Nombre Parcourir:0 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2024-06-21 origine:Propulsé
Le PCB haute puissance est un circuit imprimé en cuivre lourd.Comparés à d'autres circuits imprimés, les PCB haute puissance sont capables de gérer des taux de courant plus élevés, ils peuvent résister à des températures élevées pendant une longue période et fournissent des points de connexion solides.
Caractéristiques du PCB haute puissance
Les conceptions de PCB haute puissance sont fabriquées pour des dispositifs spécifiques qui nécessitent des quantités de courant plus élevées et sont souvent soumis à des températures variables.
Pour qu'ils fonctionnent efficacement, les conceptions de PCB haute puissance contiennent les caractéristiques suivantes : Les couches de cuivre des conceptions de PCB haute puissance sont plus épaisses et plus lourdes que les couches de cuivre des autres PCB, capables de conduire des courants plus élevés.
Cette capacité à conduire des courants plus élevés est combinée à la capacité de dissiper la chaleur, ce qui contribue à garantir qu'aucun court-circuit ne se produise pendant le fonctionnement d'un dispositif constitué d'un circuit imprimé.Pour ces raisons, les PCB haute puissance sont capables de résister et de s'adapter aux températures fluctuantes d'utilisation des appareils.
1. Types de conception de PCB haute puissance
Il existe de nombreux PCB haute puissance disponibles sur le marché.Voici 3 normes de classification courantes :
1. PCB haute puissance double face
Il s'agit de circuits imprimés haute puissance qui permettent d'installer des composants des deux côtés.Il s'agit d'un produit d'entrée de gamme fabriqué à partir de PCB haute puissance.
L'utilisation de vias et le câblage alterné entre les couches supérieure et inférieure les rendent plus efficaces et plus fiables que les circuits imprimés simple face haute puissance.
2. Conception de PCB haute puissance rigide-flexible
Les circuits imprimés haute puissance sont composés de substrats de circuits rigides et flexibles.
En règle générale, les cartes rigides-flexibles haute puissance sont composées de plusieurs couches de substrats flexibles, qui sont ensuite connectées à une ou plusieurs cartes rigides.
Conception de PCB rigide-flexible
Cette fixation s'effectue en interne ou en externe, et l'application prévue de la carte rigide-flexible haute puissance est essentielle pour déterminer la manière dont la connexion est effectuée.
De plus, les composants flexibles sont conçus pour être flexibles à tout moment.Cette flexibilité est utile dans les coins et les zones où un espace supplémentaire est nécessaire.Les substrats rigides sont utiles dans les zones où un soutien supplémentaire est nécessaire.
Grâce à ces caractéristiques, il est garanti que ces cartes rigides-flexibles haute puissance peuvent se plier pendant la fabrication et l'installation.La technologie rigide-flexible permet aux PCB haute puissance de s'adapter à des applications plus petites, ce qui améliore les performances et la commodité.
3. Conception de PCB multicouche haute puissance
Les cartes de circuits imprimés multicouches haute puissance comportent au moins trois couches conductrices.Les circuits imprimés transversaux plaqués à travers les trous constituent la stratégie de connexion électrique la plus couramment utilisée dans ces cartes.
Selon le but de fabrication du circuit imprimé, les couches conductrices peuvent comprendre jusqu'à douze couches.Cependant, certaines entreprises fabriquent désormais des PCB comportant jusqu'à 100 couches, ce qui permet de fabriquer certaines des applications de PCB haute puissance les plus complexes.
PCB multicouche
2. Avantages de la conception de PCB haute puissance
Conception de PCB haute puissance
1. Augmenter la tolérance aux contraintes thermiques
Le cuivre épais du PCB haute puissance lui permet de résister aux contraintes thermiques auxquelles il est soumis.Par conséquent, les dispositifs constitués de PCB haute puissance sont capables de résister aux fluctuations thermiques, ce qui les rend fiables, c'est pourquoi ils sont généralement utilisés dans la fabrication d'applications militaires.
2. Augmenter la capacité de charge actuelle
Le cuivre lourd permet également aux PCB haute puissance de conduire des courants importants sans trop de contraintes.Les courants élevés sur les PCB contenant du cuivre plus léger sont sujets aux pannes et aux pannes.
