Vistas:0 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2024-06-21 Origen:Sitio
PCB de alta potencia es una placa de circuito impreso hecha de cobre pesado.En comparación con otras placas de circuito, la PCB de alta potencia es capaz de manejar tasas de corriente más altas, puede resistir altas temperaturas durante mucho tiempo y proporciona puntos de conexión fuertes.
Características de PCB de alta potencia
Los diseños de PCB de alta potencia se fabrican para dispositivos específicos que requieren mayores cantidades de corriente y, a menudo, están sujetos a temperaturas variables.
Para que funcionen de manera efectiva, los diseños de PCB de alta potencia contienen las siguientes características: Las capas de cobre en los diseños de PCB de alta potencia son más gruesas y pesadas que las capas de cobre de otros PCB, y son capaces de conducir corrientes más altas.
Esta capacidad de conducir corrientes más altas se combina con la capacidad de disipar el calor, lo que ayuda a garantizar que no se produzcan cortocircuitos durante el funcionamiento de un dispositivo fabricado a partir de una placa de circuito.Por estas razones, los PCB de alta potencia son capaces de resistir y adaptarse a las temperaturas fluctuantes del uso del dispositivo.
1. Tipos de diseño de PCB de alta potencia
Hay muchos PCB de alta potencia disponibles en el mercado.Aquí hay 3 estándares de clasificación comunes:
1. PCB de alta potencia de doble cara
Se trata de placas de circuito impreso de alta potencia que permiten instalar componentes en ambos lados.Este es un producto básico fabricado con PCB de alta potencia.
Al utilizar vías, el cableado alternativo entre las capas superior e inferior los hace más eficientes y confiables en comparación con los circuitos impresos de alta potencia de una sola cara.
2. Diseño de PCB rígido-flexible de alta potencia
Los circuitos impresos de alta potencia están compuestos de sustratos de circuitos rígidos y flexibles.
Normalmente, los tableros rígido-flexibles de alta potencia se componen de múltiples capas de sustratos flexibles, que luego se conectan a uno o más tableros rígidos.
Diseño de PCB rígido-flexible
Esta conexión se realiza interna o externamente, y la aplicación prevista de la placa rígida-flexible de alta potencia es fundamental para determinar cómo se realiza la conexión.
Además, los componentes flexibles están diseñados para ser flexibles en todo momento.Esta flexibilidad es útil en esquinas y áreas donde se necesita espacio adicional.Los sustratos rígidos son útiles en áreas donde se necesita soporte adicional.
Con estas características, se garantiza que estos tableros rígido-flexibles de alta potencia puedan doblarse durante la fabricación e instalación.La tecnología rígido-flexible permite que las PCB de alta potencia se adapten a aplicaciones más pequeñas, lo que mejora el rendimiento y la comodidad.
3. Diseño de PCB multicapa de alta potencia
Las placas de circuitos multicapa de alta potencia tienen al menos tres capas conductoras.Los orificios pasantes chapados en placas de circuito cruzado son la estrategia de conexión eléctrica más utilizada en estas placas.
Dependiendo del propósito de fabricación de la placa de circuito, las capas conductoras pueden tener hasta doce capas.Sin embargo, algunas empresas ahora fabrican PCB con hasta 100 capas, lo que deja espacio para fabricar algunas de las aplicaciones de PCB de alta potencia más complejas.
PCB multicapa
2. Ventajas del diseño de PCB de alta potencia
Diseño de PCB de alta potencia
1. Aumentar la tolerancia a la tensión térmica.
El cobre grueso de la PCB de alta potencia le permite resistir el estrés térmico al que está sometido.Por lo tanto, los dispositivos fabricados con PCB de alta potencia son capaces de resistir las fluctuaciones térmicas, lo que los hace confiables, por lo que generalmente se utilizan en la fabricación de aplicaciones militares.
