בתור הליבה של הבטחת פעולה יציבה של ציוד, הביצועים של מודול הכוח קובעים ישירות את הביצועים של המערכת כולה. עם עלייתן של טכנולוגיות-מתקדמיות כגון תקשורת 5G, בינה מלאכותית ומרכזי נתונים גדולים, הדרישה להעברת כוח- גבוהה ויעילות גבוהה-במכשירים אלקטרוניים הולכת ונעשית חזקה יותר. מעגלים מודפסים רגילים אינם מסוגלים בהדרגה לעמוד בדרישות כאשר מתמודדים עם זרמים גבוהים וחום גבוה.לוח מעגלים מודפס נחושת עבה, עם ביצועי הזרם המצוינים שלו ופיזור החום, הפך לגורם מפתח בתכנון וייצור של מודולי כוח. טכנולוגיית העיבוד שלו משלבת תהליכים מדויקים וייחודיים רבים, ופותחת נתיבים חדשים להעברת כוח.
היתרונות הייחודיים של מעגל מודפס נחושת עבה
יכולת נשיאת זרם גבוהה
מודול הכוח צריך לספק ברציפות כמות גדולה של חשמל לרכיבי הציוד במהלך הפעולה. לוח מעגלים מודפס נחושת עבה משפר מאוד את יכולת הנשיאה הנוכחית של המעגל על ידי הגדלת עובי רדיד הנחושת. העובי של רדיד נחושת PCb רגיל הוא בערך 1 אונקיה (35 מיקרומטר), בעוד שרדיד נחושת PCb עבה יכול להגיע ל-3-10 אונקיות (105-350 מיקרומטר). על פי חוק אוהם, הגדלת עובי רדיד הנחושת מפחיתה משמעותית את ההתנגדות, מאפשרת לו לשאת זרמים גדולים יותר באותו מתח, מונעת למעשה חימום ושריפת המעגל בתנאי זרם גבוהים ומבטיחה פעולה יציבה של הציוד.
ביצועי פיזור חום מעולים
זרם העובר דרך מוליך מייצר חום, ועבור מודולי כוח, פיזור חום הוא קריטי. רדיד נחושת עבה pcb נחושת עבה, עם שטח הולכת חום גדול ומוליכות תרמית גבוהה, עם מוליכות תרמית נחושת של כ-401W/(m · K). במהלך הפעולה, קווי נחושת עבים יכולים לפזר חום במהירות, ובעזרת תכנון פיזור חום של PCB, כגון פיזור חום ורדיד נחושת בשטח גדול-, ניתן לפזר חום לסביבה, ולהפחית את טמפרטורת המודול. מחקרים הראו שלמודולי כוח המשתמשים במעגלים מודפסים נחושת עבים יש טמפרטורת עבודה נמוכה ב-10-20 מעלות מאשר למעגלים מודפסים רגילים, מה שמאריך באופן משמעותי את חיי השירות של רכיבים אלקטרוניים.
נקודות מפתח של טכנולוגיית עיבוד PCB נחושת עבה
עיבוד ולמינציה של רדיד נחושת
בשלב הראשוני של העיבוד, יש לבחור בנייר נחושת באיכות גבוהה-ועבה אחיד כדי להבטיח טוהר ומוליכות. בעת למינציה, בגלל הקשיות של רדיד נחושת עבה, קשה להיקשר עם המצע והיריעה החצי מדוקרת. לכן, יש צורך לשלוט במדויק על הטמפרטורה (200-230 מעלות), הלחץ (5-8MPa) והזמן כדי למלא במלואו את הפערים של הסדין החצי-מרוהט וליצור קשר יציב. יחד עם זאת, בעזרת מכשירי תמיכה ומיצוב מיוחדים, מונעים את התקמטות והתעוותות של נייר הנחושת.
תהליך קידוח וציפוי נחושת
קידוח הוא שלב הכרחי להשגת חיבורים חשמליים בין שכבות, אך נייר נחושת עבה עלול לגרום בקלות לבלאי מקדחים ולהקשות על הבטחת איכות דופן החור. למטרה זו, נעשה שימוש במקדחי סגסוגת קשיחים כדי לייעל את פרמטרי הקידוח, כגון הפחתת מהירות והגדלת קצב ההזנה. לאחר הקידוח, על מנת להפקיד שכבת נחושת אחידה וסטנדרטית על דופן חור הנחושת העבה, יש צורך להגביר את הריכוז וצפיפות הזרם של תמיסת הציפוי, להאריך את זמן הציפוי, ובדרך כלל זמן ציפוי הנחושת ארוך פי 2-3 מזה של מעגלים מודפסים רגילים כדי להבטיח עובי ציפוי נחושת של 30-50 מיקרומטר קיר על החור.