Les appareils tels que les transformateurs de puissance sont exposés à des courants très élevés et, sans PCB haute puissance, ils risquent de tomber en panne ou de provoquer des catastrophes dans les circuits.
3. Augmenter la résistance mécanique des pièces du connecteur et des trous PTH
Le cuivre lourd utilisé pour fabriquer les PCB haute puissance leur confère une résistance mécanique, ce qui est très important pour supporter les composants montés sur la carte.Les pièces du connecteur sont renforcées dans des PCB haute puissance.Cela s'étend aux trous traversants, qui sont également en cuivre.
4. Réduisez la taille du produit
La conception de circuits imprimés haute puissance contribue également à réduire la taille du produit.Ceci est obtenu en combinant plusieurs poids en cuivre sur la même couche du circuit, ce qui explique sa préférence pour les applications militaires, car la plupart des produits doivent être portables.
5. Transfert de chaleur vers un dissipateur thermique externe
En utilisant des trous traversants plaqués cuivre épais, un transfert de courant élevé à travers le circuit imprimé peut être obtenu.Cela facilite le transfert de chaleur vers un dissipateur thermique externe, faisant des PCB haute puissance le circuit imprimé le plus efficace pour les applications nécessitant un courant élevé pour fonctionner efficacement.
Les dissipateurs thermiques des conceptions de PCB haute puissance peuvent également être plaqués directement sur la carte, ce qui explique pourquoi les conceptions de PCB haute puissance sont souvent utilisées dans l'industrie.
3. Exemple de schéma de conception de PCB haute puissance
Voici un exemple de conception de PCB haute puissance basée sur le microcontrôleur Atmega328.La carte contrôle deux moteurs à courant continu avec un pilote de pont en H intégré.Étant donné que le pont en H peut également piloter presque n'importe quelle charge inductive/résistive, il peut également piloter un panneau LED à courant élevé, en spécifiant que chaque sortie pilote une charge de 15 A, pour un total de 30 A.
Conception de PCB haute puissance
Le schéma ci-dessus utilise deux pilotes de pont en H intégrés VNH5019A, chacun pouvant piloter 30 A en continu.L'Atmega328 contrôlera la logique du pilote et une seule alimentation 12 V CC alimentera la carte.
La chute du régulateur à découpage fournira l'alimentation 5 V CC à l'ATmega.Le VNH a tiré vers le haut toute la logique, à l'exception des lignes Ina/b qui fournissent le sens de rotation du moteur.Si plus de contrôle est nécessaire, vous pouvez contrôler les broches ENa/b depuis l'ATmega.
Le VNH est capable de gérer la plupart de la protection contre le retour en retour, seul un condensateur électrolytique de 1 000 uF est requis.Une borne à vis 74651195R 85 A est utilisée ici comme entrée d'alimentation principale 12 V CC, et deux borniers à pression 1792229 30 A sont utilisés comme sorties moteur.
Chaque driver VNH dispose d'un fusible d'entrée de 30 A et d'un fusible de 15 A.Le fusible du pilote se trouve avant le pilote, et comme le pilote peut fournir 30 A, le fusible doit sauter avant que le pilote ne soit surchargé.
Cela garantit que les deux côtés sont coupés lorsque le fusible saute, car le conducteur n'a aucune alimentation.Une autre option consiste à fusionner les deux sorties du pilote du pont en H, mais cela peut faire en sorte qu'un côté soit encore chaud après le court-circuit.
5. Conseils de conception de PCB haute puissance
1. Pensez à la sécurité
Comme pour tout circuit, la principale préoccupation des circuits à courant élevé est de garantir leur fonctionnement en toute sécurité.Il existe des problèmes potentiels uniques avec les cartes qui pilotent des charges aussi puissantes, et la principale chose à laquelle il faut prêter attention est la chaleur.Quelle que soit la façon dont vous concevez et disposez la planche, elle générera plus de chaleur qu’une planche standard.
