Ve velkolepém plánu moderní elektroniky konvenční desky s plošnými spoji (PCB) selhávají, když obvody potřebují přenášet desítky, stovky nebo dokonce tisíce ampér proudu nebo pracovat stabilně v drsném prostředí s vysokou teplotou a vysokým namáháním. Silné měděné PCB hrají v tomto kontextu zásadní roli. Jsou nejen aktuálními kanály, ale také pevným základem pro vysokou spolehlivost a stabilitu celého systému.
Co je tlustá měděná deska plošných spojů?
Tradiční desky plošných spojů mají obvykle tloušťku měděné fólie od 1 unce (přibližně 35 mikrometrů) do 2 uncí (přibližně 70 mikrometrů). Tlusté měděné desky plošných spojů, obecně definované v průmyslu, jsou obvodové desky s tloušťkou mědi 3 unce (přibližně 105 mikrometrů) nebo více v kterékoli z vrstev obvodu. Horní hranice jejich výrobních možností je měřítkem pro měření technologické síly výrobce DPS; v současné době mohou pokročilí výrobci stabilně vyrábět produkty o tloušťce 20 uncí (přibližně 700 mikrometrů) nebo dokonce silnější.
Hlavní výhoda tohoto designu spočívá v jeho vynikající proud{0}}zatížitelnosti a odvodu tepla. Podle vzorce je proudová zatížitelnost přímo úměrná ploše průřezu měděné fólie. Zdvojnásobení tloušťky mědi znamená výrazné zvýšení proudu, který může být bezpečně přenášen vodiči při stejné šířce vedení. To umožňuje vyšší přenos výkonu s užšími trasovacími prostory nebo nižší provozní teploty a vyšší spolehlivost při stejném proudu.
Výrobní výzvy a základní procesy tlustých měděných PCB
Výroba tlustých měděných PCB není jen otázkou zesílení měděné fólie; zahrnuje řadu sofistikovaných procesních výzev a řešení.
Výzva leptání vzoru: Proces leptání je jako vyřezávání, vyžaduje odstranění nežádoucí mědi a zároveň zajišťuje, že boční stěny silných měděných vodičů jsou svislé a hladké. Tradiční řešení leptání mohou způsobit silné „boční leptání“ na tlusté mědi, což vede k nadměrnému-leptání spodků vodičů a vytvoření profilu „houbovitého- tvaru“, což ovlivňuje přesnost. Řešením je použití technologie diferenciálního leptání a speciálních rezistů, dosažení dokonalých vzorů obvodů s vysokým poměrem stran přesným řízením koncentrace, tlaku a úhlu rozstřiku leptacího roztoku.
Výzva při plnění laminací: Během laminace vícevrstvých tlustých měděných PCB musí prepreg (PP) pryskyřice zcela vyplnit velké mezery mezi obvody. Nedostatečné naplnění bude mít za následek fatální defekty, jako jsou bubliny a delaminace. Výrobci proto potřebují používat speciální PP fólie s vysokým obsahem pryskyřice a mohou provádět vícenásobné laminace nebo přidávat výplňové dielektrické vrstvy, aby zajistili, že dielektrická vrstva bude stejnoměrná a bez dutin-, čímž se dosáhne spolehlivé izolace a lepení.
Výzvy vrtání a metalizace děr: Vrtání děr do silných měděných desek, zejména přes více vrstev mědi, způsobuje značné opotřebení vrtáku. Ještě důležitější je, že při dokončování pokovování otvoru (galvanizace) je nezbytné zajistit, aby byla na stěnu otvoru nanesena stejnoměrná a hustá vrstva mědi, aby se dosáhlo spolehlivého propojení mezivrstvových obvodů. To vyžaduje optimalizaci vzorce pro galvanické pokovování a hustotu proudu a použití technik, jako je pulzní galvanické pokovování, aby se zabránilo „efektu psí kosti“-, kdy je vrstva mědi v otvoru otvoru příliš silná a vrstva mědi ve středu otvoru je příliš tenká-, což zajišťuje integritu mědi na stěně otvoru.
Klíčové oblasti použití: Jedinečné vlastnosti tlustých měděných PCB z nich dělají „srdce“ a „tepny“ mnoha náročných aplikací:
Zdroje{0}}vysokého napájení: Mezi nejtypičtější scénáře použití patří průmyslové zdroje napájení, zdroje napájení serverů, svářecí zařízení a fotovoltaické střídače.
Automobilová elektronika: Řídicí jednotky motoru, -palubní nabíječky (OBC) a systémy správy baterií (BMS) v nových energetických vozidlech mají extrémně vysoké požadavky na hustotu výkonu a odvod tepla.
Řízení a přenos energie: Hraje klíčovou roli v jističích, relé a systémech distribuce energie v železniční dopravě a inteligentních sítích.
Vojenský a letecký průmysl: Radarové systémy, komunikační základnové stanice a další vybavení musí odolat extrémním podmínkám, takže robustnost a spolehlivost tlustých měděných desek plošných spojů je nepostradatelná.
Závěr: Výroba desek plošných spojů z tlusté mědi představuje hlubokou integraci vědy o materiálech, chemického inženýrství a přesné mechanické kontroly. Přesahuje rámec konvenčních desek plošných spojů a jedná se o specializovanou technologii speciálně navrženou pro řešení problémů vysokého výkonu, vysokého tepla a vysoké spolehlivosti. S rychlým rozvojem elektrických vozidel, obnovitelných zdrojů energie a Průmyslu 4.0 bude poptávka po tlustých měděných deskách plošných spojů nadále růst, což posouvá tento přesný výrobní proces do nových výšin a poskytuje nejspolehlivější fyzickou podporu pro „zdroj energie“ moderní technologie.