PWB pesante del rame

I PCB in rame pesanti sono circuiti stampati specializzati progettati per alti livelli di potenza e calore durante il funzionamento. Mentre un PCB standard utilizza tipicamente 1 OZ-2OZ di rame, un PCB in rame pesante utilizza da 3 oz a 20 oz (o più). Gli strati di rame più spessi consentono alla scheda di condurre correnti e tensioni più elevate. Le schede saranno buone e non subiranno danni per lungo tempo lavorando con un'elevata temperatura.

Il loro tipo è come schede di avvolgimento, prodotti BMP, schede AC-DC e così via.

Normalmente viene utilizzato per l'elettronica ad alta potenza (corrente elettrica) come alimentatori o alcuni circuiti di alimentazione o requisiti elevati in termini di termica nell'industria. Può essere progettato nello strato interno o nello strato esterno. Nel processo di produzione di PCB, è più difficile dei circuiti tradizionali con lamina di rame da 2OZ.

La struttura è simile a un PCB standard, ma prevede un processo di placcatura e incisione specializzato.

• Strato di rame: Le "vene" della scheda sono molto più alte e larghe. Lo spessore del rame varia da 3 Oz a 20 Oz in alcuni casi speciali. Lo spessore massimo del rame dello strato interno è di 10 OZ, mentre lo spessore dello strato esterno può arrivare fino a 20 OZ.
• Materiale di base: La costruzione del PCB in rame pesante dipende interamente da materiali di base come FR4 o Halogen free o Rogers o Alluminio o, in alcuni casi, vengono utilizzati materiali di base ibridi. Normalmente FR4 sarà materiale Middle Tg e High Tg.
• Numero di strati: Il numero di strati di PCB in rame pesante va da 2 a 20 strati a seconda della produzione.
• Spessore della scheda: Lo spessore della scheda va da 1,6 mm a 5,0 mm.
• Fori passanti pesanti (PTH): I fori che collegano diversi strati sono rinforzati con rame spesso per trasportare correnti elevate senza surriscaldamento. Normalmente è richiesto uno spessore minimo di rame del foro di 25 um, anche fino a 38 um o 50 um di spessore del rame placcato del foro per garantire le prestazioni.
• Nucleo: Spesso utilizza FR-4 con materiale Middle TG o high TG o materiali con anima in metallo per supportare il peso e il calore aggiunti.
• Strato dielettrico: Minimo 2 pezzi di prepreg per PCB in rame pesante, se sono richieste correnti e tensioni elevate, sono necessari 3 pezzi di prepreg nel nucleo.
• Finitura superficiale: La finitura superficiale del PCB sarà OSP, HASL, HASL senza piombo (HASL LF/ ROHS), Stagno, Oro a immersione (Au), Argento a immersione (Ag), ENIG, ENPIG secondo gli standard e alcune schede utilizzano anche Golden finger + HASL, ENIG + OSP, OSP + Golden finger per una migliore conduttività sulla superficie poiché un'enorme corrente deve entrare in contatto con il terminale del componente esterno

Il rame pesante offre tre vantaggi per i prodotti elettronici:

La produzione di un PCB in rame pesante è significativamente più impegnativa rispetto alle schede standard. Poiché il rame è "spesso", i processi chimici tradizionali possono facilmente rovinare le tracce.

Ecco i principali requisiti e tecniche della tecnologia di produzione:

1. Poiché le tracce di rame sono così spesse, il dente di rame tra di loro è più profondo.
2. Flusso di resina elevato: è necessario uno speciale "Prepreg" (strati di incollaggio) con un alto contenuto di resina per riempire completamente questi spazi vuoti.
3. Prevenzione dei vuoti: se la resina non riempie ogni spazio vuoto, si formano bolle d'aria (vuoti). Ad alta potenza, queste bolle possono espandersi e causare l'esplosione o la delaminazione della scheda.
4. Pressione/temperatura più elevate: la pressa di laminazione deve funzionare con impostazioni di parametri più elevate per garantire che il rame spesso "affondi" uniformemente nel substrato.

Forare attraverso un PCB standard è come forare attraverso la plastica; forare una scheda in rame pesante è come forare attraverso una piastra di metallo.

1. Durata della punta del trapano: Il rame è morbido e "gommoso". Genera un calore immenso, che smussa rapidamente le punte dei trapani. I produttori devono sostituire le punte molto più frequentemente (ad esempio, ogni 10-20 fori contro centinaia).
2. Foratura a becco: I fori grandi richiedono spesso il "beccheggio", forando un po', ritraendo per liberare i "trucioli" di rame e forando di nuovo per evitare che la punta si rompa.

L'incisione standard è come verniciare a spruzzo uno stencil; per il rame spesso, è più come scolpire un canyon profondo.

1. Incisione differenziale e placcatura a gradini: invece di un unico bagno chimico lungo, i produttori utilizzano più cicli di placcatura e incisione. Questo impedisce il sottosquadro (dove le sostanze chimiche corrodono il fondo di una traccia, rendendola instabile).
2. Trace Controllo del profilo: per ottenere pareti laterali diritte, vengono utilizzati sistemi di incisione ad alta velocità per garantire che la traccia finale sia rettangolare piuttosto che a forma di "trapezio" o "fungo".

Un singolo strato standard di maschera di saldatura è troppo sottile per coprire le "scogliere" di una traccia di rame pesante.

1. Rivestimenti multipli: Di solito richiede due volte la maschera di saldatura per garantire che la superficie della scheda sia coperta da una maschera di saldatura più spessa per garantire le prestazioni.
2. Spruzzatura elettrostatica: Questo metodo è spesso preferito alla serigrafia perché assicura che l'inchiostro avvolga i bordi verticali affilati delle spesse tracce di rame.

Per garantire che la fabbrica possa effettivamente costruire la scheda, i progettisti devono seguire regole più rigorose:

Troverai PCB in rame pesante in ambienti in cui "il fallimento non è un'opzione" e le richieste di alimentazione sono elevate:

• Elettronica di potenza: Inverter, convertitori e alimentatori. Trasformatori planari, sistemi di amplificazione
• Automotive: Sistemi di ricarica per veicoli elettrici (EV) e moduli di distribuzione dell'alimentazione.
• Energia rinnovabile: Controller per pannelli solari e sistemi di alimentazione per turbine eoliche.
• Industriale: Apparecchiature di saldatura, controller per macchinari pesanti e trans
• Elettronica medica: Apparecchiature mediche speciali come operazioni laser o macchine robotiche, dispositivi di imaging come macchine per la scansione, raggi X, ecc.
• Militare e aerospaziale: dispositivi di comunicazione wireless, satellitari e apparecchiature radar
• Apparecchiature industriali: Le apparecchiature industriali utilizzano PCB in rame pesante che possono essere utilizzati in ambienti difficili in quanto sono resistenti alla corrosione di molti prodotti chimici.