Ceci doit toujours être pris en compte lors de la fabrication du boîtier, et des évents/ventilateurs externes doivent être utilisés.Ce qui est fait pour toutes les conceptions qui pilotent plus de quelques A consiste à installer un capteur de température dédié sur le PCB.Il s'agit d'une excellente protection contre les pannes basée sur le micrologiciel.Avec la possibilité de surveiller la température, vous devriez toujours être en mesure de réagir à toute condition de surchauffe.Pour réduire la chaleur générée par la carte elle-même, il est préférable de choisir des composants à faible résistance.
Le prochain risque potentiel pour la sécurité concerne les courts-circuits.Étant donné que cette carte est conçue pour piloter des appareils haute puissance, elle sera capable de fournir un courant considérable en cas de court-circuit.Il est essentiel d’envisager cette possibilité dès la phase de conception.La manière la plus simple de gérer un court-circuit est d'installer un fusible sur toutes les sorties sortant de la carte, ainsi qu'un fusible d'entrée.Les fusibles doivent toujours être conçus pour un courant inférieur au courant que les fils utilisés peuvent supporter.Ils doivent également être évalués pour une valeur inférieure/égale à la quantité de courant pour laquelle le tracé/coulage de la carte est conçu.C'est également une bonne idée d'utiliser un pilote doté d'une prévention intégrée des courts-circuits.
2. Conception de l'alimentation des PCB
L'établissement du chemin d'alimentation est la règle la plus importante pour les circuits PCB haute puissance, qui est essentielle pour déterminer l'emplacement et la quantité d'énergie qui doit circuler à travers le circuit, ainsi que l'emplacement du circuit intégré et la quantité de dissipation thermique. requis par le conseil.
De nombreux facteurs influencent la disposition d’une conception donnée :
La première considération doit être la quantité d’énergie circulant dans le circuit.
La température ambiante de l'appareil et la conception de la carte sont tout aussi importantes.
La quantité d'air attendue autour de l'appareil et même de la carte doit également être prise en compte.
Une autre considération est le matériau du panneau qui sera utilisé
Un dernier facteur tout aussi important est la densité IC de la carte destinée à être utilisée.
3. Disposition de conception de PCB
La disposition de la carte doit être prise en compte dès les premières étapes du développement des PCB.Une règle importante qui s’applique à tout PCB haute puissance est de déterminer le chemin suivi par la puissance.L'emplacement et la quantité d'énergie circulant dans le circuit sont des facteurs importants pour évaluer la quantité de chaleur que le PCB doit dissiper.Les principaux facteurs qui affectent la disposition du circuit imprimé comprennent :
Le niveau de puissance circulant dans le circuit ;
La température ambiante dans laquelle la carte fonctionne ;
La quantité de flux d’air qui affecte la planche ;
Les matériaux utilisés pour fabriquer le PCB ;
La densité des composants qui peuplent la carte.
Mais il est généralement préférable de diviser une telle carte en sections de faible puissance et de haute puissance.Cela garantit que toutes les traces haute puissance sont aussi proches que possible de l’alimentation et de la sortie.La carte sera composée de 2 couches avec 2 onces de cuivre.
Quelque chose que j'ai appris en réalisant des PCB à courant élevé est de faire une disposition initiale approximative avec des traces de 8 mil sur tout pour garantir que les composants sont placés de manière optimisée.Cela a beaucoup aidé avec cet exemple car il montrait exactement où se trouvaient les chemins de courant élevés et comment positionner au mieux les pilotes du pont en H.
Disposition approximative du tableau avec des traces de 8 mil
L'image ci-dessus montre la disposition initiale de tous les composants, ainsi que les traces de 8 mil qui seront utilisées pour spécifier le chemin de toutes les traces finales.L'alimentation entrera par les bornes inférieures, ira au fusible d'entrée, se ramifiera vers les pilotes du pont en H, et l'alimentation à faible courant remontera par le centre de la carte jusqu'au régulateur 5 V.
Pour les pilotes du pont en H, l'énergie y entrera via de grands condensateurs électrolytiques sur la couche inférieure, reliant la couche supérieure et les plots via de nombreux vias de couture.