2. Aumentar la capacidad de carga actual
El cobre pesado también permite que las PCB de alta potencia conduzcan grandes corrientes sin mucho estrés.Las corrientes elevadas en PCB con cobre más ligero son propensas a fallas y averías.
Los dispositivos como los transformadores de potencia están expuestos a corrientes muy altas y, sin PCB de alta potencia, es probable que fallen o provoquen algunos desastres en los circuitos.
3. Aumentar la resistencia mecánica de las piezas del conector y los orificios de PTH.
El cobre pesado utilizado para fabricar PCB de alta potencia les confiere resistencia mecánica, lo cual es muy importante para soportar los componentes montados en la placa.Las partes del conector están reforzadas en PCB de alta potencia.Esto se extiende también a los orificios pasantes, que también están hechos de cobre.
4. Reducir el tamaño del producto
El diseño de PCB de alta potencia también ayuda a reducir el tamaño del producto.Esto se logra combinando múltiples pesos de cobre en la misma capa del circuito, lo que explica su preferencia en aplicaciones militares, ya que la mayoría de los productos deben ser portátiles.
5. Transferencia de calor al disipador de calor externo
Utilizando orificios pasantes recubiertos de cobre pesado, se puede lograr una alta transferencia de corriente a través de la placa de circuito.Esto ayuda a transferir calor a un disipador de calor externo, lo que convierte a los PCB de alta potencia en la placa de circuito más eficaz para aplicaciones que requieren alta corriente para funcionar de manera eficiente.
Los disipadores de calor en diseños de PCB de alta potencia también se pueden recubrir directamente en la placa, lo que explica por qué los diseños de PCB de alta potencia se utilizan a menudo en la industria.
3. Ejemplo de esquema de diseño de PCB de alta potencia
A continuación se muestra un ejemplo de un diseño de PCB de alta potencia basado en el microcontrolador Atmega328.La placa controla dos motores de CC con un controlador de puente H integrado.Dado que el puente H también puede controlar casi cualquier carga inductiva/resistiva, también puede controlar un panel LED de alta corriente, especificando que cada salida controla una carga de 15 A, para un total de 30 A.
Diseño de PCB de alta potencia
El esquema anterior utiliza dos controladores de puente H integrados VNH5019A, cada uno de los cuales puede controlar 30 A de forma continua.El Atmega328 controlará la lógica del controlador y una única fuente de alimentación de 12 VCC alimentará la placa.
La caída del regulador de conmutación proporcionará el suministro de 5 VCC al ATmega.El VNH ha elevado toda la lógica, excepto las líneas Ina/b que proporcionan la dirección de rotación del motor.Si se necesita más control, puede controlar los pines ENa/b desde el ATmega.
El VNH es capaz de manejar la mayor parte de la protección flyback, sólo se requiere un condensador electrolítico de 1000uF.Aquí se utiliza un terminal de tornillo 74651195R 85A como entrada de alimentación principal de 12 V CC y dos bloques de terminales a presión 1792229 30 A como salidas del motor.
Cada controlador VNH tiene un fusible de entrada de 30 A y un fusible de 15 A.El fusible del conductor está delante del conductor y, dado que el conductor puede proporcionar 30 A, el fusible debe fundirse antes de que el conductor se sobrecargue.
Esto asegura que ambos lados queden cortados cuando se funde el fusible, porque el controlador no tiene energía en absoluto.Otra opción es fusionar las dos salidas del controlador del puente H, pero esto puede provocar que un lado aún esté caliente después del cortocircuito.
5. Consejos para el diseño de PCB de alta potencia
1. Considere la seguridad
Como ocurre con cualquier circuito, la principal preocupación de los circuitos de alta corriente es garantizar que funcionen de forma segura.Existen algunos problemas potenciales únicos con las placas que impulsan cargas de tan alta potencia, y lo principal a lo que hay que prestar atención es al calor.No importa cómo diseñes y organices el tablero, generará más calor que un tablero estándar.
