תחת המגמה העולמית של מעבר אקטיבי לכיוון אנרגיה בת קיימא, תעשיית האנרגיה החדשה משגשגת. מרכבי אנרגיה חדשים ועד לציוד לייצור אנרגיה סולארית ורוח, לא ניתן להפריד את הליבה של יישומי אנרגיה חדשים רבים ממרכיב מפתח -לוח מעגל אנרגיה חדש. למרות שזהו רק לוח מעגלים רגיל לכאורה, הוא הכרחי במערכות אנרגיה חדשות, הנושאות פריסות מעגלים מורכבות ומשימות העברת אותות, ומהווה את הבסיס להבטחת פעולה יעילה ויציבה של ציוד אנרגיה חדש.
1, חומר מצע: אבן הפינה של ביצועים
חומר המצע של לוחות אנרגיה חדשים הוא גורם מפתח הקובע את הביצועים שלהם. בהשוואה למעגלים מסורתיים, יישומי אנרגיה חדשים מתמודדים לעתים קרובות עם דרישות סביבתיות וביצועים מחמירות יותר, כך שהבחירה של חומרי המצע היא קפדנית ביותר.
בתחום רכבי האנרגיה החדשים, בשל הסביבה המורכבת כמו רטט, טמפרטורה גבוהה והפרעות אלקטרומגנטיות הנוצרות במהלך הפעלת הרכב, המצע צריך להיות בעל חוזק מכני מעולה, עמידות בטמפרטורה גבוהה ובידוד חשמלי. לוח למינציה מבד זכוכית אפוקסי הפך לבחירה נפוצה עבור מצעי מעגלים חדשים לרכבי אנרגיה, בשל הביצועים המקיפים המצוינים שלו. זה לא רק יכול לעמוד בדרגה מסוימת של לחץ מכני כדי להבטיח את שלמות המעגל במהלך רטט הרכב, אלא גם יש לו טמפרטורת מעבר זכוכית גבוהה כדי לשמור על ביצועים חשמליים יציבים בסביבות טמפרטורות גבוהות. לדוגמה, במעגלים של מערכת ניהול הסוללה של רכבים חשמליים, מצע ה-FR-4 יכול לתמוך באופן אמין במעגל, ומבטיח שידור מדויק של אותות ניטור מצב הסוללה וניהול.
בתחום הפוטו-וולטאים הסולאריים, חשיפה חיצונית לטווח ארוך-, טמפרטורות גבוהות ונמוכות מתחלפות ולחות מחייבים מצעי מעגלים בעלי עמידות טובה בפני מזג אוויר ועמידות בפני קורוזיה כימית. בשלב זה, צצים חומרים מיוחדים עם-ביצועים גבוהים. מצעי פוליאמיד (PI) הם בעלי עמידות מצוינת בטמפרטורה גבוהה ונמוכה, ויכולים לשמור על יציבות בטווח הטמפרטורות הקיצוני של -200 מעלות עד 260 מעלות. יחד עם זאת, עמידותם המצוינת ל-UV וכימיקלים הופכת אותם למתאימים לשימוש ארוך טווח בסביבות חיצוניות קשות, ובכך מאריכה למעשה את חיי השירות של מעגלים בציוד לייצור חשמל סולארי.
2, עיצוב מבני: הליבה של מיטוב ביצועים
התכנון המבני של לוחות אנרגיה חדשים דורש התייחסות מקיפה של מספר גורמים כדי להשיג ביצועים חשמליים טובים יותר וניצול שטח.
עבור לוח מעגלים של מערכת החשמל של רכבי אנרגיה חדשים, עקב הצורך להתמודד עם-העברת כוח גבוהה ובאותות בקרה מורכבים, נעשה שימוש לעתים קרובות במבנה לוח רב-שכבתי. על ידי הגדלת מספר השכבות, ניתן להשיג פריסות מעגלים מורכבות יותר בשטח מוגבל, תוך צמצום חציית קווים והפרעות. לדוגמה, במעגלים של הנעה מנוע, בדרך כלל משתמשים במעגלים עם 8 שכבות או אפילו יותר. ניתן להשתמש בשכבה הפנימית לסידור שכבות חשמל והארקה, מתן אספקת חשמל יציבה למעגל והפחתת הפרעות אות; השכבה החיצונית משמשת לחיבור פינים של רכיבים אלקטרוניים שונים כדי להשיג קלט ופלט אות. בינתיים, חיוני לתכנן את הרוחב והמרווח של המעגל באופן סביר. עבור קווי תמסורת זרם גבוה, רוחב הקו יורחב כראוי כדי להפחית את התנגדות הקו, למזער אובדן אנרגיה ויצירת חום; עבור קווי אות-גבוהים, המרווחים והאורך של הקווים יהיו מבוקרים בקפדנות כדי להבטיח שלמות האות ולהפחית את השתקפות האות והצלבה.
