PCB in rame spessoè il supporto principale per gli alimentatori industriali per ottenere un elevato trasporto di corrente, un'efficiente dissipazione del calore e un funzionamento affidabile a lungo-termine, particolarmente adatto per condizioni di lavoro complesse come alte temperature, forti vibrazioni e grandi impatti nei siti industriali. Di seguito viene fornita una logica applicativa completa e un piano di selezione fattibile basato su scenari tipici di alimentatori industriali.
Il valore applicativo principale del PCB in rame spesso nell'alimentazione industriale
Il modulo di potenza, il circuito di rettifica e filtraggio e il circuito di azionamento dell'uscita degli alimentatori industriali sono gli scenari applicativi principali dei PCB in rame spesso, con valori fondamentali concentrati in tre punti:
Trasporto sicuro ad alta corrente: lo spessore del foglio di rame è solitamente più del doppio di quello del normale PCB, riducendo notevolmente la resistenza di trasmissione di corrente ed evitando il surriscaldamento e la combustione del foglio di rame con corrente elevata. Può trasportare stabilmente correnti di livello industriale che vanno da diversi ampere a centinaia di ampere.
Efficiente dissipazione del calore con equalizzazione della temperatura: lo spesso foglio di rame è di per sé un materiale di dissipazione del calore ad alta conduttività termica, che può condurre rapidamente il calore dei dispositivi di potenza come tubi MOS e IGBT lateralmente alla struttura di dissipazione del calore. L'aumento della temperatura locale può essere controllato entro 20 gradi, prolungando notevolmente la durata dei condensatori e degli induttori di potenza.
Forte adattamento della struttura alle condizioni di lavoro: le capacità anti-flessione e antivibranti sono di gran lunga superiori alle normali piastre di rame sottili ed è adatto per ambienti di installazione con impatto di movimentazione di siti industriali e vibrazioni a lungo termine-, riducendo il rischio di distacco della lamina di rame e di guasto per fatica dei giunti di saldatura e soddisfacendo i requisiti di durata di progettazione degli alimentatori industriali per 5-10 anni.
Selezione quantitativa dello spessore del rame in scenari tipici di alimentazione industriale
Basandosi interamente sul livello di potenza e sulle condizioni operative delle fonti di alimentazione industriali, fornire un parametro di riferimento per la selezione dello spessore del rame direttamente applicabile per evitare un ispessimento cieco del rame e la conseguente impennata dei costi:
| Scenario di alimentazione industriale | Tipica corrente continua | Specifiche consigliate sullo spessore del rame |
|---|---|---|
| Alimentatore switching di piccola e media potenza, UPS da 100~1000 W | 5~40A | Strato esterno in rame spesso 3~4 once |
| Servoazionamento industriale, convertitore di frequenza universale | 20~80A | Strato esterno da 3~4 once+2strato interno da 3~4 once |
| Alimentatore per saldatura ad alta potenza, unità di frenatura | 80~150A impatto a breve-termine | Rame spesso da 6~8 once su entrambi i lati- |
| Alimentatore inverter industriale centralizzato, modulo di accumulo di energia ad alta-potenza | Corrente del bus superiore a 200 A | Ispessimento della placcatura in rame ultra spesso da 10 ~ 12 once + stagno per finestre |
Punti chiave per evitare trappole nella selezione multi-dimensionale
1. Principi fondamentali per la selezione dello spessore del rame
Seguendo rigorosamente la logica di base "la corrente determina lo spessore del rame", facendo riferimento a formule empiriche: corrente consentita (A) ≈ spessore della lamina di rame (oz) × larghezza del filo (mm) × 0,8 (temperatura ambiente inferiore o uguale a 40 gradi), non perseguire ciecamente il rame ultra spesso.
La corrente impulsiva di picco viene calcolata sulla base di 1,5 volte la corrente continua e il margine dello spessore del rame viene aumentato di un livello nello scenario dell'armadio industriale senza condotti dell'aria.
È severamente vietato utilizzare rame spesso nell'area di instradamento del segnale di circuiti non di potenza per evitare di modificare l'impedenza caratteristica dell'instradamento e causare guasti all'adattamento del segnale di controllo.
2. Requisiti per il substrato e l'adattamento del processo
Dovrebbe essere data priorità all'uso di fr4 ad alta TG con una Tg maggiore o uguale a 170 gradi come substrato per evitare discrepanze CTE tra rame spesso e FR-4 ordinario, che potrebbero provocare delaminazione e formazione di bolle in caso di funzionamento a lungo termine-ad alta temperatura.
Per scenari con requisiti di dissipazione del calore estremamente elevati, è possibile selezionare substrati metallici a base di alluminio/rame, con una conduttività termica superiore a 1,5 W/m · K, che è più di tre volte più efficiente della normale dissipazione del calore fr4.
Il trattamento superficiale preferito è il processo dell'oro per immersione, adatto per ambienti industriali con olio e polvere. La sua resistenza alla corrosione e la capacità anti-inserimento sono di gran lunga superiori alla normale spruzzatura di stagno, evitando uno scarso contatto dopo un uso a lungo-termine.
3. Principali vincoli di producibilità (DFM)
La larghezza/spaziatura minima della linea del foglio di rame da 3 once è maggiore o uguale a 0,3 mm e la lamina di rame da 6 once è maggiore o uguale a 0,4 mm per evitare una larghezza della linea imprecisa e problemi di cortocircuito durante l'incisione.
I fori via singoli sono vietati su percorsi a corrente elevata.. 2-3 I fori via devono essere collegati in parallelo per una corrente di 5 A su un foglio di rame da 3 once. L'apertura minima del foro passante deve essere maggiore o uguale a 0,8 mm e lo spessore del rame della parete del foro deve essere maggiore o uguale a 20 μm.
Le piastre di rame spesse multistrato devono essere progettate con impilamento simmetrico, con gli strati superiore e inferiore aventi lo stesso spessore di rame per evitare un'eccessiva deformazione della superficie dopo la laminazione e l'incapacità di adattarsi alle patch SMT.