Esto siempre debe tenerse en cuenta al fabricar el gabinete y se deben utilizar respiraderos/ventiladores externos.Lo que se hace para todos los diseños que manejan más de unos pocos A es instalar un sensor de temperatura dedicado en la PCB.Esta es una excelente protección contra fallas basada en firmware.Con la capacidad de controlar la temperatura, siempre debería poder reaccionar ante cualquier condición de sobrecalentamiento.Para reducir el calor generado por la propia placa, lo mejor es elegir componentes de baja resistencia.
El siguiente peligro potencial para la seguridad son los cortocircuitos.Dado que esta placa está diseñada para controlar dispositivos de alta potencia, podrá proporcionar una corriente considerable en caso de cortocircuito.Es fundamental considerar esta posibilidad durante la fase de diseño.La forma más sencilla de manejar un cortocircuito es instalar un fusible en todas las salidas que salen de la placa, así como un fusible de entrada.Los fusibles siempre deben tener una clasificación inferior a la corriente que pueden soportar los cables utilizados.También deben tener una clasificación menor o igual a la cantidad de corriente para la que está diseñado el rastreo/vertido de la placa.También es una buena idea utilizar un controlador con prevención de cortocircuitos incorporada.
2. Diseño de energía de PCB
El establecimiento de la ruta de alimentación es la regla más importante para los circuitos de PCB de alta potencia, lo cual es fundamental para determinar la ubicación y la cantidad de energía que debe fluir a través del circuito, así como la ubicación del CI y la cantidad de disipación de calor. requerido por la junta.
Hay muchos factores que influyen en la disposición de un diseño determinado:
La primera consideración debe ser la cantidad de energía que fluye a través del circuito.
Igualmente importante es la temperatura ambiente del dispositivo y el diseño de la placa.
También se debe considerar la cantidad esperada de flujo de aire alrededor del dispositivo e incluso de la placa.
Otra consideración es el material del tablero que se utilizará.
Un factor final e igualmente importante es la densidad IC de la placa que se pretende utilizar.
3. Diseño de PCB
El diseño de la placa debe considerarse desde las primeras etapas del desarrollo de PCB.Una regla importante que se aplica a cualquier PCB de alta potencia es determinar el camino que sigue la energía.La ubicación y la cantidad de energía que fluye a través del circuito son factores importantes a la hora de evaluar la cantidad de calor que la PCB necesita disipar.Los principales factores que afectan el diseño de la placa de circuito impreso incluyen:
El nivel de potencia que fluye a través del circuito;
La temperatura ambiente en la que opera la placa;
La cantidad de flujo de aire que afecta al tablero;
Los materiales utilizados para fabricar la PCB;
La densidad de componentes que pueblan el tablero.
Pero normalmente se prefiere dividir dicha placa en secciones de baja y alta potencia.Esto garantiza que todas las trazas de alta potencia estén lo más cerca posible de la fuente de alimentación y la salida.El tablero será de 2 capas con 2 onzas de cobre.
Algo que aprendí al hacer PCB de alta corriente es hacer un diseño inicial aproximado con trazas de 8 mil en todo para garantizar que los componentes se coloquen de manera optimizada.Esto ayudó mucho con este ejemplo porque mostró exactamente dónde estaban los caminos de alta corriente y cómo posicionar mejor los controladores del puente H.
Diseño de tablero rugoso con trazos de 8 mil.
La imagen de arriba muestra el diseño inicial de todos los componentes, junto con las trazas de 8 mil que se utilizarán para especificar la ruta para todas las trazas finales.La energía entrará desde los terminales inferiores, irá al fusible de entrada, se ramificará a los controladores del puente H y la corriente baja subirá por el centro de la placa hasta el regulador de 5 V.
Para los controladores de puente H, la energía les entrará a través de grandes condensadores electrolíticos en la capa inferior, conectando la capa superior y las almohadillas a través de muchas vías de unión.
