14 técnicas, imagens e exemplos de design de PCB de alta potência, compreendidos em segundos

1. O que é um PCB de alta potência?

PCB de alta potência é uma placa de circuito impresso feita de cobre pesado.Comparado com outras placas de circuito, o PCB de alta potência é capaz de lidar com taxas de corrente mais altas, pode resistir a altas temperaturas por um longo tempo e fornece pontos de conexão fortes.

Recursos de PCB de alta potência

Projetos de PCB de alta potência são fabricados para dispositivos específicos que requerem maiores quantidades de corrente e estão frequentemente sujeitos a temperaturas variadas.

Para que tenham um desempenho eficaz, os designs de PCB de alta potência contêm os seguintes recursos: As camadas de cobre em designs de PCB de alta potência são mais espessas e pesadas do que as camadas de cobre em outros PCBs, capazes de conduzir correntes mais altas.

Essa capacidade de conduzir correntes mais altas é combinada com a capacidade de dissipar calor, o que ajuda a garantir que não ocorram curtos-circuitos durante a operação de um dispositivo feito a partir da placa de circuito.Por essas razões, os PCBs de alta potência são capazes de resistir e se adaptar às flutuações de temperatura de uso do dispositivo.

1. Tipos de design de PCB de alta potência

Existem muitos PCBs de alta potência disponíveis no mercado.Aqui estão três padrões de classificação comuns:

1. PCB de alta potência frente e verso

São placas de circuito impresso de alta potência que permitem a instalação de componentes em ambos os lados.Este é um produto básico feito com PCBs de alta potência.

Usando vias, a fiação alternada entre as camadas superior e inferior as torna mais eficientes e confiáveis ​​em comparação com circuitos impressos de alta potência unilaterais.

2. Projeto de PCB rígida-flexível de alta potência

Os circuitos impressos de alta potência são compostos de substratos de circuito rígidos e flexíveis.

Normalmente, as placas rígidas-flexíveis de alta potência são compostas por múltiplas camadas de substratos flexíveis, que são então conectadas a uma ou mais placas rígidas.

Projeto de PCB rígido-flexível

Esta fixação é feita interna ou externamente, e a aplicação pretendida da placa rígida-flexível de alta potência é crítica para determinar como a conexão é feita.

Além disso, os componentes flexíveis são projetados para serem sempre flexíveis.Esta flexibilidade é útil em cantos e áreas onde é necessário espaço extra.Substratos rígidos são úteis em áreas onde é necessário suporte adicional.

Com esses recursos, é garantido que essas placas rígidas e flexíveis de alta potência possam dobrar durante a fabricação e instalação.A tecnologia Rigid-flex permite que PCBs de alta potência se encaixem em aplicações menores, o que leva a melhor desempenho e conveniência.

3. Design de PCB multicamadas de alta potência

Placas de circuito multicamadas de alta potência têm pelo menos três camadas condutoras.Placas de circuito cruzado revestidas com furos são a estratégia de conexão elétrica mais comumente usada nessas placas.

Dependendo da finalidade de fabricação da placa de circuito, as camadas condutoras podem ter até doze camadas.No entanto, algumas empresas estão agora fabricando PCBs com até 100 camadas, abrindo espaço para a fabricação de algumas das aplicações de PCB de alta potência mais complexas.

PCB multicamadas

2. Vantagens do design de PCB de alta potência

Projeto de PCB de alta potência

1. Aumentar a tolerância à tensão térmica

O cobre espesso do PCB de alta potência permite-lhe suportar o estresse térmico a que está sujeito.Portanto, dispositivos feitos de PCBs de alta potência são capazes de resistir a flutuações térmicas, tornando-os confiáveis, por isso geralmente são utilizados na fabricação de aplicações militares.

2. Aumentar a capacidade de carga de corrente

O cobre pesado também permite que PCBs de alta potência conduzam grandes correntes sem muito estresse.Altas correntes em PCBs com cobre mais leve são propensas a falhas e quebras.

