Rafrænar vörur eru stöðugt að færast í átt að miklum krafti og miklum afköstum. Allt frá hleðslukerfum fyrir rafknúin farartæki til há-afleininga fyrir iðnaðarbúnað, há- rafeindaforrit hafa sett strangar kröfur um núverandi burðargetu rafrása. Þykk kopar PCB plötur hafa orðið lykil tæknilega aðstoð til að uppfylla þessar kröfur vegna framúrskarandi straumflutningseiginleika þeirra.
Skilgreining og kostirþykk kopar PCB borð
Þykkt kopar PCB borð vísar venjulega til PCB borð með koparþynnu þykkt meiri en hefðbundin 1oz (um 35 μm). Algengar þykktir eru 2oz (um 70 μ m), 3oz (um 105 μ m), 4oz (um 140 μ m), osfrv. Í samanburði við venjulegar PCB plötur hafa þykk kopar PCB plötur verulega kosti í núverandi burðargetu. Samkvæmt lögmáli Ohms er hitinn sem myndast þegar straumur fer í gegnum leiðara í réttu hlutfalli við viðnám hans, en viðnám er í öfugu hlutfalli við-þversniðsflatarmál leiðarans. Þykkar koparspjaldplötur, vegna þykkari koparþynnu og stærra þversniðsflatarmáls leiðara, hafa verulega minnkað viðnám og geta borið stærri strauma, sem dregur í raun úr orkutapi og hitunarfyrirbærum á hringrásinni.
Lykilþættir sem hafa áhrif á núverandi burðargetu
Koparþynnuþykkt: Koparþynnuþykkt er kjarnaþátturinn sem ákvarðar núverandi burðargetu. IPC-2221 staðallinn veitir reynsluformúlu til að reikna út straumburðargetu PCB spora í stöðluðu umhverfi (umhverfishiti 25 gráður C, hámarkshitastigshækkun 10 gráður C): I=k × (Wb × Tc), þar sem I er leyfilegur hámarksstraumur, W er vírbreidd, T og k eru koparþykkt, c háð koparþykkt, c. hvort sem það er innra eða ytra lag). Það má greinilega sjá af formúlunni að við aðrar stöðugar aðstæður bætir aukning á koparþynnuþykkt verulega straumburðargetuna. Til dæmis getur 1oz koparþykkt venjulega borið um það bil 1A/mm straum, en 2oz koparþykkt eykur straumflutningsgetu þess verulega.
Vírbreidd: Vírbreidd hefur einnig veruleg áhrif á núverandi burðargetu. Breiðari vír getur veitt stærri straumleið, dregið úr straumþéttleika og lágmarkað hitamyndun. Í verklegri verkfræði, þegar breidd vírsins eykst, batnar núverandi burðargeta PCB, en það er ekki stranglega línuleg aukning, en aukningin minnkar smám saman. Til dæmis, við hitastigshækkun um 10 gráður C, getur hringrás með þykkt 1oz kopar og vírbreidd 100mil (2,5 mm) staðist 4,5A straum. Eftir því sem vírbreiddin eykst enn frekar hægir á hraða straumflutningsgetu.
Umhverfishitastig og hitaleiðniskilyrði: Ekki er hægt að hunsa áhrif umhverfishitastigs og hitaleiðniskilyrða á núverandi burðargetu þykka kopar PCB borða. Þegar umhverfishiti hækkar eykst rafviðnám kopars, línuviðnám eykst og meiri hiti myndast við sama straum. Góðar hitaleiðniskilyrði, svo sem að bæta við hitakerfum, nota þvingaða loftkælingu eða fljótandi kælingu, geta í raun lækkað hitastig PCB borðsins og bætt núverandi burðargetu þess. Til dæmis, í rafeindatækjum með miklum-afli, getur það að setja upp stóra-hitavökva á þykkar koparplötur og nota viftur fyrir þvingaða loftkælingu verulega bætt núverandi burðargetu þeirra í háum-hitaumhverfi og tryggt stöðugan gang búnaðarins.
Útreikningur og mat á núverandi burðargetu
Útreikningur byggður á stöðluðum formúlum: Eins og fyrr segir í IPC-2221 staðalformúlunni, með þekktri koparþynnuþykkt, vírbreidd og ákvörðun um hvort hringrásarborðið sé innra eða ytra lag, er hægt að áætla straumburðargetuna fyrirfram. En þessi formúla er fengin undir sérstöku stöðluðu umhverfi og í hagnýtum forritum þarf að leiðrétta útreikningsniðurstöðurnar út frá þáttum eins og umhverfishita og hitaleiðni.