Diseño de PCB de alta potencia
4. Selección de componentes
Los diseños y sistemas de energía de alta corriente a menudo obtienen la mayor confiabilidad de los componentes.Por muy obvio que parezca, asegúrese de tener en cuenta los márgenes de seguridad de los componentes durante el proceso de selección.Generalmente, es mejor empezar mirando dos especificaciones:
Corriente nominal, especialmente para MOSFET y componentes inductores.
Resistencia termica
Puede usar la corriente operativa estimada o diseñada (si está disponible) para determinar la disipación de energía, o usar la primera especificación anterior para obtener el peor valor de los casos.Ambos ayudarán con la gestión térmica, que requiere el uso de valores de resistencia térmica para estimar las temperaturas.Para algunos componentes, puede determinar si se necesita un disipador de calor para garantizar la confiabilidad.
Otros componentes que son importantes para las placas de alta corriente, como los conectores, pueden tener clasificaciones muy altas y son útiles en sistemas de energía.A continuación se muestran dos ejemplos de conectores de terminales de tornillo mecánico que pueden manejar corrientes muy altas.
Conector
5. Peso adecuado del cobre
La resistencia de cobre utilizada en las pistas generará algunas pérdidas de energía CC, que se disiparán en forma de calor.Para diseños con corriente muy alta, esto resulta muy importante, especialmente cuando la densidad de los componentes es muy alta.
La única forma de evitar pérdidas de CC en PCB de alta corriente es utilizar cobre con una sección transversal mayor.Esto significa que se necesita cobre más pesado o trazas más anchas para mantener el calentamiento Joule y las pérdidas de energía lo suficientemente bajas.
Utilice una tabla de ancho de traza de PCB versus la actual para determinar el peso de cobre y/o el ancho de traza requerido para evitar un aumento excesivo de temperatura.
6. Puesta a tierra
Los sistemas de PCB de alta potencia pueden requerir el mismo tipo de medidas de seguridad contra fallos.Se puede lograr un cierto grado de seguridad y EMI con una estrategia de conexión a tierra adecuada.Generalmente, la conexión a tierra no debe separarse, pero los sistemas de energía que involucran alta corriente y/o alto voltaje son una excepción.La conexión a tierra debe separarse entre las secciones de entrada de CA, CC no regulada y CC regulada.
Un buen punto de partida es la estrategia de conexión a tierra que puede encontrar en un sistema de CA o en una fuente de alimentación aislada.Normalmente, para sistemas de energía de alta corriente, utilizará una disposición de CC de 3 cables (PWR, COM, GND), donde la conexión GND es en realidad una conexión a tierra.Su placa puede utilizar una estrategia de aislamiento en la que el lado de salida está desconectado de GND mientras que el lado de entrada está conectado a tierra para garantizar la seguridad en caso de falla.
7. Colocación de componentes
Es fundamental determinar primero la ubicación de los componentes de alta potencia en la PCB, como convertidores de voltaje o transistores de potencia, que son responsables de generar mucho calor.
Los componentes de alta potencia no deben montarse cerca del borde del tablero, ya que esto puede causar acumulación de calor y aumentos significativos de temperatura.Los componentes digitales altamente integrados, como microcontroladores, procesadores y FPGA, deben ubicarse en el centro de la PCB para lograr una distribución uniforme del calor por toda la placa, reduciendo así las temperaturas.En cualquier caso, los componentes de potencia nunca deben concentrarse en la misma zona para evitar que se formen puntos calientes;en cambio, se prefiere una disposición lineal.La siguiente figura muestra un análisis térmico de un circuito electrónico, con las áreas con mayor concentración de calor resaltadas en rojo.
Análisis térmico del diseño de PCB de alta potencia
El diseño debe comenzar con los dispositivos de potencia, cuyas trazas deben ser lo más cortas posible y lo suficientemente anchas para eliminar la generación de ruido y bucles de tierra innecesarios.En general, se aplican las siguientes reglas:
Placa PCB
Identifique y reduzca los bucles de corriente, especialmente las rutas de alta corriente.