Dispositivos como transformadores de potência são expostos a correntes muito altas e, sem PCBs de alta potência, é provável que falhem ou causem alguns desastres no circuito.

3. Aumentar a resistência mecânica das peças do conector e dos furos PTH

O cobre pesado usado para fazer PCBs de alta potência confere-lhes resistência mecânica, o que é muito importante para suportar componentes montados na placa.As peças do conector são reforçadas em PCBs de alta potência.Isso se estende aos orifícios passantes, que também são feitos de cobre.

4. Reduza o tamanho do produto

O design de PCB de alta potência também ajuda a reduzir o tamanho do produto.Isto é conseguido combinando vários pesos de cobre na mesma camada do circuito, explicando a sua preferência em aplicações militares, uma vez que a maioria dos produtos deve ser portátil.

5. Transferência de calor para dissipador de calor externo

Usando furos passantes revestidos de cobre pesado, é possível obter alta transferência de corrente através da placa de circuito.Isso ajuda a transferir calor para um dissipador de calor externo, tornando os PCBs de alta potência a placa de circuito mais eficaz para aplicações que exigem alta corrente para operar com eficiência.

Os dissipadores de calor em designs de PCB de alta potência também podem ser revestidos diretamente na placa, o que explica por que designs de PCB de alta potência são frequentemente usados ​​na indústria.

3. Exemplo de esquema de design de PCB de alta potência

Aqui está um exemplo de design de PCB de alta potência baseado no microcontrolador Atmega328.A placa controla dois motores DC com um driver ponte H integrado.Como a ponte H também pode acionar quase qualquer carga indutiva/resistiva, ela também pode acionar um painel de LED de alta corrente, especificando que cada saída aciona uma carga de 15A, totalizando 30A.

Design de PCB de alta potência

O esquema acima usa dois drivers de ponte H integrados VNH5019A, cada um dos quais pode acionar 30A continuamente.O Atmega328 controlará a lógica do driver e uma única fonte de 12VDC alimentará a placa.

A saída do regulador de comutação fornecerá alimentação de 5 VCC ao ATmega.O VNH puxou para cima toda a lógica, exceto as linhas Ina/b que fornecem o sentido de rotação do motor.Se for necessário mais controle, você pode controlar os pinos ENa/b do ATmega.

O VNH é capaz de lidar com a maior parte da proteção flyback, apenas um capacitor eletrolítico de 1000uF é necessário.Um terminal de parafuso 74651195R 85A é usado aqui como entrada de alimentação principal de 12 VCC e dois blocos de terminais instantâneos 1792229 30A são usados ​​como saídas do motor.

Cada driver VNH possui um fusível de entrada de 30A e um fusível de 15A.O fusível do driver está antes do driver e, como o driver pode fornecer 30A, o fusível deve queimar antes que o driver fique sobrecarregado.

Isso garante que ambos os lados sejam cortados quando o fusível queimar, porque o driver não tem energia alguma.Outra opção é fundir as duas saídas do driver da ponte H, mas isso pode fazer com que um lado ainda esteja quente após o curto-circuito.

5. Dicas de design de PCB de alta potência

1. Considere a segurança

Como acontece com qualquer circuito, a principal preocupação com os circuitos de alta corrente é garantir que operem com segurança.Existem alguns problemas potenciais únicos com placas que acionam cargas de alta potência, e a principal coisa a se prestar atenção é o calor.Não importa como você projete e organize a placa, ela gerará mais calor do que uma placa padrão.

Isso sempre deve ser considerado ao fabricar o gabinete e devem ser usadas aberturas/ventiladores externos.O que é feito para todos os projetos que acionam mais do que alguns A é instalar um sensor de temperatura dedicado na PCB.Esta é uma excelente proteção contra falhas baseada em firmware.Com a capacidade de monitorar a temperatura, você sempre poderá reagir a quaisquer condições de superaquecimento.Para reduzir o calor gerado pela própria placa, é melhor escolher componentes com baixa resistência.