Conception de PCB haute puissance
4. Sélection des composants
Les conceptions et les systèmes d’alimentation à courant élevé tirent souvent l’essentiel de leur fiabilité des composants.Aussi évident que cela puisse paraître, assurez-vous de prendre en compte les marges de sécurité des composants lors du processus de sélection.Généralement, il est préférable de commencer par examiner deux spécifications :
Courant nominal, en particulier pour les composants MOSFET et inducteurs
Résistance thermique
Vous pouvez utiliser le courant de fonctionnement estimé ou conçu (si disponible) pour déterminer la dissipation de puissance, ou utiliser la première spécification ci-dessus pour obtenir la valeur la plus défavorable.Les deux contribueront à la gestion thermique, qui nécessite l’utilisation de valeurs de résistance thermique pour estimer les températures.Pour certains composants, vous pouvez déterminer si un dissipateur thermique est nécessaire pour garantir la fiabilité.
D'autres composants importants pour les cartes à courant élevé, tels que les connecteurs, peuvent avoir des valeurs nominales très élevées et sont utiles dans les systèmes d'alimentation.Deux exemples de connecteurs à bornes à vis machine capables de gérer des courants très élevés sont présentés ci-dessous.
Connecteur
5. Poids de cuivre approprié
La résistance en cuivre utilisée dans les traces générera des pertes de puissance continue, qui seront dissipées sous forme de chaleur.Pour les conceptions à courant très élevé, cela devient très important, surtout lorsque la densité des composants est très élevée.
La seule façon d'éviter les pertes CC dans les PCB à courant élevé est d'utiliser du cuivre avec une plus grande section transversale.Cela signifie qu'il faut soit du cuivre plus lourd, soit des traces plus larges pour maintenir le chauffage Joule et les pertes de puissance suffisamment faibles.
Utilisez une largeur de trace de PCB par rapport au tableau actuel pour déterminer le poids du cuivre et/ou la largeur de trace requise pour éviter une augmentation excessive de la température.
6. Mise à la terre
Les systèmes PCB haute puissance peuvent nécessiter le même type de mesures de sécurité en cas de défaillance.Un certain degré de sécurité et d'interférences électromagnétiques peut être atteint avec une stratégie de mise à la terre appropriée.En règle générale, la mise à la terre ne doit pas être séparée, mais les systèmes électriques impliquant un courant et/ou une tension élevée constituent une exception.La mise à la terre doit être séparée entre les sections d'entrée CA, CC non régulée et CC régulée.
Un bon point de départ est la stratégie de mise à la terre que vous pouvez trouver dans un système CA ou une alimentation isolée.En règle générale, pour les systèmes d'alimentation à courant élevé, vous utiliserez un agencement CC à 3 fils (PWR, COM, GND), où la connexion GND est en fait une connexion à la terre.Votre carte peut utiliser une stratégie d'isolation dans laquelle le côté sortie est déconnecté de GND tandis que le côté entrée est mis à la terre pour garantir la sécurité en cas de défaut.
7. Placement des composants
Il est essentiel de déterminer d'abord l'emplacement des composants de forte puissance sur le PCB, tels que les convertisseurs de tension ou les transistors de puissance, qui sont responsables de la génération d'une grande quantité de chaleur.
Les composants haute puissance ne doivent pas être montés près du bord de la carte, car cela pourrait provoquer une accumulation de chaleur et une augmentation significative de la température.Les composants numériques hautement intégrés, tels que les microcontrôleurs, les processeurs et les FPGA, doivent être situés au centre du PCB pour obtenir une répartition uniforme de la chaleur sur toute la carte, réduisant ainsi les températures.Dans tous les cas, les composants de puissance ne doivent jamais être concentrés dans une même zone pour éviter la formation de points chauds ;au lieu de cela, une disposition linéaire est préférée.La figure ci-dessous montre une analyse thermique d'un circuit électronique, avec les zones présentant la plus forte concentration de chaleur surlignées en rouge.
Analyse thermique de la conception de PCB haute puissance
Le tracé doit commencer par les dispositifs d'alimentation, dont les traces doivent être aussi courtes que possible et suffisamment larges pour éliminer la génération de bruit et les boucles de masse inutiles.En général, les règles suivantes s'appliquent :
PCB 元器件放置
Identifiez et réduisez les boucles de courant, en particulier les chemins de courant élevé.
