi hambatan untuk transmisi arus.
bidang aplikasi
kendaraan energi baru
Di bidang kendaraan energi baru, papan sirkuit cetak arus tinggi banyak digunakan pada komponen utama seperti pengisi daya mobil dan konverter DC-DC. OBC bertanggung jawab untuk mengubah daya AC menjadi daya DC untuk mengisi daya baterai. Selama pengoperasian, arusnya tinggi, dan kinerja pembawa arus dan pembuangan panas yang tinggi dari papan sirkuit cetak memastikan efisiensi dan keamanan pengisian daya; DC-Konverter DC mencapai konversi daya pada tingkat tegangan yang berbeda, dan juga mengandalkan papan sirkuit tercetak arus tinggi untuk mengirimkan arus secara stabil, memastikan pengoperasian sistem kelistrikan otomotif yang stabil.
Otomasi Industri
Penggerak servo berdaya tinggi, konverter frekuensi, dan peralatan lain dalam otomasi industri memerlukan kontrol pengoperasian motor yang tepat, dengan papan sirkuit cetak arus tinggi menyediakan transmisi daya yang stabil. Dalam penggerak servo, papan sirkuit cetak arus tinggi menghubungkan modul daya dan sirkuit kontrol, mentransmisikan arus tinggi secara efisien, memastikan respons motor yang cepat terhadap perintah, mencapai kontrol yang presisi, dan memenuhi persyaratan-presisi tinggi dan keandalan tinggi dalam produksi industri.
Peralatan elektronika daya
Perangkat elektronik daya seperti inverter fotovoltaik, catu daya UPS yang tidak pernah terputus, dll., melibatkan-konversi dan transmisi energi berdaya tinggi. Inverter fotovoltaik mengubah arus searah yang dihasilkan oleh panel surya menjadi arus bolak-balik dan mengintegrasikannya ke dalam jaringan listrik. Papan sirkuit cetak arus tinggi membantu mereka menangani arus tinggi secara efisien dan meningkatkan efisiensi konversi energi; UPS menyediakan daya darurat ke peralatan selama pemadaman listrik, dan papan sirkuit tercetak arus tinggi memastikan pasokan daya yang stabil di bawah beban tinggi, memastikan pengoperasian peralatan penting secara berkelanjutan.