Печатна платка с тежък мед

Какво е тежък меден PCB?

Тежък меден PCB е специален тип печатна платка. Както името предполага, неговата основна характеристика е, че дебелината на медната фолиа надхвърля тази на традиционните PCB. Дебелината на медта при традиционни PCB обикновено е между 0,5 и 2 унции (т.е. 17,5 до 70 микрона), докато при тежкия меден PCB тя е над 2 унции. Когато дебелината на медната фолиа достигне 10 унции или повече, този тип PCB се нарича Extreme Copper PCB, което е по-усъвършенстван вид тежък меден PCB. В някои екстремни случаи дебелината на медната фолиа може дори да достигне 20 унции (около 700μm), което значително надхвърля стандартите за дебелина на медния слой при конвенционални тежки медни PCB.

С развитието на новите енергийни технологии, индустриалната автоматизация и други области към високата мощност и адаптирането към екстремни среди, тежките медни платки (Heavy Copper PCB) и изключително дебелите медни платки са станали ключов елемент за удовлетворяване на изискванията за висока токоносимост и ефективно отвеждане на топлина. Областите на приложение на Heavy Copper PCB непрекъснато се разширяват, включително индустриален контрол, оборудване за нови енергийни източници, автомобилна електроника и медицинско оборудване, като продуктите с различна дебелина на медта имат различни приложения. Платките с ултрадебела мед са адаптирани към още по-строги условия.

За да се отговори напълно на изискванията за електрически параметри, механична якост и технологична адаптивност, тежките медни платки (Heavy Copper PCBs) обикновено използват изолационни основи, базирани на висок Tg FR-4 (Tg ≥ 150°C). В някои сценарии се използват керамични пълнители, метални композитни материали или полиимидни (PI) материали, за да се подобри устойчивостта на топлина, топлопроводимостта и устойчивостта към механично напрежение, както и да се осигури съвместимост с изискванията за ламиниране с дебели медни слоеве и работа при високи температури.

Основни предимства на тежките медни платки (Heavy Copper PCBs)

В контекста на все по-строгите изисквания към електронните продукти, тежките медни платки (Heavy Copper PCBs) са станали ключов избор за удовлетворяване на изискванията към електрическите параметри, охлаждането, надеждността, адаптивността към околната среда, размерите и интеграцията, благодарение на уникалните си характеристики в сравнение с обикновените дебели медни платки. Най-значимите предимства включват:

1. Изключително висока токо- и напрежениеносимост

Увеличаването на дебелината на медната фолиа директно увеличава напречното сечение на проводника, което позволява на тежките медни PCB да пренасят ток и напрежение, значително надвишаващи тези при обикновените PCB. Например, оборудване като индустриални силови модули и електрически системи за захранване на камиони трябва да предават големи токове (често над 5A). Обикновени медни проводници (0,5-2 унции) лесно се изгарят поради прегряване, докато тежките медни PCB (особено над 4 унции) могат да намалят съпротивлението чрез увеличаване на дебелината на медния слой, за да избегнат риска от свръхток; в условията с високо напрежение (като силови управляващи системи), физическата структура на дебелата мед може по-добре да понася електрическо поле и да намали риска от нарушаване на изолацията.

2. Отлично отвеждане на топлина и термична стабилност

Медта е отличен топлопроводим материал (топлопроводимостта е около 401W/(m・K)), а дебелият меден слой може да се използва като ефективен "канал за отвеждане на топлина", което значително подобрява ефективността на охлаждането. Топлината, генерирана от високомощни устройства по време на работа, може бързо да се разпредели към цялата PCB платка чрез дебелата медна площадка, намалявайки температурата на прехода на устройството (в сравнение с обикновени PCB платки, температурното покачване може да бъде намалено с 10-20℃); в условия на температурни цикли (например -40℃~125℃), топлинната дуктилност на дебелата мед може да разтовари топлинното напрежение, да намали разрушаването на линиите вследствие на редуване на топлина и студ, и да подобри стабилността при дългосрочна експлоатация.