O próximo risco potencial à segurança diz respeito aos curtos-circuitos.Como esta placa foi projetada para acionar dispositivos de alta potência, ela será capaz de fornecer uma corrente considerável quando estiver em curto.É fundamental considerar esta possibilidade durante a fase de design.A maneira mais simples de lidar com um curto-circuito é instalar um fusível em todas as saídas que saem da placa, bem como um fusível de entrada.Os fusíveis devem sempre ser classificados para menos do que a corrente que os fios usados ​​podem suportar.Eles também devem ser classificados para menos ou igual à quantidade de corrente para a qual o traço/derramamento da placa foi projetado.Também é uma boa ideia usar um driver com prevenção de curto-circuito integrada.

2. Projeto de potência de PCB

O estabelecimento do caminho de alimentação é a regra mais importante para circuitos PCB de alta potência, que é fundamental para determinar a localização e a quantidade de energia que deve fluir através do circuito, bem como a localização do IC e a quantidade de dissipação de calor. exigido pela diretoria.

Existem muitos fatores que influenciam o layout de um determinado projeto:

A primeira consideração deve ser a quantidade de energia que flui através do circuito

Igualmente importante é a temperatura ambiente do dispositivo e o design da placa

A quantidade esperada de fluxo de ar ao redor do dispositivo e até mesmo da placa também deve ser considerada

Outra consideração é o material da placa que será usado

Um fator final e igualmente importante é a densidade do IC da placa que se pretende usar

3. Layout de projeto de PCB

O layout da placa deve ser considerado desde os estágios iniciais do desenvolvimento da PCB.Uma regra importante que se aplica a qualquer PCB de alta potência é determinar o caminho que a energia segue.A localização e a quantidade de energia que flui através do circuito são fatores importantes na avaliação da quantidade de calor que a PCB precisa para dissipar.Os principais fatores que afetam o layout da placa de circuito impresso incluem:

O nível de potência que flui através do circuito;

A temperatura ambiente em que a placa opera;

A quantidade de fluxo de ar que afeta a prancha;

Os materiais utilizados para fabricar o PCB;

A densidade dos componentes que preenchem a placa.

Mas geralmente é preferível dividir essa placa em seções de baixa e alta potência.Isso garante que todos os traços de alta potência estejam o mais próximo possível da fonte de alimentação e da saída.A placa terá 2 camadas com 2 onças de cobre.

Algo que aprendi ao fazer PCBs de alta corrente é fazer um layout inicial aproximado com 8 mil traços em tudo para garantir que os componentes sejam colocados de maneira otimizada.Isso ajudou muito neste exemplo porque mostrou exatamente onde estavam os caminhos de alta corrente e como posicionar melhor os drivers da ponte H.

Layout de placa aproximada com traços de 8 mil

A imagem acima mostra o layout inicial de todos os componentes, junto com os 8 mil traços que serão usados ​​para especificar o caminho para todos os traços finais.A energia entrará pelos terminais inferiores, irá para o fusível de entrada, ramificará-se para os drivers da ponte H e a energia de baixa corrente subirá pelo centro da placa até o regulador de 5V.

Para os drivers da ponte H, a energia entrará neles através de grandes capacitores eletrolíticos na camada inferior, conectando a camada superior e as almofadas através de muitas vias de costura.

Design de alta potência PCB

4. Seleção de Componentes

Projetos e sistemas de energia de alta corrente geralmente obtêm a maior parte de sua confiabilidade dos componentes.Por mais óbvio que pareça, certifique-se de levar em consideração as margens de segurança dos componentes durante o processo de seleção.Geralmente, é melhor começar observando duas especificações:

Corrente nominal, especialmente para componentes MOSFET e indutores

Resistência térmica

Você pode usar a corrente operacional estimada ou projetada (se disponível) para determinar a dissipação de energia ou usar a primeira especificação acima para obter o valor do pior caso.Ambos ajudarão no gerenciamento térmico, que requer o uso de valores de resistência térmica para estimar temperaturas.Para alguns componentes, você pode determinar se um dissipador de calor é necessário para garantir a confiabilidade.