במערכות ייצור אנרגיה חדשות מבוזרות, כגון חוות רוח ותחנות כוח סולאריות, ייתכן שמעגלים יצטרכו להתאים את עצמם לדרישות התקנה וחיבור שונות. בשלב זה, הופיע עיצוב מבני מודולרי. חלקו את כל לוח המעגלים למספר מודולים עצמאיים בהתאם לפונקציות שלהם, וניתן לתכנן, לייצר ולבדוק כל מודול בנפרד לפני ההרכבה. עיצוב מודולרי זה לא רק מקל על ייצור ותחזוקה, אלא גם מאפשר התאמה גמישה של שילובי מודולים לפי תרחישי יישום בפועל, משפר את הרבגוניות והמדרוג של לוחות מעגלים. לדוגמה, בתכנון המעגלים של ממירי סולאריים, ניתן לעצב את מעגל הכניסה, מעגל המהפך, מעגל הפלט וכו' כמודולים עצמאיים, וניתן לבחור את המספר והמפרט המתאים של המודולים לשילוב בהתאם לדרישות המהפך של רמות הספק שונות.
3, תהליך ייצור: אבטחת איכות
תהליך הייצור של לוחות אנרגיה חדשים משפיע ישירות על איכותם וביצועיהם, וכל שלב מעיבוד המצע ועד לבדיקת המוצר הסופי צריך להיות בשליטה קפדנית.
עיבוד מצע הוא השלב הראשון בייצור, כולל חיתוך, קידוח ופעולות אחרות על המצע. במהלך תהליך החיתוך, נדרש ציוד חיתוך-בדיוק גבוה כדי להבטיח את הדיוק של מידות המצע ושגיאות בקרה בטווח קטן מאוד. תהליך הקידוח קריטי אף יותר. עבור מספר רב של חורים עוברים על לוחות אנרגיה חדשים, נדרש דיוק צמצם גבוה וקירות חורים חלקים. טכנולוגיית קידוח לייזר מתקדמת ממלאת תפקיד חשוב בתהליך זה, שכן היא יכולה להשיג עיבוד-בדיוק גבוה של פתחים קטנים (כגון מתחת ל-0.1 מ"מ) עם נזק מינימלי לדופן החור, מה שמועיל עבור ציפוי אלקטרוני וחיבורים חשמליים הבאים.
ייצור מעגלים הוא אחד מתהליכי הליבה בייצור, המושלם בעיקר באמצעות טכניקות פוטוליתוגרפיה ותחריט. במהלך תהליך הפוטוליתוגרפיה, משטח המצע מצופה תחילה באופן אחיד בפוטו-רזיסט, ולאחר מכן נעשה שימוש בציוד פוטוליתוגרפיה דיוק- גבוה כדי לחשוף את תבנית המעגל המתוכננת על הפוטו-רזיסט דרך מסכה. לאחר החשיפה, הפוטו-רזיסט עובר טיפול פיתוח, ומותיר תבנית פוטו-רזיסט התואמת את תבנית המעגל. לאחר מכן, מתבצעת תחריט כדי להסיר את רדיד הנחושת שאינו מוגן בפוטו-רזיסט באמצעות תמיסת תחריט כימית, וכך נוצר מעגל מדויק. תהליך זה דורש ניקיון סביבתי גבוה במיוחד, ואפילו חלקיקי אבק זעירים עלולים לגרום לליקויים כמו קצרים או מעגלים פתוחים במעגל. לכן, סדנאות ייצור משתמשות בדרך כלל בציוד לטיהור-ללא אבק כדי להבטיח שתהליכי ליטוגרפיה ותחריט מבוצעים בסביבה נקייה גבוהה.
לאחר השלמת ייצור המעגל, יש צורך לבצע טיפול פני השטח בלוח המעגל כדי לשפר את יכולת ההלחמה וביצועי ההגנה שלו. תהליכי טיפול משטחים נפוצים כוללים ריסוס בדיל, ציפוי זהב, ציפוי ניקל כימי וכו'. במעגלי אנרגיה חדשים, בשל דרישות האמינות הגבוהות, נעשה שימוש נרחב בתהליכי ציפוי זהב וניקל ללא חשמל. תהליך זהב טבילה יכול ליצור שכבה אחידה של זהב על פני השטח של רדיד נחושת. מוליכות טובה ועמידות בפני קורוזיה של זהב לא רק משפרת את יכולת ההלחמה של המעגל, אלא גם מונעת ביעילות חמצון של רדיד נחושת ומאריכה את חיי השירות של המעגל; תהליך ציפוי זהב ניקל ללא אלקטרו מפקיד תחילה שכבת ניקל על פני נייר הנחושת, ולאחר מכן שכבת זהב. שכבת הניקל יכולה לשמש כשכבת מחסום כדי למנוע מאטומי נחושת להתפזר לתוך שכבת הזהב, ולשפר עוד יותר את האמינות והיציבות של המעגל.
לוח מעגל אנרגיה חדש fr4 pcb