PCB ploča s debelim bakrom

Što je teška PCB ploča od bakra?

Teška PCB ploča od bakra posebna je vrsta tiskane ploče. Kao što samo ime govori, njezina jezgra je deblja od bakrenog folija u usporedbi s konvencionalnim PCB-ovima. Debljina bakra na konvencionalnim PCB pločama obično je između 0,5 i 2 unce (tj. 17,5 do 70 mikrona), dok je debljina bakra na PCB pločama od teškog bakra veća od 2 unce. Kada debljina bakrene folije dosegne 10 unci ili više, takva se ploča naziva Extreme Copper PCB, što je naprednija vrsta Heavy Copper PCB-a. U nekim ekstremnim slučajevima, debljina bakrene folije može čak doseći 20 unci (oko 700 μm), što znatno premašuje standardnu debljinu bakrene folije na konvencionalnim Heavy Copper PCB pločama.

Kako bi nova energija, industrijska automatizacija i druge sfere razvijale prema visokoj snazi i prilagodbi ekstremnim uvjetima, PCB ploče s debelom bakrenom i izuzetno debelim bakrenom postale su ključne za zadovoljavanje potreba za visokim strujnim opterećenjem i snažnim hlađenjem. Područja primjene PCB ploča s debelom bakrenom također se neprestano šire, uključujući industrijsku kontrolu, opremu za novu energiju, automobilsku elektroniku i medicinsku opremu, a proizvodi s različitim debljinama bakrene imaju različite primjene. PCB ploče s ultra-debelom bakrenom prilagođene su zahtjevnijim uvjetima.

Kako bi u potpunosti zadovoljili zahtjeve električnih performansi, mehaničke čvrstoće i procesne prilagodljivosti, PCB ploče s debelim slojem bakra obično biraju izolacijske podloge na bazi FR-4 s visokom temperaturom staklenja (Tg ≥ 150°C). U nekim slučajevima koristi se keramičko punjenje, metalne kompozitne materijale ili poliamidne (PI) materijale radi poboljšanja otpornosti na toplinu, toplinsku vodljivost i otpornost na mehanička naprezanja, te prilagodbe zahtjevima laminiranja slojevima debelog bakra i rada na visokim temperaturama.

Ključne prednosti PCB ploča s debelim slojem bakra

U kontekstu sve strožih zahtjeva za performansama elektroničkih proizvoda, PCB ploče s debelim slojem bakra postale su ključna opcija za zadovoljenje zahtjeva električnih performansi, hlađenja, pouzdanosti, prilagodljivosti okolišu, veličini i integraciji zahvaljujući svojim neusporedivim karakteristikama u odnosu na ploče s tankim slojem bakra. Njihove značajne prednosti uključuju:

1. Izuzetno snažna nosivost struje i napona

Povećanje debljine bakrenog folija izravno povećava površinu vodiča, omogućavajući Heavy Copper PCB-ovima da provode struju i napon koji znatno premašuju one na standardnim PCB-ovima. Na primjer, uređaji poput industrijskih energetskih modula i sustava za pogon električnih kamiona trebaju prenositi velike struje (često veće od 5 A). Standardne bakrene žice (0,5–2 unce) skloni su pregrijavanju i oštećenju, dok Heavy Copper PCB-i (posebno oni iznad 4 unce) mogu smanjiti otpor povećanjem debljine bakrenog sloja, izbjegavajući rizike od prekomjerne struje; u visokonaponskim situacijama (kao što su sustavi za upravljanje energijom), fizička struktura debelog bakra može bolje izdržati elektrostatičko opterećenje i smanjiti rizik od oštećenja izolacije.

2. Izvrsna disipacija topline i termalna stabilnost

Bakar je izvrstan toplinski vodljiv materijal (toplinska vodljivost iznosi oko 401W/(m・K)), a debeli sloj bakra može se koristiti kao učinkovitan "kanal za hlađenje" kako bi se znatno poboljšala učinkovitost hlađenja. Toplina koja nastaje kod visokofrekventnih uređaja tijekom rada može se brzo proširiti na cijelu PCB ploču kroz debeli bakreni uložak, smanjujući temperaturu spoja uređaja (u usporedbi s uobičajenim PCB pločama, porast temperature može se smanjiti za 10-20℃); u uvjetima ciklične temperature (npr. -40℃~125℃), toplinska duktilnost debelog bakra može ublažiti toplinski napon, smanjiti prekide linija uzrokovane izmjeničnim zagrijavanjem i hlađenjem te poboljšati dugotrajnu stabilnost rada.