Outros componentes que são importantes para placas de alta corrente, como conectores, podem ter classificações muito altas e são úteis em sistemas de energia.Dois exemplos de conectores de terminal de parafuso de máquina que podem suportar correntes muito altas são mostrados abaixo.

Conector

5. Peso adequado de cobre

A resistência de cobre utilizada nos traços gerará algumas perdas de energia CC, que serão dissipadas na forma de calor.Para projetos com correntes muito altas, isso se torna muito importante, principalmente quando a densidade do componente é muito alta.

A única maneira de evitar perdas CC em PCBs de alta corrente é usar cobre com uma área de seção transversal maior.Isso significa que é necessário cobre mais pesado ou traços mais largos para manter o aquecimento Joule e as perdas de energia suficientemente baixas.

Use uma tabela de largura de traço de PCB versus corrente para determinar o peso do cobre e/ou largura de traço necessária para evitar aumento excessivo de temperatura.

6. Aterramento

Os sistemas PCB de alta potência podem exigir o mesmo tipo de medidas de falha de segurança.Um certo grau de segurança e EMI pode ser alcançado com uma estratégia de aterramento adequada.Geralmente, o aterramento não deve ser separado, mas os sistemas de energia que envolvem alta corrente e/ou alta tensão são uma exceção.O aterramento precisa ser separado entre as seções de entrada CA, CC não regulada e CC regulada.

Um bom ponto de partida é a estratégia de aterramento que você pode encontrar em um sistema CA ou fonte de alimentação isolada.Normalmente, para sistemas de energia de alta corrente, você usará um arranjo CC de 3 fios (PWR, COM, GND), onde a conexão GND é na verdade uma conexão de aterramento.Sua placa pode usar uma estratégia de isolamento onde o lado de saída é desconectado do GND enquanto o lado de entrada é aterrado para garantir a segurança em caso de falha.

7. Colocação de Componentes

É fundamental primeiro determinar a localização dos componentes de alta potência na PCB, como conversores de tensão ou transistores de potência, que são responsáveis ​​por gerar muito calor.

Componentes de alta potência não devem ser montados próximos à borda da placa, pois isso pode causar acúmulo de calor e aumentos significativos de temperatura.Componentes digitais altamente integrados, como microcontroladores, processadores e FPGAs, devem estar localizados no centro da PCB para obter uma distribuição uniforme do calor pela placa, reduzindo assim as temperaturas.Em qualquer caso, os componentes de potência nunca devem estar concentrados na mesma área para evitar a formação de pontos quentes;em vez disso, é preferível um arranjo linear.A figura abaixo mostra uma análise térmica de um circuito eletrônico, com as áreas com maior concentração de calor destacadas em vermelho.

Análise térmica de projeto de PCB de alta potência

O layout deve começar pelos dispositivos de potência, cujos traços devem ser tão curtos quanto possível e largos o suficiente para eliminar a geração de ruídos e loops de terra desnecessários.Em geral, aplicam-se as seguintes regras:

Placa de circuito impresso PCB

Identifique e reduza loops de corrente, especialmente caminhos de alta corrente.

Minimize quedas de tensão resistiva e outros parasitas entre componentes.

Mantenha os circuitos de alta potência longe de circuitos sensíveis.

Tome boas medidas de aterramento.

Além das considerações de layout acima, também é necessário evitar misturar diferentes componentes de potência na placa.Para alcançar o equilíbrio térmico da placa, certifique-se de que esses componentes de calor estejam distribuídos uniformemente por toda a placa.