3. Висока надеждност и механична якост

Физическата структура на тежките медни платки PCB им придава по-голяма устойчивост на повреди, особено в сценарии със строги изисквания за надеждност. Увеличаването на дебелината на медния слой повишава механичната якост на маршрутизирането и виите, което позволява да понасят вибрации и удар (например в автомобилни двигатели, оборудване за железопътни превози) и намалява прекъсванията на линиите, причинени от механично напрежение; силата на свързване между дебелата мед и основата е по-стабилна, а фолиото от мед не се отлепя лесно по време на процеси като заваряване и преработка, което намалява риска от функционални дефекти.

4. Отлична адаптивност към екстремни среди

Тежките медни платки PCB проявяват по-голяма толерантност в неблагоприятни условия, което далеч надвишава възможностите на обикновените PCB:

• Устойчивост на високи и ниски температури: Може да работи стабилно в екстремния температурен диапазон от -55°C до 150°C, подходящ за приложения в авиацията, космоса и военното оборудване;
  
• Устойчивост на корозия и стареене: Дебелият мед има по-голям "корозионен запас" и неговият експлоатационен живот е 3-5 пъти по-дълъг в сравнение с обикновени печатни платки в условията на висока влажност, солен туман (например морско оборудване) и химична корозия (например индустриална химична среда);
  
• Антиелектромагнитна интерференция (EMI): Плътният меден слой за заземяване може да намали импеданса, да потисне шума от скокове на земята, да намали сигналните интерференции и да подобри интегритета на високочестотните/високоскоростни сигнали.
  

5. Помага за миниатюризиране на оборудването и оптимизация на разходите

При проектирането на високомощностно оборудване, тежките медни PCB могат да пренасят големи токове през единичен проводник, като заменят дизайна с "множество успоредни проводници" в обикновените PCB, което намалява броя на слоевете на платката (например от 8 на 6 слоя), намалява размера на платката и осъществява миниатюризиране на оборудването. Също така помага за намаляване на броя на компонентите (като радиаторите и кабелните конектори) и оптимизиране на общата системна цена. Въпреки че производствените разходи за тежки медни PCB са по-високи, цената за целия жизнен цикъл е по-ниска.

Ограничения на тежките медни PCB

Въпреки че тежките медни PCB имат значителни предимства при пренасянето на висок ток и надеждността, техните уникални материални свойства и производствени процеси също съдържат някои неизбежни ограничения. Тези недостатъци ограничават приложимостта им в определени сценарии, което се отразява предимно в следните три аспекта:

1. Неподходящи за високоплътно окабеляване

Медната фолия на PCB с дебела медь е дебела и е трудно да се изработят тънки и тесни линии по време на травяне, така че ширината и разстоянието на линиите трябва да са по-големи от 6mil; но ширината на линиите и разстоянието, необходими за високоплътна окабеляция, често са по-малки от 4mil, което е като да помолиш "едър човек" гъвкаво да се движи по "тясна уличка", което е невъзможно. Следователно, PCB с дебела медь може да се използва само на места като модули за захранване, където не се изисква плътна окабеляция, и не може да се прилага в сценарии като основни платки за смартфони, които изискват високоплътна предавателна линия.

2. Сложни производствени процеси

Производственият процес на PCB с дебела медь изисква значително по-голяма технологична прецизност в сравнение с обикновените PCB, а основните предизвикателства са съсредоточени в:

• Етап на гравиране: Колкото по-дебело е фолиото от мед, толкова по-трудно е да се контролира проникването и равномерността на реакцията на гравьорната течност, което често води до проблеми като неравни ръбове на линиите и прекомерно отклонение по ширина, което засяга работата на електрическата верига;
  
• Етап на пресоване: След гравирането разстоянието между проводниците е голямо и е необходимо голямо количество смола, за да се запълни това разстояние. Ако запълването е недостатъчно или има въздушни мехури, това води до слабо съединяване между слоевете на PCB, а впоследствие по време на заваряване или употреба може да се наблюдава разслояване, което лесно предизвиква късо съединение или прекъсване;
  
• Съвет за лъжичене и повърхностна обработка: Равнинността на повърхността на дебелата мед е лоша и при печатането на мастило за съвет за лъжичене често възникват проблеми като неравномерно покритие и въздушни мехури, което увеличава риска от лошо заваряване в последващите етапи.
  