תחריט קו וטיפול פני השטח
תחריט קו דורש הצגה מדויקת של דפוסי מעגל על נייר נחושת. חריטת מעגלים מודפסים נחושת עבה היא קשה ודורשת תמיסת תחריט בריכוז גבוה ומכונת תחריט בהתזה כדי להבטיח תחריט אחיד. שלטו בקפדנות על זמן התחריט והטמפרטורה כדי למנוע תחריט מוגזם או לא מספיק. מבחינת טיפול פני השטח, מודולי הספק דורשים יכולת ריתוך גבוהה ועמידות בפני קורוזיה, ומשתמשים בדרך כלל בתהליכי פילוס אוויר חם וציפוי ניקל כימי. פילוס אוויר חם יכול לשפר את יכולת ההלחמה, אבל לוחות מודפסים נחושת עבים דורשים בקרה קפדנית על טמפרטורת האוויר החם והזמן כדי למנוע התחממות יתר של רדיד נחושת ועיוות; ציפוי זהב ניקל כימי יכול ליצור שכבת סגסוגת זהב ניקל, בעלת מוליכות טובה, יכולת הלחמה ועמידות בפני קורוזיה, והיא מתאימה למעגלים מודפסים נחושת עבים של מודולי כוח עם דרישות אמינות גבוהות.
שיטות בקרת איכות ובדיקה
בדיקת ביצועים חשמליים
ערכו בדיקות ביצועים חשמליות מקיפות על לוח מעגלים מודפסים נחושת עבה
s באמצעות ציוד מקצועי. מדוד את ההתנגדות של המעגל באמצעות בודק התנגדות מיקרו, השווה אותה עם ערך התכנון כדי להעריך את כושר הנשיאה הנוכחי ולשלוט בסטייה של התנגדות המעגל הקריטי בתוך 5%. השתמש בבודק בידוד במתח גבוה- כדי לבדוק את ביצועי הבידוד בין המעגל למצע, על מנת למנוע דליפה במתח גבוה. בנוסף, הדמיית תנאי הפעלה של זרם גבוה כדי לבדוק את יכולת נשיאת הזרם ולאמת את יציבות הביצועים של ה-PCB בעומסי זרם גבוהים לטווח ארוך-.
בדיקת מראה וגודל
שימוש במיקרוסקופים אופטיים ואלקטרוניים כדי לבדוק את המראה של לוחות מעגלים מודפסים, בדוק אם קצוות המעגל מסודרים, האם יש שאריות חריטה או כתמים, האם יש שריטות, חמצון ופגמים אחרים על פני נייר הנחושת, וזיהוי פגמים ברמת המיקרומטר באמצעות טכנולוגיית זיהוי תמונה דיוק גבוהה-. השתמש במכשירי מדידה של אנימה וקוביות כדי למדוד במדויק מידות מפתח כגון אורך לוח PCB, רוחב לוח, עובי נייר נחושת, רוחב קו, מרווח וצמצם. הסטייה הממדית נדרשת לשליטה בטווח של ± 0.05 מ"מ כדי לעמוד בדרישות ההרכבה הדיוק- הגבוה של מודולי הספק.
מבחן מהימנות
הדמיית סביבות מורכבות בשימוש בפועל כדי לבצע בדיקות אמינות על לוחות מודפסים עבים מנחושת. כולל בדיקת התיישנות-בטמפרטורה גבוהה (125-150 מעלות) לבדיקת הביצועים החשמליים וחוזק ההדבקה בין רדיד נחושת למצע בטמפרטורות גבוהות; מבחן רכיבה תרמית (-40 מעלות -125 מעלות) כדי לאמת את האמינות במהלך שינויי טמפרטורה ולהעריך את ההשפעה של מתח תרמי; ישנן גם מבחני רטט והשפעה כדי לדמות את הסביבה המכנית במהלך הובלה ושימוש, המבטיחות שה-PCB אינו נשבר או משחרר את מפרקי ההלחמה בתנאים מכניים קשים, ומבטיחים את הפעולה היציבה לטווח ארוך של מודול הכוח.