Isso também protegerá eficazmente a placa contra empenamentos.Portanto, você pode garantir que o calor na placa seja reduzido e os circuitos sensíveis sejam protegidos.Os sinais também serão igualmente protegidos durante a operação.

8. Instalação de IC e componentes

Sempre que há fluxo de energia num circuito, é óbvio que todos os componentes irão gerar calor.Quando componentes passivos e CIs geram calor, é provável que o calor se dissipe.Esse calor é dissipado no ar ambiente mais frio ao redor do dispositivo.

Montagem de componente IC

Esta dissipação é conseguida através da estrutura principal do dispositivo ou através da embalagem.Portanto, a maioria dos pacotes IC são projetados sem muito espaço para dissipadores de calor externos.

Além disso, isso requer uma forma de extrair calor do dispositivo.As almofadas expostas são um desses métodos.Para melhor desempenho térmico, use uma matriz simples dentro da embalagem.

Este dado deve ter um EP diretamente conectado a ele.Esses ICs podem então ser montados corretamente na placa.Desta forma, a transferência de calor da embalagem para a placa será otimizada.

9. Dissipador de calor

O objetivo do uso de calor é evitar que o calor seja absorvido pela camada de cobre circundante durante a soldagem.Para muitos projetos de PCB de alta potência, geralmente ele é soldado internamente à mão usando um ferro de alta potência.Mesmo em cobre de 2 onças, ele pode fazer um trabalho rápido em almofadas sólidas.Costumo usar dissipadores de calor em todas as redes que não sejam de energia e usar conexões sólidas nas redes de energia.

Plano de preenchimento mostrando alívio de calor

A imagem acima mostra onde o dissipador de calor está colocado.A alimentação principal de entrada, fusíveis e saídas não utilizam calor, todas as outras redes utilizam.Esta técnica funcionou muito bem em vários projetos, centenas de placas foram produzidas e raramente houve problemas com componentes soldados se soltando ou quaisquer outros problemas relacionados a juntas de solda fria.

10. Espessura e largura do traço

Ao projetar qualquer placa de circuito, você precisa estar ciente da largura mínima do traço.Isso se torna crítico ao lidar com PCBs de alta potência.

Em princípio, quanto mais longa for a pista, maior será a sua resistência e maior será a dissipação de calor.Como o objetivo é minimizar as perdas de potência, recomenda-se manter os traços que conduzem altas correntes o mais curtos possível, a fim de garantir alta confiabilidade e durabilidade do circuito.Para calcular corretamente a largura da pista, sabendo a corrente máxima que pode passar por ela, os projetistas podem contar com as fórmulas incluídas na norma IPC-2221, ou utilizar uma calculadora online.

Quanto à espessura dos traços, os valores típicos para PCBs padrão são em torno de 17,5 µm (1/2 onças/pés 2) para camadas internas e em torno de 35 µm (1 onças/pés 2) para camadas externas e planos de aterramento.PCBs de alta potência geralmente usam cobre mais espesso para reduzir a largura do traço para a mesma corrente.Isto reduz o espaço ocupado pelo traço na PCB.

Espessuras de cobre mais espessas variam de 35 a 105 µm (1 a 3 onças/pés 2) e são normalmente usadas para correntes superiores a 10 A. O cobre mais espesso inevitavelmente incorre em custos adicionais, mas ajuda a economizar espaço no cartão porque a viscosidade é maior e o a largura de pista necessária é muito menor.

Espessura e largura do traço

11. Máscara de solda

Outra técnica que permite que os traços transportem grandes quantidades de corrente é remover a máscara de solda da PCB.Isso expõe o material de cobre por baixo, que pode então ser complementado com solda adicional para aumentar a espessura do cobre e reduzir a resistência geral dos componentes que transportam corrente da PCB.Embora possa ser considerada uma solução alternativa em vez de uma regra de design, esta técnica permite que os traços de PCB administrem mais energia sem aumentar a largura do traço.