Висока цена

От гледна точка на материала, използването на медна фолиа е значително повече в сравнение с обикновените печатни платки. От гледна точка на обработката, сложните процеси на травяне и ламиниране удължават производствения цикъл, а процентът на отпадък е висок, което допълнително увеличава разходите за обработка.

Препоръки за спецификации при проектирането на тежки медни печатни платки (Heavy Copper PCB)

За да се използва напълно предимството на тежките медни печатни платки, да се избегнат трудности при производството и да се гарантира доброто им представяне, при проектирането им трябва да се следват серия от насочени спецификации, които да балансират функционалността и технологичността:

1. Минималната ширина на линията не трябва да е по-малка от 0.3 мм, за да се избегне прекъсване на линията поради трудности при травянето;
2. Минималното разстояние между съседни проводници не трябва да е по-малко от 0.25 мм, за да се предотврати късо съединение, причинено от непълно травяне;
3. Разстоянието между медната фолия около фиксираното отверстие и ръба на отверстието трябва да бъде ≥0,4 мм, а в радиус от 1,5 мм от ръба на отверстието не трябва да има тънки проводници, за да се подобри механичната якост;
4. Разстоянието между проводниците и ръба на платката трябва да бъде ≥3 мм (в специални случаи може да се намали до 1,5 мм, но в този случай ширината на проводниците трябва да бъде ≥1,5 мм), за да се избегне отлепване на медта от края поради напрежение;
5. Разстоянието между високочестотни захранващи устройства и големи кондензатори трябва да бъде 5 мм, за да се намали смущението на сигнала;
6. Ширината на заземлителния проводник не трябва да бъде по-малка от 0,5 мм, за да се осигури надеждно заземяване и ефективно отвеждане на топлина;
7. Площадката не трябва директно да се свързва с гола медна фолия или други площадки, за да се предотврати междусъединяване при заваряването;
8. За високомощни компоненти е необходимо да се проектира специална конструкция за охлаждане и да се използва решение с ниска плътност на проводниците, за да се съобрази с характеристиките на процеса с дебела мед.

Спецификация за тежък меден PCB при LHD TECH

Причини да изберете Linghangda за производство на тежки медни PCB

В областта на производството на тежки медни PCB, Linghangda се е превърнала в идеалния избор за много клиенти благодарение на дълбокото си наследство, отличната техническа сила и всеобхватни висококачествени услуги. По-долу се обясняват подробно всички причини за избора на Linghangda:

• Богат опит:

  От 2003 г. насам активно участва в PCB сферата и се е концентрирала върху технологията на тежки медни PCB повече от 20 години. Има узрели проекти в сценарии като автомобилна електроника и индустриални захранвания и може точно да реши основни проблеми като висок ток и отопление.
  

• Силни производствени възможности:

  20 000 кв. м модерни производствени сгради, с месечна производствена мощност от 50 000 кв. м, оборудвани с високоточни машини за гравиране и пресоване и повече от 650 специалисти, което гарантира ефективно изпълнение на поръчките.
  

• Висококачествен екип:

  Технически екип със силни професионални качества и богат практически опит и група индустриални работници от първата линия, които са систематично обучени и изработени в операциите.
  

• Контрол върху детайли:

  Създадена е система за осигуряване на качество през целия процес и подобрена конкурентоспособност чрез непрекъсната иновация;
  

• Надежден качествено:

  Със съвременно оборудване за производство и тестване, целият процес следва международната система за качество, а чрез строги изпитвания като AOI и рентген, се гарантира, че продуктът отговаря на стандарта IPC и няма дефекти като късо съединение и слоесте.
  

• Пълен Сервиз:

  Предоставяме услуга на едно гише от персонализиран дизайн, ефективно производство до постоянно следпродажбена подкрепа, намалявайки разходите на клиентите и осигурявайки подкрепа през целия процес.
  

• Бърза способност за доставка:

  Оптимизиране на производствените процеси и планирането на ресурсите, ефективно насърчаване на проекти, помощ за клиентите да изведат продуктите на пазара бързо и да засекат възможностите.
  

Ако търсите партньор за производство на тежки медни платки (Heavy Copper PCBs), моля, не се колебайте да се свържете с екипа по продажби на Linghangda по всяко време и ние незабавно ще ви изпратим оферта.