3. Visoka pouzdanost i mehanička čvrstoća

Fizička struktura Heavy Copper PCB-a pruža mu veću otpornost na oštećenja, posebno za scenarije s visokim zahtjevima u pogledu pouzdanosti. Povećanje debljine bakrenog sloja povećava mehaničku čvrstoću trase i vijaka, može izdržati vibracije i udare (kao što su motorne dionice automobila, željeznička prijevozna oprema) i smanjiti prekide linija uzrokovane mehaničkim stresom; sila prianjanja između debelog bakra i podloge stabilnija je, a odvajanje bakrenih folija ne dolazi lako tijekom procesa lemljenja i popravaka, čime se smanjuje rizik od funkcionalnih nedostataka.

4. Izvrsna prilagodljivost ekstremnim uvjetima

Heavy Copper PCB-ovi pokazuju jaču izdržljivost u teškim uvjetima, daleko više od uobičajenih PCB-a:

• Otpornost na visoke i niske temperature: Može stabilno raditi u ekstremnom temperaturnom rasponu od -55℃~150℃, prikladan za uporabu u zrakoplovstvu, svemirskim i vojnim sustavima;
  
• Otpornost na koroziju i starenje: Debela bakrena folija ima veći "korozivni margin", a njegova trajnost je 3-5 puta duža u uslovima visoke vlažnosti, slane magle (npr. za morsku opremu) i hemijske korozije (npr. u industrijskim hemijskim sredinama) u poređenju sa uobičajenim štampanim pločama;
  
• Otpornost na elektromagnetnu interferenciju (EMI): Debeloslojno uzemljenje od bakra smanjuje impedansu, prigušuje buku od 'ground bounce', smanjuje smetnje u signalima i poboljšava integritet signala na visokim frekvencijama/visokim brzinama.
  

5. Pomaže u smanjenju dimenzija opreme i optimizaciji troškova

U dizajnu visokonaponske opreme, Heavy Copper PCB pločice mogu prenositi velike struje kroz jednu žicu, zamjenjujući dizajn "višestrukih paralelnih žica" u uobičajenim PCB pločicama, time smanjujući broj slojeva PCB-a (npr. s 8 na 6 slojeva), smanjujući veličinu ploče i omogućavajući miniaturizaciju opreme. Također pomaže u smanjenju broja komponenti (npr. smanjenje hladnjaka i konektora žica) i optimizaciji ukupnih troškova sustava. Iako su troškovi proizvodnje Heavy Copper PCB pločica viši, ukupni troškovi tijekom vijeka trajanja su niži.

Ograničenja Heavy Copper PCB pločica

Iako Heavy Copper PCB ima značajne prednosti u prenošenju visokih struja i pouzdanosti, njegova jedinstvena materijalna svojstva i proizvodni proces također donose neka izbjegavanja ograničenja. Ovi nedostaci ograničavaju njegovu primjenu u određenim scenarijima, što se u osnovi ogleda u sljedeća tri aspekta:

1. Nije prikladna za visokogustoću žica

Folija od bakra na Heavy Copper PCB ploči je debela, pa je teško izraditi tanke i uske linije tijekom procesa vrezanja, stoga širina i razmak linija moraju biti veći od 6mil; međutim, širina i razmak linija potrebne za gusto žicenje često su manji od 4mil, što je poput traženja da "veliki tip" s lakoćom hoda kroz "uski prolaz", što je nemoguće. Dakle, Heavy Copper PCB može se koristiti samo na mjestima poput modula napajanja gdje se ne zahtijeva gusto žicenje, a nije prikladan za scenarije poput matičnih ploča pametnih telefona koje zahtijevaju prijenos signala visoke gustoće.

2. Težak proizvodni proces

Proizvodni proces Heavy Copper PCB-a zahtijeva znatno veću preciznost procesa u usporedbi s uobičajenim PCB-om, a ključni izazvi su usmjereni na:

• Faza graviranja: Što je deblji bakarni list, to je teže kontrolirati prodor i jednolikost reakcije otopine za graviranje, što može dovesti do problema poput grubih rubova linija i prevelikog odstupanja širine linije, što utječe na performanse strujnog kruga;
  
• Faza laminiranja: Nakon graviranja, razmak između vodova je velik, pa je potrebno puno smole za popunjavanje tog razmaka. Ako popunjavanje nije dovoljno ili se pojave mjehurići zraka, to može dovesti do slabog lijepljenja slojeva PCB-a, a slojevitost se može pojaviti tijekom lemljenja ili uporabe, što može izazvati kratki spoj ili prekid strujnog kruga;
  
• Trokotna maska i površinska obrada: Ravnoteža debelih bakarnih površina je loša, pa se tijekom nanosa trokotne smole mogu pojaviti problemi poput nejednake debljine sloja i mjehurića zraka, što povećava rizik od lošeg lemljenja u kasnijim fazama.
  