Minimiza las caídas de voltaje resistivo y otros parásitos entre componentes.
Mantenga los circuitos de alta potencia alejados de los circuitos sensibles.
Tome buenas medidas de conexión a tierra.
Además de las consideraciones de diseño anteriores, también es necesario evitar mezclar diferentes componentes de potencia en la placa.Para lograr el equilibrio térmico del tablero, asegúrese de que estos componentes térmicos estén distribuidos uniformemente por todo el tablero.
Esto también protegerá eficazmente el tablero contra deformaciones.Por lo tanto, puede asegurarse de que se reduzca el calor en la placa y se protejan los circuitos sensibles.Las señales también estarán igualmente protegidas durante el funcionamiento.
8. Instalación de circuitos integrados y componentes
Siempre que hay flujo de energía en un circuito, es obvio que todos los componentes generarán calor.Cuando los componentes pasivos y los circuitos integrados generan calor, es probable que el calor se disipe.Este calor se disipa al aire ambiente más frío que rodea el dispositivo.
Montaje de componentes IC
Esta disipación se logra a través del marco conductor del dispositivo o a través del paquete.Por lo tanto, la mayoría de los paquetes de circuitos integrados están diseñados sin mucho espacio para disipadores de calor externos.
Además, esto requiere una forma de extraer calor del dispositivo.Las almohadillas expuestas son uno de esos métodos.Para obtener el mejor rendimiento térmico, utilice una matriz desnuda dentro del paquete.
Este dado debe tener un EP directamente conectado.Luego, estos circuitos integrados se pueden montar correctamente en la placa.De esta forma se optimizará la transferencia de calor del paquete a la placa.
9. Disipador de calor
El propósito de usar calor es evitar que el calor se transmita al cobre circundante al soldar.Para muchos diseños de PCB de alta potencia, generalmente se suelda internamente a mano con una plancha de alta potencia.Incluso con cobre de 2 onzas, puede agilizar el trabajo de las almohadillas sólidas.Tiendo a usar disipadores de calor en todas las redes que no son eléctricas y uso conexiones sólidas en las redes eléctricas.
Plano de llenado que muestra el alivio del calor.
La imagen de arriba muestra dónde se coloca el disipador de calor.La alimentación principal de entrada, los fusibles y las salidas no utilizan calor, todas las demás redes sí lo hacen.Esta técnica ha funcionado muy bien en múltiples diseños, se han producido cientos de placas y rara vez ha habido problemas con componentes soldados que se aflojan o cualquier otro problema relacionado con las uniones de soldadura en frío.
10. Grosor y ancho del trazo
Al diseñar cualquier placa de circuito, es necesario tener en cuenta el ancho mínimo de traza.Esto resulta fundamental cuando se trata de PCB de alta potencia.
En principio, cuanto más larga sea la pista, mayor será su resistencia y mayor será la disipación de calor.Dado que el objetivo es minimizar las pérdidas de energía, se recomienda mantener las trazas que conducen corrientes altas lo más cortas posible para garantizar una alta confiabilidad y durabilidad del circuito.Para calcular correctamente el ancho de la vía, conociendo la corriente máxima que puede pasar por ella, los diseñadores pueden confiar en las fórmulas incluidas en la norma IPC-2221, o utilizar una calculadora online.
En cuanto al espesor de la traza, los valores típicos para los PCB estándar son de alrededor de 17,5 µm (1/2 oz/pie 2) para las capas internas y alrededor de 35 µm (1 oz/pie 2) para las capas externas y los planos de tierra.Los PCB de alta potencia suelen utilizar cobre más grueso para reducir el ancho de la traza para la misma corriente.Esto reduce el espacio que ocupa la traza en la PCB.