Minimisez les chutes de tension résistives et autres parasites entre les composants.
Éloignez les circuits à haute puissance des circuits sensibles.
Prenez de bonnes mesures de mise à la terre.
En plus des considérations de configuration ci-dessus, il est également nécessaire d'éviter de mélanger différents composants de puissance sur la carte.Pour atteindre l'équilibre thermique de la carte, assurez-vous que ces composants thermiques sont répartis uniformément dans toute la carte.
Cela protégera également efficacement la planche de la déformation.Par conséquent, vous pouvez vous assurer que la chaleur sur la carte est réduite et que les circuits sensibles sont protégés.Les signaux seront également protégés de la même manière pendant le fonctionnement.
8. Installation du circuit intégré et des composants
Chaque fois qu’il y a un flux d’énergie dans un circuit, il est évident que tous les composants génèrent de la chaleur.Lorsque les composants passifs et les circuits intégrés génèrent de la chaleur, celle-ci est susceptible de se dissiper.Cette chaleur est dissipée dans l’air ambiant plus frais autour de l’appareil.
Montage de composants IC
Cette dissipation est réalisée via la grille de connexion de l'appareil ou via le boîtier.Par conséquent, la plupart des boîtiers IC sont conçus sans beaucoup d’espace pour les dissipateurs thermiques externes.
De plus, cela nécessite un moyen d’extraire la chaleur de l’appareil.Les coussinets exposés sont une telle méthode.Pour de meilleures performances thermiques, utilisez une puce nue à l'intérieur de l'emballage.
Ce dé doit avoir un EP directement connecté.Ces circuits intégrés peuvent ensuite être correctement montés sur la carte.De cette façon, le transfert de chaleur du boîtier vers la carte sera optimisé.
9. Dissipateur thermique
Le but de l’utilisation de la chaleur est d’empêcher la chaleur de s’évacuer dans la coulée de cuivre environnante lors du soudage.Pour de nombreuses conceptions de PCB haute puissance, ils sont généralement soudés à la main en interne à l'aide d'un fer haute puissance.Même sur du cuivre de 2 onces, il peut réaliser un travail rapide sur des tampons solides.J'ai tendance à utiliser des dissipateurs de chaleur sur tous les réseaux non électriques et à utiliser des connexions solides sur les réseaux électriques.
Plan de remplissage montrant le soulagement de la chaleur
L'image ci-dessus montre où est placé le dissipateur thermique.L'alimentation d'entrée principale, les fusibles et les sorties n'utilisent pas de chaleur, contrairement à tous les autres réseaux.Cette technique a très bien fonctionné dans de multiples conceptions, des centaines de cartes ont été produites et il y a rarement eu des problèmes de desserrage de composants soudés ou tout autre problème lié aux joints de soudure à froid.
10. Épaisseur et largeur des traces
Lors de la conception d'un circuit imprimé, vous devez être conscient de la largeur minimale de la trace.Cela devient critique lorsqu’il s’agit de PCB haute puissance.
En principe, plus la piste est longue, plus sa résistance est grande et plus la dissipation thermique est importante.L'objectif étant de minimiser les pertes de puissance, il est recommandé de garder les traces qui conduisent des courants élevés aussi courtes que possible afin de garantir une fiabilité et une durabilité élevées du circuit.Pour calculer correctement la largeur de la piste, connaissant le courant maximum qui peut la traverser, les concepteurs peuvent s'appuyer sur les formules incluses dans la norme IPC-2221, ou utiliser un calculateur en ligne.
Quant à l'épaisseur des traces, les valeurs typiques pour les PCB standards sont d'environ 17,5 µm (1/2 oz/ft 2 ) pour les couches internes et d'environ 35 µm (1 oz/ft 2 ) pour les couches externes et les plans de masse.Les PCB haute puissance utilisent souvent du cuivre plus épais pour réduire la largeur de trace pour le même courant.Cela réduit l'espace occupé par la trace sur le PCB.