Visoki troškovi

U pogledu materijala, količina bakarnog folija koja se koristi je znatno veća u odnosu na obične PCB ploče. U pogledu obrade, kompleksni procesi graviranja i laminiranja produžuju proizvodni ciklus, dok je stopa otpada visoka, što dodatno povećava troškove obrade.

Preporuke za tehničke specifikacije Heavy Copper PCB-a

Kako bi se u potpunosti iskoristile prednosti Heavy Copper PCB-a, izbjegle poteškoće u proizvodnji i osigurala performansa, prilikom projektovanja Heavy Copper PCB-a treba slijediti niz ciljanih specifikacija kako bi se postigao balans između funkcionalnosti i proizvodljivosti:

1. Minimalna širina trake ne bi trebala biti manja od 0,3 mm kako bi se izbjeglo prekidanje trake uslijed poteškoća kod graviranja;
2. Minimalno rastojanje između susjednih traka ne bi trebalo biti manje od 0,25 mm kako bi se spriječilo kratko spojenje uslijed nepotpunog graviranja;
3. Razmak između bakarne folije oko fiksne rupe i ruba rupe treba biti ≥0,4 mm, a unutar 1,5 mm od ruba rupe ne smije biti tankih vodova radi povećanja mehaničke čvrstoće;
4. Razmak između trase i ruba PCB-a treba biti ≥3 mm (u posebnim slučajevima može se smanjiti na 1,5 mm, ali tada širina trase mora biti ≥1,5 mm) kako bi se izbjegla otpadnost bakarne folije zbog naponâ na rubu;
5. Razmak između uređaja za visokofrekventnu energiju i velikih kondenzatora treba biti 5 mm kako bi se smanjila smetnja signala;
6. Širina uzemljivačkog voda ne smije biti manja od 0,5 mm, kako bi se osigurala pouzdanost uzemljenja i učinkovitost hlađenja;
7. Kontaktne površine ne smiju biti izravno povezane s otvorenom bakarnom folijom niti s drugim kontaktima radi izbjegavanja kratkog spoja prilikom lemljenja;
8. Za komponente s velikim snagama potrebno je projektirati posebnu strukturu za hlađenje te primijeniti rješenje s rijetkom razvodnom strukturom kako bi se prilagodilo karakteristikama procesa s debelom bakarnom folijom.

Specifikacija PCB-a s debelim bakrom u LHD TECH-u

Razlozi zašto odabrati Linghangda za proizvodnju PCB ploča s debelim bakrom

Na području proizvodnje PCB ploča s debelim bakrom, Linghangda je postala idealni izbor za mnoge kupce zahvaljujući dugoj tradiciji, izvrsnoj tehničkoj snazi i sveobuhvatnim uslugama visoke kvalitete. U nastavku slijedi detaljno objašnjenje svih razloga zašto odabrati Linghangdu:

• Bogato iskustvo:

  Od 2003. godine duboko uključena u PCB industriju i fokusirana na tehnologiju PCB ploča s debelim bakrom više od 20 godina. Ima zrele primjere u područjima automobilske elektronike, industrijskih napajanja i drugih, te može točno riješiti ključne probleme poput visoke struje i hlađenja.
  

• Snažni kapaciteti proizvodnje:

  20.000 m2 modernih tvorničkih prostorija, s mjesečnim kapacitetom proizvodnje od 50.000 m2, opremljenih preciznim uređajima za vrezanje i prešanje i više od 650 stručnjaka, što jamči učinkovito isporučivanje narudžbi.
  

• Tim visoke kvalifikacije:

  Tehnički tim s jakim stručnim kvalitetama i bogatim praktičnim iskustvom te grupa radnika na prvoj liniji koji su sustavno obučeni i vješti u radu.
  

• Kontrola detalja:

  Uspostaviti sveobuhvatni sustav jamstva kvalitete i poboljšati konkurentnost kontinuiranim inovacijama;
  

• Pouzdan kvalitet:

  Opremljen naprednom proizvodnom i ispitnu opremom, cijeli proces prati međunarodni sustav kvalitete, a kroz strogo ispitivanje poput AOI i rendgenskih zraka osigurati da proizvod odgovara IPC standardima i da nema nedostataka poput kratkog spoja i odvajanja slojeva.
  

• Omniservisna usluga:

  Nuditi jedinstvenu uslugu od prilagođenog dizajna, učinkovite proizvodnje do trajne naknadne podrške, smanjiti troškove za kupce i pratiti ih kroz cijeli proces.
  

• Brza sposobnost isporuke:

  Optimizirati proizvodne procese i raspored resursa, učinkovito promicati projekte, pomoći kupcima da brzo dovedu proizvode na tržište i iskoriste prilike.
  

Ako tražite partnera za proizvodnju PCB ploča s debelim bakrom, slobodno se obratite prodajnom timu kompanije Linghangda u bilo koje vrijeme, a mi ćemo vam odmah dostaviti ponudu.