Leiterplatte Blog - Vorteile von Heavy Copper PCB

Schwere Kupferplatinen sind in verschiedenen Produkten weit verbreitet, weil sie mehrere Funktionen zur Verbesserung der Schaltungsleistung bieten. Diese Leiterplatten sind in Hochleistungsgeräten wie Transformatoren, Kühlkörpern, Wechselrichtern, Militärausrüstung, Solarmodulen, Automobilprodukten, Schweißgeräten und Verteilungssystemen weit verbreitet.

Leiterplatten aus schwerem Kupfer

Die schwere Kupfer PCB Struktur

Standard-Leiterplatten (PCBs), ob doppelseitig oder mehrschichtig, werden in einer Kombination von Kupferätz- und Galvanikprozessen hergestellt. Die Schaltungsschicht beginnt mit einem dünnen Kupferblech (normalerweise von 0,5 Unzen pro Quadratfuß bis 2 Unzen pro Quadratfuß), das geätzt wird, um unerwünschtes Kupfer zu entfernen und plattiert, um die Dicke des Kupfers zu erhöhen, wodurch es für flache Oberflächen, Verkabelungen, Lötpads und plattierte Durchgangslöcher geeignet ist. Verwenden Sie ein Epoxidsubstrat (z.B. FR4 oder Polyimid), um alle Schaltkreise Schicht für Schicht in ein Gesamtpaket zu pressen.

Leiterplatten, die schwere Kupferschaltungen verwenden, werden auf die gleiche Weise hergestellt, während Leiterplatten spezielle Ätz- und Galvaniktechniken wie Hochgeschwindigkeits-/Schrittgalvanik und Differenzätzen verwenden. In der Geschichte wurden schwere Kupfermerkmale vollständig durch das Ätzen dicker kupferplattierter Laminatmaterialien gebildet, was zu ungleichmäßigen Seitenwänden und unzumutbaren Unterschnitten führte. Die Weiterentwicklung der Galvanik-Technologie ermöglicht die Bildung von schweren Kupfermerkmalen durch eine Kombination von Galvanik und Ätzen, was zu geraden Seitenwänden und vernachlässigbaren Unterschneidungen führt.

Die Konstruktion von schwerer Kupferplatine verleiht der Leiterplatte die folgenden Vorteile

1. Erhöhen Sie die Toleranz gegenüber thermischer Belastung.

2. Erhöhung der aktuellen Tragfähigkeit.

3. Erhöhen Sie die mechanische Festigkeit der Steckerposition und des PTH-Lochs.

4. Verwenden Sie spezielle Materialien, um ihr Potenzial (d.h. Hochtemperatur) PCB vollständig zu nutzen, ohne Stromkreisausfall.

5. Verringern Sie die Produktgröße, indem Sie mehrere Kupfergewichte auf der gleichen Schicht der Schaltung integrieren

6. Das schwere Kupfer, das über Löcher überzogen wird, transportiert höheren Strom von der Leiterplatte durch die Leiterplatte und hilft, Wärme an den externen Kühlkörper zu übertragen.

7. Steckverbinder sind für Jumperverbindungen unerlässlich. Allerdings sind Steckverbinder auf herkömmlichen Leiterplatten oft schwierig zu warten. Aufgrund der geringen Festigkeit versehentlicher Leiterplatten wird der Steckerbereich normalerweise von mechanischer Beanspruchung beeinflusst, aber schwere Kupferplatten bieten eine höhere Festigkeit und gewährleisten eine höhere Zuverlässigkeit.

Galvanisierte Kupferschaltungen ermöglichen es Leiterplattenherstellern, die Kupferdicke an den Seitenwänden von plattierten und durchgehenden Löchern zu erhöhen. Jetzt ist es möglich, eine Leiterplatte mit Standard-Funktionskupfer auf einer einzigen Platine (auch bekannt als PowerLink) zu mischen. Zu den Vorteilen gehören die Reduzierung der Anzahl der Schichten, die niederohmige Energieverteilung, der kleinere Platzbedarf und mögliche Kosteneinsparungen. Normalerweise werden Hochstrom-/Hochleistungsschaltungen und deren Steuerschaltungen getrennt auf separaten Leiterplatten gefertigt. Die starke Kupferbeschichtung ermöglicht die Integration von Hochstrom- und Steuerkreisen, um hochdichte und einfache Leiterplattenstrukturen zu erreichen. Die Schwerkupferfunktion lässt sich nahtlos an Standardschaltungen anschließen.

Die Branchen, die von schweren Kupferplatinen profitieren, sind Militär-, Verteidigungs-, Automobil-, Solar- und Schweißgerätehersteller sowie andere Branchen, die Leiterplatten benötigen, die in der Lage sind, die komplexe Wärme zu verarbeiten, die heute erzeugt wird. Eine weitere schwere Kupferindustrie ist die industrielle Kontrolle. Schwere kupferbeschichtete Durchgangslöcher eignen sich am besten für die Übertragung von Wärme auf externe Kühlkörper. Eine effiziente Energieverteilung ist entscheidend für die hohe Zuverlässigkeit von Leiterplatten, und schweres Kupfer kann dies erreichen.