Los espesores de cobre más gruesos varían de 35 a 105 µm (1 a 3 oz/pie 2) y generalmente se usan para corrientes superiores a 10 A. El cobre más grueso inevitablemente genera costos adicionales, pero ayuda a ahorrar espacio en la tarjeta porque la viscosidad es mayor y el El ancho de vía requerido es mucho menor.
Grosor y ancho de la traza
11. Máscara de soldadura
Otra técnica que permite que las trazas transporten grandes cantidades de corriente es quitar la máscara de soldadura de la PCB.Esto expone el material de cobre que se encuentra debajo, que luego se puede complementar con soldadura adicional para aumentar el espesor del cobre y reducir la resistencia general de los componentes portadores de corriente de la PCB.Si bien puede considerarse una solución alternativa en lugar de una regla de diseño, esta técnica permite que las trazas de PCB manejen más energía sin aumentar el ancho de la traza.
12. Condensadores de desacoplamiento
Cuando una línea de alimentación se distribuye y comparte entre varios componentes de la placa, los componentes activos pueden desarrollar fenómenos peligrosos como rebotes y zumbidos en el suelo.Esto provoca una caída de voltaje cerca de los pines de alimentación del componente.
Para superar este problema, se utilizan condensadores de desacoplamiento: un terminal del condensador debe estar lo más cerca posible del pin del componente que recibe la energía, mientras que el otro terminal debe estar conectado directamente a un plano de tierra de baja impedancia.El objetivo es reducir la impedancia entre el riel eléctrico y tierra.El condensador de desacoplamiento actúa como fuente de energía auxiliar, proporcionando la corriente requerida al componente durante cada transitorio (ondulación de voltaje o ruido).
Hay varios aspectos a considerar al seleccionar un condensador de desacoplamiento.Estos factores incluyen elegir el valor correcto del capacitor, el material dieléctrico, la geometría y la ubicación del capacitor en relación con el componente electrónico.Un valor típico para un condensador de desacoplamiento es un condensador cerámico de 0,1 μF.
13. Duplica las capas
Una técnica que se utiliza en muchos circuitos de alta potencia y que no se utiliza con frecuencia es duplicar los vertidos de cobre y unirlos con vías.Esta doble capa permite que haya el doble de cantidad de cobre en la misma zona.Para esta placa, el cobre en la entrada de energía principal se duplicó desde el terminal hasta el fusible de entrada.La siguiente imagen muestra esto.
Cuando se utiliza esta técnica, las posibilidades de crear un bucle de corriente aumentan porque hay una sección donde no puede fluir corriente de retorno.No creo en el uso de dos capas desde el fusible de entrada a F3/F4 en la red porque aquí es donde fluye gran parte de la corriente de retorno.
Primer plano de doble capa de la entrada de energía principal
El ancho mínimo de este vertido es de 460 mils, pero debido a que está en las capas superior e inferior, el ancho real es el doble, lo que resulta en una caída de voltaje mucho menor en la red.Cuanto menor es la caída de tensión, menos calor se genera.
14. Vertido de cobre
Independientemente del tipo de placa que esté diseñando, generalmente intentará utilizar un vertido de cobre para todas las redes eléctricas.Cuando se trata de diseños dedicados de alta corriente, todas las redes que transportan alta potencia deben ser de un solo vertido.Los vertidos de cobre pueden aumentar significativamente el ancho del cobre que se puede montar en el tablero.
Diseño utilizando vertidos de cobre en todas las redes de alta corriente.
La imagen de arriba muestra una parte del tablero de alta corriente donde se utilizan vertidos de cobre en todas las redes de alta corriente.Al verter en lugar de trazas, la cantidad de cobre se puede aumentar significativamente.Un truco utilizado para ayudar a que el diseño vaya un poco más rápido es utilizar una rejilla de 20 mil y utilizarla para garantizar que todos los vertidos sean simétricos en ángulos de 45 grados.