Les épaisseurs de cuivre plus épaisses vont de 35 à 105 µm (1 à 3 oz/ft 2) et sont généralement utilisées pour des courants supérieurs à 10 A. Un cuivre plus épais entraîne inévitablement des coûts supplémentaires, mais permet d'économiser de l'espace sur la carte car la viscosité est plus élevée et le la largeur de voie requise est beaucoup plus petite.
Épaisseur et largeur des traces
11. Masque de soudure
Une autre technique permettant aux traces de transporter de grandes quantités de courant consiste à retirer le masque de soudure du PCB.Cela expose le matériau en cuivre situé en dessous, qui peut ensuite être complété par une soudure supplémentaire pour augmenter l'épaisseur du cuivre et réduire la résistance globale des composants porteurs de courant du PCB.Bien qu'elle puisse être considérée comme une solution de contournement plutôt qu'une règle de conception, cette technique permet aux traces de PCB de gérer plus de puissance sans augmenter la largeur de la trace.
12. Condensateurs de découplage
Lorsqu'un rail d'alimentation est distribué et partagé entre plusieurs composants de la carte, les composants actifs peuvent développer des phénomènes dangereux tels que des rebonds au sol et des sonneries.Cela provoque une chute de tension à proximité des broches d'alimentation du composant.
Pour résoudre ce problème, des condensateurs de découplage sont utilisés : une borne du condensateur doit être aussi proche que possible de la broche du composant recevant l'alimentation, tandis que l'autre borne doit être connectée directement à un plan de masse à faible impédance.L'objectif est de réduire l'impédance entre le rail d'alimentation et la terre.Le condensateur de découplage agit comme une source d'alimentation auxiliaire, fournissant le courant requis au composant lors de chaque transitoire (ondulation de tension ou bruit).
Plusieurs aspects doivent être pris en compte lors de la sélection d'un condensateur de découplage.Ces facteurs incluent le choix de la bonne valeur du condensateur, du matériau diélectrique, de la géométrie et de l'emplacement du condensateur par rapport au composant électronique.Une valeur typique pour un condensateur de découplage est un condensateur céramique de 0,1 μF.
13. Doublez les couches
Une technique utilisée dans de nombreux circuits haute puissance et qui n'est pas souvent utilisée consiste à doubler les coulées de cuivre et à les assembler avec des vias.Cette double couche permet de placer deux fois plus de cuivre dans la même zone.Pour cette carte, le cuivre sur l'entrée d'alimentation principale a été doublé depuis la borne jusqu'au fusible d'entrée.L'image ci-dessous le montre.
Lorsque vous utilisez cette technique, les chances de créer une boucle de courant augmentent car il existe une section où aucun courant de retour ne peut circuler.Je ne crois pas à l'utilisation de deux couches du fusible d'entrée à F3/F4 sur le réseau car c'est là que circule une grande partie du courant de retour.
Gros plan double couche de l'entrée d'alimentation principale
La largeur minimale de cette coulée est de 460 mils, mais comme elle se situe sur les couches supérieure et inférieure, la largeur réelle est le double de celle-ci, ce qui entraîne une chute de tension beaucoup plus faible à travers le réseau.Plus la chute de tension est faible, moins la chaleur est générée.
14. Coulée de cuivre
Quel que soit le type de carte que vous concevez, vous essaierez généralement d'utiliser une coulée de cuivre pour tous les réseaux électriques.Lorsqu'il s'agit de conceptions dédiées à courant élevé, tous les réseaux qui transportent une puissance élevée doivent être versés en une seule fois.Les coulées de cuivre peuvent augmenter considérablement la largeur du cuivre pouvant être monté sur la carte.
Implantation utilisant des coulées de cuivre sur tous les réseaux à courant fort
L'image ci-dessus montre une partie de la carte à courant élevé où des coulées de cuivre sont utilisées sur tous les réseaux à courant élevé.En versant au lieu de traces, la quantité de cuivre peut être considérablement augmentée.Une astuce utilisée pour accélérer la conception consiste à utiliser une grille de 20 mil et à l'utiliser pour garantir que toutes les coulées sont symétriques à des angles de 45 degrés.