Schweres Kupfer ist keine Innovation, da es seit langem in Leiterplatten verwendet wird und den strengen Anforderungen von militärischen und nationalen Verteidigungsanwendungen, wie Waffenkontrolle, standhält. Mainstream-Hersteller elektronischer Produkte fordern zunehmend die Wärmeübertragung von Komponenten, während Schwermetalle in immer mehr nichtmilitärischen Anwendungen immer häufiger auftreten.

Schwere Kupferplatten werden mit Galvanik- und Ätztechniken hergestellt, um die Kupferdicke an den Seitenwänden von Durchgangslöchern und Plattierungslöchern zu erhöhen. Wenn die Leiterplatte während der Produktion mehrere Zyklen durchläuft, werden die Plattierungslöcher schwächer, und die Zugabe von schwerem Kupfer verstärkt diese Löcher. Eine Platine aus schwerem Kupfer kann hohe Ströme, Leistung und Steuerkreise auf einer Platine erreichen.

Schwere Kupfer-Leiterplatten werden mit 4 Unzen oder mehr Kupfer auf jeder Schicht hergestellt. 4-Unzen Kupfer PCB wird am häufigsten in kommerziellen Produkten verwendet. Die Konzentration von Kupfer kann bis zu 200 Unzen pro Quadratmeter erreichen. Schwere Kupfer-Leiterplatten werden häufig in Elektronik und Schaltungen verwendet, die eine Hochleistungsübertragung erfordern. Darüber hinaus ist die thermische Festigkeit dieser Leiterplatten einwandfrei. In vielen Anwendungen, insbesondere in elektronischen Produkten, ist der thermische Bereich entscheidend, da hohe Temperaturen empfindliche elektronische Komponenten ernsthaft beschädigen und die Schaltungsleistung ernsthaft beeinträchtigen.

Herstellung von Leiterplatten aus schwerem Kupfer

Genau wie die Standard-Leiterplattenherstellungsmethode erfordert die Herstellung von schweren Kupfer-Leiterplatten eine genauere Verarbeitung.

Traditionelle schwere Kupfer-Leiterplatten werden mit veralteter Technologie hergestellt, was zu ungleichmäßiger Nachführung und Unterschneidung auf der Leiterplatte führt, was zu einer niedrigen Effizienz führt. Heutzutage unterstützt moderne Fertigungstechnik jedoch Feinschneiden und minimale Unterschneidungen.

Qualität der thermischen Spannungsbehandlung für schwere Kupfer PCB

Bei der Auslegung von Schaltkreisen sind Faktoren wie thermische Belastungen entscheidend, und Ingenieure sollten versuchen, thermische Belastungen so weit wie möglich zu beseitigen.

Im Laufe der Zeit haben sich Leiterplattenherstellungsprozesse kontinuierlich weiterentwickelt und verschiedene Leiterplattentechnologien wurden erfunden, wie Aluminium-Leiterplatten, die mit thermischer Beanspruchung umgehen können. Es liegt im Interesse der Designer schwerer Kupfer-Leiterplatten, das Energiebudget, die Wärmeableitungsleistung und das umweltfreundliche Design zu minimieren, während die Schaltung beibehalten wird. Überhitzung elektronischer Komponenten kann zu Fehlfunktionen führen und sogar Leben gefährden, und das Gefahrenmanagement kann nicht ignoriert werden.

Das traditionelle Verfahren zur Erzielung der Wärmeableitungsqualität besteht darin, einen externen Kühlkörper zu verwenden, der mit Heizkomponenten verbunden ist. Aufgrund der fehlenden Wärmeableitung nähern sich die Heizkomponenten hohen Temperaturen. Um diese Wärme abzuleiten, verbraucht der Heizkörper Wärme von den Komponenten und überträgt sie an die Umgebung. Normalerweise werden diese Heizkörper aus Kupfer oder Aluminium hergestellt. Der Einsatz dieser Heizkörper übersteigt nicht nur die Entwicklungskosten, sondern erfordert auch mehr Raum und Zeit. Obwohl die Ergebnisse nicht einmal nahe an der Wärmeableitungskapazität schwerer Kupferplatinen liegen.

Bei schweren Kupferplatinen wird der Kühlkörper während des Herstellungsprozesses auf die Leiterplatte gedruckt, anstatt einen externen Kühlkörper zu verwenden. Durch den Bedarf an mehr Platz für externe Kühlkörper gibt es weniger Einschränkungen bei ihrer Platzierung.

Durch die Galvanisierung des Kühlkörpers auf der Leiterplatte und die Verwendung von leitfähigen Durchgangslöchern zur Verbindung mit der Wärmequelle anstelle von Schnittstellen oder mechanischen Anschlüssen wird Wärme schnell übertragen, wodurch die Wärmeableitungszeit verbessert wird. Im Vergleich zu anderen Technologien kann die Wärmeableitung durch Löcher in schweren Kupferplatinen mehr Wärmeableitung erreichen, da die Wärmeableitung durch Löcher unter Verwendung von Kupfer entwickelt wird. Zusätzlich wird die Stromdichte verbessert und der Hauteffekt minimiert.

Schwere Kupfer-Leiterplatten werden häufig in leistungselektronischen Geräten oder Geräten verwendet, die rauen Umgebungen ausgesetzt sein können. Dickere Verkabelung kann eine größere Haltbarkeit bieten und auch ermöglichen, dass die Verkabelung größeren Strom transportiert, ohne die Länge oder Breite der Verkabelung auf absurde Ebenen zu erhöhen.