6. Pasos de diseño de PCB de alta potencia
1. Prepara el sustrato
Antes de comenzar el proceso de fabricación, se debe limpiar a fondo el laminado.Esta limpieza previa es esencial ya que las bobinas de cobre utilizadas en el diseño de PCB de alta potencia a menudo tienen propiedades antioxidantes, y esto generalmente lo hacen los proveedores para brindar protección antioxidante.
2. Generación de patrones de circuitos
Al diseñar PCB de alta potencia, se utilizarán dos técnicas principales para lograr este objetivo.Estas técnicas incluyen:
Serigrafía: este es el método preferido debido a su capacidad para producir el patrón de circuito deseado.Esto se puede atribuir a su capacidad para depositarse con precisión sobre la superficie del laminado.
Imágenes fotográficas: esta es la técnica más antigua utilizada en el diseño de PCB de alta potencia.Sin embargo, sigue siendo un método común para delinear trazas de circuitos en el laminado.
Esta técnica ayuda a garantizar que la película fotorresistente seca que consta del circuito previsto se coloque sobre el laminado.El material resultante se expone a la luz ultravioleta.Como resultado, el patrón de la fotomáscara se transfiere al laminado.La película se elimina químicamente del laminado.Esto le da al laminado el patrón de circuito deseado.
3. Grabado del patrón del circuito
Cuando se diseñan PCB de alta potencia, esto generalmente se hace sumergiendo el laminado en un tanque de grabado.Alternativamente, se pueden rociar con una solución decapante adecuada.Para lograr el resultado deseado, se graban ambas caras simultáneamente.
4. Proceso de perforación
Después del grabado, el siguiente paso es perforar.En este paso, se perforan agujeros, almohadillas y vías.Para perforar agujeros precisos, debe asegurarse de que la herramienta de perforación sea de alta velocidad y que se utilicen métodos de perforación láser al crear agujeros ultrapequeños.
5. Revestimiento de orificios pasantes
Al diseñar PCB de alta potencia, este es un paso que debe realizarse con mucho cuidado y precisión.Después de perforar los agujeros deseados, se deposita cobre en ellos.
A diferencia de otras placas de circuito, esto se hace en grandes cantidades y se hace más grueso.Luego se recubren químicamente.El resultado es la formación de interconexiones eléctricas entre capas.
6. Aplicación de Coverlay o Cover Coating
Proteger ambos lados del tablero es esencial en diseños de alta potencia.Esto se puede lograr aplicando una capa de cobertura.
La importancia de esto radica en brindar protección contra ambientes hostiles.Esto es esencial para los PCB de alta potencia, ya que están sujetos a fluctuaciones de temperatura.Estos recubrimientos también brindan protección contra solventes y químicos agresivos.
La película de poliimida soportada con un adhesivo es el material de recubrimiento más comúnmente utilizado, y la serigrafía puede presionar el recubrimiento sobre la superficie.
El curado se logra mediante irradiación UV.Durante el proceso de laminación de la capa de cobertura se aplican calor y presión controlados.Existe una diferencia significativa entre el material de cobertura y la cobertura.Coverlay es una película laminada, mientras que coverlay se refiere a un material que se puede aplicar directamente a la superficie del sustrato.
Hay muchos factores que determinan el tipo de cobertura.Incluyen los métodos utilizados en el proceso de fabricación, los materiales utilizados y el área de aplicación.Ambos recubrimientos son esenciales para mejorar la integridad eléctrica de todo el conjunto.
7. Pruebas y Verificación Eléctrica
La placa de circuito se somete a una serie de pruebas eléctricas que verifican cuidadosamente factores como el rendimiento.También es necesario utilizar las especificaciones de diseño como umbral para evaluar la calidad.
7. Procesamiento de PCB de alta potencia
Los siguientes son los pasos básicos:
Imprimir capa interior
Alinear capa
Perforación
Recubrimiento de cobre
Imágenes de la capa exterior
Cobrizado y estañado
Grabado final
Aplicar máscara de soldadura
Aplicar acabado superficial
Aplicar serigrafía
Yunque
1. Estructura de circuito de cobre pesado.
En el diseño de PCB de alta potencia, se utilizan circuitos de cobre grueso.Esto suele requerir una tecnología de grabado especial.