6. Étapes de conception de PCB haute puissance
1. Préparez le substrat
Avant le début du processus de fabrication, le stratifié doit être soigneusement nettoyé.Ce pré-nettoyage est essentiel car les bobines de cuivre utilisées dans la conception des PCB haute puissance ont souvent des propriétés antirouille, et celles-ci sont généralement effectuées par les fournisseurs pour fournir une protection anti-oxydation.
2. Génération de modèles de circuits
Lors de la conception de PCB haute puissance, deux techniques principales seront utilisées pour atteindre cet objectif.Ces techniques comprennent :
Sérigraphie – Il s’agit de la méthode la plus appréciée en raison de sa capacité à produire le motif de circuit souhaité.Cela peut être attribué à sa capacité à être déposé avec précision sur la surface du stratifié.
Imagerie photo – Il s'agit de la technique la plus ancienne utilisée dans la conception de PCB haute puissance.Cependant, il s’agit toujours d’une méthode courante pour délimiter les traces de circuits sur le stratifié.
Cette technique permet de garantir que le film photorésistant sec constitué du circuit prévu est placé sur le stratifié.Le matériau obtenu est exposé à la lumière UV.En conséquence, le motif du photomasque est transféré sur le stratifié.Le film est chimiquement retiré du stratifié.Cela donne au stratifié le modèle de circuit prévu.
3. Gravure du modèle de circuit
Lors de la conception de PCB haute puissance, cela se fait généralement en immergeant le stratifié dans un réservoir de gravure.Alternativement, ils peuvent être pulvérisés avec une solution de gravure appropriée.Pour obtenir le résultat souhaité, les deux faces sont gravées simultanément.
4. Processus de forage
Après la gravure, l'étape suivante est le perçage.Au cours de cette étape, des trous, des plots et des vias sont percés.Pour percer des trous précis, vous devez vous assurer que l'outil de perçage est à grande vitesse et que des méthodes de perçage au laser sont utilisées lors de la création de trous ultra-petits.
5. Placage traversant
Lors de la conception de PCB haute puissance, il s’agit d’une étape qui doit être traitée avec beaucoup de soin et de précision.Après avoir percé les trous souhaités, du cuivre y est déposé.
Contrairement à d’autres circuits imprimés, cela est réalisé en grande quantité et rendu plus épais.Ils sont ensuite plaqués chimiquement.Le résultat est la formation d’interconnexions électriques entre les couches.
6. Application de Coverlay ou de Cover Coating
La protection des deux côtés de la carte est essentielle dans les conceptions haute puissance.Ceci peut être réalisé en appliquant un coverlay.
L’importance de cela réside dans la protection contre les environnements difficiles.Ceci est essentiel pour les PCB haute puissance car ils sont sujets aux fluctuations de température.Ces revêtements offrent également une protection contre les produits chimiques et les solvants agressifs.
Le film de polyimide soutenu par un adhésif est le matériau de couverture le plus couramment utilisé, et la sérigraphie peut presser la couche de couverture sur la surface.
Le durcissement est obtenu par irradiation UV.Une chaleur et une pression contrôlées sont appliquées pendant le processus de stratification du revêtement.Il existe une différence significative entre le matériau de couverture et le revêtement de couverture.Coverlay est un film laminé, tandis que coverlay fait référence à un matériau qui peut être appliqué directement sur la surface du substrat.
De nombreux facteurs déterminent le type de couverture.Ils incluent les méthodes utilisées dans le processus de fabrication, les matériaux utilisés et le domaine d'application.Les deux revêtements sont essentiels pour améliorer l’intégrité électrique de l’ensemble de l’assemblage.
7. Tests et vérification électriques
Le circuit imprimé est soumis à une série de tests électriques qui vérifient soigneusement des facteurs tels que les performances.Vous devez également utiliser les spécifications de conception comme seuil pour évaluer la qualité.
7. Traitement des PCB haute puissance
Voici les étapes de base :
Imprimer la couche intérieure
Aligner le calque
Forage
Placage de cuivre
Imagerie de la couche externe
Cuivrage et étamage
Gravure finale
Appliquer un masque de soudure
Appliquer la finition de surface
Appliquer une sérigraphie
Enclume
1. Structure de circuit en cuivre lourd
Dans la conception de PCB haute puissance, des circuits en cuivre épais sont utilisés.Cela nécessite généralement une technologie de gravure spéciale.