Hermunagreining: Hægt er að nota faglega rafræna hönnun sjálfvirkni hugbúnað til að líkja eftir núverandi burðarstöðu þykk kopar PCB borðum. Með því að smíða nákvæmt hringrásarlíkan og stilla færibreytur eins og straum, hitastig og hitaleiðni við raunveruleg vinnuskilyrði, getur hugbúnaðurinn sýnt innsæi dreifingu straums á PCB borðinu, hitabreytingar í ýmsum hlutum og hugsanlegum heitum reitsvæðum, sem veitir nákvæmari og nákvæmari gagnastuðning til að meta núverandi burðargetu.
Raunveruleg prófun og sannprófun: Í vöruþróunarferlinu eru sýnishorn og framkvæmd raunverulegar prófanir mikilvæg skref til að sannreyna núverandi burðargetu. Með því að beita mismunandi straumstigum á sýnishornið, fylgjast með breytum eins og hitabreytingum og spennufalli rafrásarinnar á PCB borðinu, bera þær saman við fræðilega útreikninga og uppgerð niðurstöður, fínstilla hönnunina enn frekar til að tryggja að þykk kopar PCB plötur geti uppfyllt núverandi burðarkröfur í hagnýtum forritum.
Núverandi flutningsárangur í umsóknaraðstæðum
Rafeindabúnaður: Þykkt koparspjaldborð gegna lykilhlutverki í rafeindabúnaði með miklum-afli eins og aflbreytum og hleðslustöðvum fyrir rafbíla. Sé tekið sem dæmi hleðslustöðvar fyrir rafbíla hefur hleðsluafl þeirra verið stöðugt að aukast, frá nokkrum kílóvöttum í árdaga í tugi kílóvötta eða jafnvel meira í dag. Til að tryggja stöðuga og skilvirka flutning á miklum straumi notar rafrásin inni í hleðslustöðinni venjulega þykk kopar PCB plötur. Ef 4oz þykk kopar PCB borð er notað, ásamt hæfilegri raflögn, getur það auðveldlega borið hundruð ampera af hleðslustraumi, sem tryggir að hleðslustöðin geti hlaðið rafknúin farartæki hratt og áreiðanlega.
Iðnaðarstýring og sjálfvirkni: Kraftmikil mótordrif, tíðnibreytir og annar búnaður í iðnaðarumhverfi krefst mikillar áreiðanleika vegna mikilla rekstrarstrauma. Þykk kopar PCB plötur, með mikla straumflutningsgetu og góðan vélrænan styrk, geta starfað stöðugt í flóknu iðnaðarumhverfi. Í stórum mótordrifkerfum, með því að nota þykk kopar PCB plötur sem stjórnrásir og aflflutningsrásir, getur það í raun dregið úr línubilunum af völdum of mikils straums, bætt stöðugleika búnaðarins og framleiðslu skilvirkni.
Rafmagnskerfi samskiptastöðva: Með útbreiðslu 5G samskiptatækni hefur aflþörf samskiptastöðva aukist verulega. Raforkukerfi grunnstöðvarinnar krefst PCB borðs sem getur borið mikla strauma til að tryggja stöðuga aflgjafa. Notkun þykkra koparspjalda í raforkueiningum samskiptastöðva getur uppfyllt miklar straumflutningskröfur þeirra, á meðan góð hitaleiðni hjálpar til við að draga úr hitastigi búnaðar, bæta áreiðanleika og endingartíma raforkukerfa og tryggja 24 tíma óslitinn rekstur samskiptastöðva.
Lykilatriði núverandi burðarhönnunar fyrir þykkt koparpcb borð
Sanngjarnt raflagnaskipulag: Þegar hönnuð eru þykk kopar PCB plötur ætti að stytta lengd hástraumsrása eins mikið og hægt er til að draga úr hringrásarviðnámi og inductance. Á sama tíma skal forðast krappar beygjur eða þrönga flöskuhálsa í línunni til að tryggja sléttan straum. Þegar þú notar fjöl-laga borðhönnun er mikilvægt að úthluta krafti og jarðlögum á sanngjarnan hátt, fínstilla straumleiðir og jafna straumdreifingu.
Auka fjölda gegnumhola: Í fjöl-laga þykkum koparplötum eru gegnumgötur lykilrásir til að tengja saman mismunandi lög af koparþynnu. Hæfileg aukning á fjölda gegnumganga getur í raun dregið úr flutningsviðnámi straums á milli laga, jafnvægi á straumdreifingu og dregið úr vandamálinu með of miklum staðbundnum straumþéttleika. Til dæmis, á hástraumsleiðarsvæðum, getur það bætt straumflutningsgetu verulega með því að setja margar gegnumrásir með reglulegu millibili til að mynda gegnumfylki.