Diseño integral de PCB de alta potencia
La tecnología utilizada para tejer aquí también es bastante diferente de la utilizada para otros PCB, ya que utiliza revestimiento de alta velocidad y grabado diferencial.
Al recubrir circuitos de cobre gruesos, puede continuar aumentando el grosor de la placa.También puedes mezclar cobre grueso con características estándar en una sola placa.Esto también se llama enlace de energía.Esto se traducirá en muchas ventajas, entre ellas un número reducido de capas.La energía también se distribuirá de manera eficiente.
Esto también permitirá incorporar circuitos de alta corriente y circuitos de control en la placa.Además, también se proporciona una estructura de tablero sencilla.
2. Capacidad de carga actual y aumento de temperatura.
Calcule la corriente máxima que la traza puede transportar fácilmente.Esto se puede determinar encontrando un método que pueda estimar el aumento de calor.Esto está relacionado con la corriente que aplicas.
La situación ideal es alcanzar una temperatura de funcionamiento estable, en cuyo caso la velocidad de calentamiento es igual a la velocidad de enfriamiento.Cuando usted = su circuito pueda soportar temperaturas de hasta 100°C, estará listo para comenzar.
3. Fuerza del tablero y capacidad de supervivencia.
Puede elegir entre una variedad de materiales dieléctricos.Entre ellos se encuentra el FR4, que tiene una temperatura de funcionamiento de hasta 130°C.Otro material dieléctrico es la poliimida de alta temperatura, que puede funcionar a temperaturas de hasta 250°C.
Las temperaturas más altas requieren el uso de materiales especiales para que puedan sobrevivir a condiciones extremas.Existen varios métodos que se pueden utilizar para probar y determinar la integridad térmica de un producto terminado.Uno de estos métodos es utilizar una prueba de ciclo térmico.Ayuda a comprobar la resistencia del circuito mientras se realiza un ciclo térmico aire-aire.Este ciclo se controla de 25°C a 260°C.
Una mayor resistencia puede provocar una ruptura de la integridad eléctrica a través de grietas en el circuito de cobre.Para esta prueba, asegúrese de utilizar una cadena de 32 orificios pasantes chapados.Esto se debe a que se consideran el punto más débil del circuito, especialmente cuando están sometidos a estrés térmico.
Los circuitos de cobre grueso a menudo reducen o eliminan las fallas inherentes a estas placas.Esto se debe a que los circuitos de cobre se vuelven impermeables durante las fases de tensión mecánica debido al ciclo térmico.
4. Gestión térmica
El calor generalmente se genera durante el funcionamiento de dispositivos electrónicos y debe disiparse de la fuente e irradiarse al ambiente externo.Si no se hace esto, el componente puede sobrecalentarse y provocar una falla.
El cobre pesado ayuda a reducir el calor.Conduce el calor lejos del componente, lo que reduce en gran medida la tasa de fallas.Utilice un disipador de calor para lograr una disipación de calor adecuada de la fuente de calor.El disipador de calor también disipará el calor de la fuente donde se genera el calor.Esto se hace conduciendo y disipando el calor al ambiente.
Las conexiones se realizan con vías de cobre a áreas de cobre desnudo en un lado del tablero.Los disipadores de calor clásicos se pueden unir a la superficie base del cobre.Esto se logra con adhesivos térmicamente conductores.En otros casos, van remachados o atornillados.
Estos disipadores de calor suelen estar hechos de cobre o aluminio, y los disipadores de calor integrados se crean cuando se fabrican PCB de alta potencia.Esto no requiere montaje adicional.La tecnología de circuito de cobre permite agregar disipadores de calor de cobre gruesos a cualquier parte de la superficie de la placa.