Conception de PCB haute puissance unique
La technologie utilisée pour le tissage ici est également très différente de celle utilisée pour les autres PCB, utilisant un placage à grande vitesse et une gravure différentielle.
Lors du placage de circuits en cuivre épais, vous pouvez continuer à augmenter l'épaisseur de la carte.Vous pouvez également mélanger du cuivre épais avec des fonctionnalités standard sur une seule carte.Ceci est également appelé lien de puissance.Cela se traduira par de nombreux avantages, notamment un nombre réduit de couches.L’électricité sera également distribuée efficacement.
Cela permettra également d'incorporer des circuits à courant élevé et des circuits de commande sur la carte.De plus, une structure de conseil simple est également fournie.
2. Capacité de charge actuelle et augmentation de la température
Estimez le courant maximum que la trace peut facilement transporter.Cela peut être déterminé en trouvant une méthode permettant d’estimer l’augmentation de la chaleur.Ceci est lié au courant que vous appliquez.
La situation idéale est d’atteindre une température de fonctionnement stable, auquel cas la vitesse de chauffage est égale à la vitesse de refroidissement.Lorsque vous = votre circuit peut résister à des températures allant jusqu’à 100°C, vous êtes prêt à partir.
3. Force et capacité de survie du conseil d'administration
Vous pouvez choisir parmi une variété de matériaux diélectriques.Parmi eux se trouve le FR4, qui a une température de fonctionnement allant jusqu'à 130°C.Un autre matériau diélectrique est le polyimide haute température, qui peut fonctionner à des températures allant jusqu'à 250°C.
Des températures plus élevées nécessitent l’utilisation de matériaux spéciaux pour pouvoir survivre à des conditions extrêmes.Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour tester et déterminer l’intégrité thermique d’un produit fini.L'une de ces méthodes consiste à utiliser un test de cycle thermique.Il permet de vérifier la résistance du circuit tout en effectuant un cycle thermique air-air.Ce cycle est vérifié de 25°C à 260°C.
Une résistance accrue peut entraîner une rupture de l’intégrité électrique en raison de fissures dans le circuit en cuivre.Pour ce test, veillez à utiliser une chaîne de 32 trous plaqués traversants.En effet, ils sont considérés comme le point le plus faible du circuit, notamment lorsqu’ils sont soumis à des contraintes thermiques.
Les circuits en cuivre épais réduisent ou éliminent souvent les pannes inhérentes à ces cartes.En effet, les circuits en cuivre deviennent imperméables lors des phases de contraintes mécaniques dues aux cyclages thermiques.
4. Gestion thermique
La chaleur est généralement générée lors du fonctionnement des appareils électroniques et doit être dissipée de la source et rayonnée vers l'environnement extérieur.Si cela n'est pas fait, le composant peut surchauffer, entraînant une panne.
Le cuivre lourd aide à réduire la chaleur.Il évacue la chaleur du composant, ce qui réduit considérablement le taux de défaillance.Utilisez un dissipateur thermique pour obtenir une bonne dissipation de la chaleur de la source de chaleur.Le dissipateur thermique dissipera également la chaleur de la source où la chaleur est générée.Cela se fait en conduisant et en dissipant la chaleur vers l’environnement.
Les connexions sont établies avec des vias en cuivre vers des zones de cuivre nues sur un côté de la carte.Les dissipateurs thermiques classiques peuvent être collés à la surface de base du cuivre.Ceci est réalisé grâce à des adhésifs thermoconducteurs.Dans d'autres cas, ils sont rivetés ou boulonnés.
Ces dissipateurs thermiques sont généralement en cuivre ou en aluminium, et des dissipateurs thermiques intégrés sont créés lors de la fabrication de PCB haute puissance.Cela ne nécessite aucun assemblage supplémentaire.La technologie des circuits en cuivre permet l'ajout de dissipateurs thermiques en cuivre épais sur n'importe quelle partie de la surface de la carte.
