Dati PCB - Vantaggi del PCB di rame pesante

I PCB in rame pesante sono ampiamente utilizzati in vari prodotti perché forniscono molteplici funzioni per migliorare le prestazioni del circuito. Questi PCB sono ampiamente utilizzati in apparecchiature ad alta potenza come trasformatori, dissipatori di calore, inverter, attrezzature militari, pannelli solari, prodotti automobilistici, attrezzature di saldatura e sistemi di distribuzione.

PCB in rame pesante

La struttura PCB in rame pesante

I circuiti stampati standard (PCB), sia su due lati che su più strati, sono fabbricati utilizzando una combinazione di processi di incisione del rame e galvanizzazione. Lo strato del circuito inizia con un sottile foglio di rame (solitamente che varia da 0,5 once per piede quadrato a 2 once per piede quadrato), che viene inciso per rimuovere il rame indesiderato e placcato per aumentare lo spessore del rame, rendendolo adatto per superfici piane, cablaggio, pastiglie di saldatura e placcato attraverso fori. Utilizzare un substrato epossidico (come FR4 o poliimide) per premere tutti i circuiti strato dopo strato in un pacchetto completo.

I circuiti stampati che utilizzano circuiti in rame pesante sono prodotti allo stesso modo, mentre i PCB utilizzano tecniche specializzate di incisione e galvanizzazione come l'elettroplaccatura ad alta velocità/passo e l'incisione differenziale. Nella storia, le caratteristiche di rame pesante sono state interamente formate dall'incisione di spessi materiali laminati rivestiti di rame, con conseguente irregolarità delle tracce laterali e un'inaccettabile sottoquotazione. L'avanzamento della tecnologia di galvanizzazione consente la formazione di caratteristiche di rame pesante attraverso una combinazione di galvanizzazione e incisione, con conseguente pareti laterali dritte e sottoquotazione trascurabile.

La costruzione di PCB in rame pesante conferisce al circuito stampato i seguenti vantaggi

1. Aumentare la tolleranza allo sforzo termico.

2. Aumentare la capacità di carico corrente.

3. aumentare la resistenza meccanica della posizione del connettore e del foro PTH.

4. Utilizzare materiali speciali per utilizzare pienamente il loro potenziale (cioè ad alta temperatura) PCB, senza guasto del circuito.

5. Ridurre le dimensioni del prodotto integrando più pesi di rame sullo stesso strato del circuito

6. Il rame pesante placcato tramite fori trasporta corrente più alta dal PCB attraverso il circuito stampato e aiuta a trasferire calore al dissipatore di calore esterno.

7. I connettori sono essenziali per le connessioni jumper. Tuttavia, i connettori sono spesso difficili da mantenere sui PCB tradizionali. A causa della bassa resistenza dei PCB accidentali, l'area del connettore è solitamente influenzata da sollecitazioni meccaniche, ma i PCB in rame pesanti forniscono una maggiore resistenza, garantendo una maggiore affidabilità.

I circuiti in rame placcato consentono ai produttori di circuiti stampati di aumentare lo spessore del rame sulle pareti laterali dei fori placcati e passanti. Ora è possibile mescolare un PCB con rame funzionale standard su una singola scheda (nota anche come PowerLink). I vantaggi includono la riduzione del numero di strati, la distribuzione di energia a bassa impedenza, l'ingombro ridotto e potenziali risparmi sui costi. Di solito, i circuiti ad alta corrente/alta potenza e i loro circuiti di controllo sono fabbricati separatamente su circuiti separati. La placcatura in rame pesante consente di integrare circuiti ad alta corrente e circuiti di controllo per ottenere strutture di schede PCB ad alta densità e semplici. La funzione di rame pesante può essere collegata senza soluzione di continuità ai circuiti standard.

I settori che beneficiano dei circuiti stampati in rame pesante sono quelli militari, della difesa, dell'automotive, dei pannelli solari e delle apparecchiature di saldatura, nonché altri settori che richiedono circuiti stampati in grado di gestire il calore complesso generato oggi. Un'altra industria pesante del rame è il controllo industriale. Il rame pesante placcato attraverso fori è più adatto per trasferire calore ai dissipatori di calore esterni. Una distribuzione efficiente dell'energia è fondamentale per garantire l'alta affidabilità dei PCB e il rame pesante può raggiungere questo obiettivo.

Il rame pesante non è un'innovazione in quanto è stato utilizzato nei PCB per lungo tempo e può resistere ai severi requisiti delle applicazioni militari e di difesa nazionale, come il controllo delle armi. I principali produttori di prodotti elettronici richiedono sempre più il trasferimento di calore dai componenti, mentre i metalli pesanti stanno diventando sempre più comuni nelle applicazioni non militari.

Le lastre pesanti di rame sono prodotte utilizzando tecniche di galvanizzazione e incisione, per aumentare lo spessore del rame sulle pareti laterali dei fori passanti e dei fori di placcatura. Se il circuito stampato subisce più cicli durante la produzione, i fori di placcatura diventeranno più deboli e l'aggiunta di rame pesante rafforzerà questi fori. Un circuito stampato in rame pesante può raggiungere alte correnti, potenza e circuiti di controllo su un circuito stampato.

PCB di rame pesante sono fabbricati con 4 once o più di rame su ogni strato. Il PCB di rame da 4 oncie è più comunemente usato nei prodotti commerciali. La concentrazione di rame può raggiungere fino a 200 once per piede quadrato. I PCB in rame pesante sono ampiamente utilizzati nell'elettronica e nei circuiti che richiedono la trasmissione ad alta potenza. Inoltre, la resistenza termica fornita da questi PCB è impeccabile. In molte applicazioni, soprattutto nei prodotti elettronici, la gamma termica è cruciale perché le alte temperature causano gravi danni ai componenti elettronici sensibili e influenzano seriamente le prestazioni del circuito.

Produzione di PCB in rame pesante

Proprio come il metodo di produzione standard di PCB, la produzione pesante di PCB in rame richiede un'elaborazione più precisa.

I PCB tradizionali in rame pesante sono fabbricati utilizzando una tecnologia obsoleta, con conseguente tracciamento irregolare e sottoquotazione sul PCB, con conseguente bassa efficienza. Tuttavia, oggi, la moderna tecnologia di produzione supporta il taglio fine e il minimo sottoquotazione.

Qualità del trattamento termico di stress per PCB di rame pesante

Nella progettazione dei circuiti, fattori come lo stress termico sono cruciali e gli ingegneri dovrebbero cercare di eliminare lo stress termico il più possibile.

Nel corso del tempo, i processi di produzione di PCB sono stati continuamente sviluppati e sono state inventate varie tecnologie PCB, come i PCB in alluminio, che possono gestire lo stress termico. È nell'interesse dei progettisti di PCB in rame pesante ridurre al minimo il budget energetico, le prestazioni di dissipazione del calore e la progettazione ecocompatibile mantenendo il circuito. Il surriscaldamento dei componenti elettronici può portare a malfunzionamenti e persino mettere in pericolo la vita e la gestione dei pericoli non può essere ignorata.

Il processo tradizionale per raggiungere la qualità di dissipazione del calore è quello di utilizzare un dissipatore di calore esterno, che è collegato ai componenti di riscaldamento. A causa della mancanza di dissipazione del calore, i componenti riscaldanti si avvicinano alle alte temperature. Per dissipare questo calore, il radiatore consuma calore dai componenti e lo trasferisce all'ambiente circostante. Di solito, questi radiatori sono fatti di rame o alluminio. L'uso di questi radiatori non solo supera il costo di sviluppo, ma richiede anche più spazio e tempo. Anche se i risultati non sono nemmeno vicini alla capacità di dissipazione del calore dei PCB in rame pesante.

Nei PCB in rame pesante, il dissipatore di calore viene stampato sul circuito stampato durante il processo di produzione, piuttosto che utilizzare qualsiasi dissipatore di calore esterno. A causa della necessità di più spazio per i dissipatori di calore esterni, ci sono meno restrizioni sul loro posizionamento.

Grazie alla galvanizzazione del dissipatore di calore sul circuito stampato e all'uso di fori passanti conduttivi per collegarsi alla fonte di calore invece di utilizzare interfacce o connettori meccanici, il calore viene trasferito rapidamente, migliorando così il tempo di dissipazione del calore. Rispetto ad altre tecnologie, la dissipazione del calore attraverso i fori in PCB di rame pesante può ottenere una maggiore dissipazione del calore, poiché la dissipazione del calore attraverso i fori è sviluppata utilizzando rame. Inoltre, la densità corrente è migliorata e l'effetto pelle è minimizzato.

I PCB in rame pesante sono comunemente utilizzati in apparecchiature elettroniche di potenza o in qualsiasi apparecchiatura che può essere soggetta a ambienti difficili. Cablaggi più spessi possono fornire una maggiore durata e anche consentire al cablaggio di trasportare maggiore corrente senza aumentare la lunghezza o la larghezza del cablaggio a livelli assurdi.