12. Desacoplamento de capacitores

Quando um barramento de energia é distribuído e compartilhado entre vários componentes da placa, os componentes ativos podem desenvolver fenômenos perigosos, como ressaltos e toques no solo.Isso causa uma queda de tensão próxima aos pinos de alimentação do componente.

Para superar esse problema, são utilizados capacitores de desacoplamento: um terminal do capacitor deve estar o mais próximo possível do pino do componente que recebe a alimentação, enquanto o outro terminal deve ser conectado diretamente a um plano de aterramento de baixa impedância.O objetivo é reduzir a impedância entre o barramento de alimentação e o terra.O capacitor de desacoplamento atua como fonte de energia auxiliar, fornecendo a corrente necessária ao componente durante cada transiente (ondulação de tensão ou ruído).

Existem vários aspectos a serem considerados ao selecionar um capacitor de desacoplamento.Esses fatores incluem a escolha do valor correto do capacitor, do material dielétrico, da geometria e do posicionamento do capacitor em relação ao componente eletrônico.Um valor típico para um capacitor de desacoplamento é um capacitor cerâmico de 0,1μF.

13. Duplique as camadas

Uma técnica usada em muitos circuitos de alta potência e que não é usada com frequência é dobrar o fluxo de cobre e costurá-los com vias.Esta dupla camada permite que o dobro da quantidade de cobre esteja na mesma área.Para esta placa, o cobre na entrada de alimentação principal foi duplicado do terminal para o fusível de entrada.A imagem abaixo mostra isso.

Quando você usa essa técnica, as chances de criar um loop de corrente aumentam porque há uma seção onde nenhuma corrente de retorno pode fluir.Não acredito em usar duas camadas do fusível de entrada para F3/F4 na rede porque é aqui que flui grande parte da corrente de retorno.

Close de camada dupla da entrada de energia principal

A largura mínima deste vazamento é de 460 mils, mas como está nas camadas superior e inferior, a largura real é o dobro disso, resultando em uma queda de tensão muito menor na rede.Quanto menor a queda de tensão, menos calor é gerado.

14. Cobre derramado

Independentemente do tipo de placa que você está projetando, geralmente você tentará usar cobre para todas as redes de energia.Ao lidar com projetos dedicados de alta corrente, todas as redes que transportam alta potência devem ser de um único vazamento.O vazamento de cobre pode aumentar significativamente a largura do cobre que pode ser montado na placa.

Layout usando derramamentos de cobre em todas as redes de alta corrente

A imagem acima mostra uma parte de alta corrente da placa onde são usados ​​vazamentos de cobre em todas as redes de alta corrente.Ao derramar em vez de traços, a quantidade de cobre pode ser aumentada significativamente.Um truque usado para ajudar o projeto a ser um pouco mais rápido é usar uma grade de 20mil e usá-la para garantir que todos os vazamentos sejam simétricos em ângulos de 45 graus.

6. Etapas de design de PCB de alta potência

1. Prepare o substrato

Antes de iniciar o processo de fabricação, o laminado deve ser completamente limpo.Essa pré-limpeza é essencial, pois as bobinas de cobre usadas em projetos de PCB de alta potência geralmente têm propriedades antiferrugem, e isso geralmente é feito pelos fornecedores para fornecer proteção antioxidação.

2. Geração de Padrões de Circuito

Ao projetar PCBs de alta potência, duas técnicas principais serão usadas para atingir esse objetivo.Essas técnicas incluem:

Serigrafia – Este é o método preferido devido à sua capacidade de produzir o padrão de circuito desejado.Isto pode ser atribuído à sua capacidade de ser depositado com precisão na superfície do laminado.

Imagem fotográfica – Esta é a técnica mais antiga usada no projeto de PCBs de alta potência.No entanto, ainda é um método comum para delinear traços de circuito no laminado.

Esta técnica ajuda a garantir que o filme fotorresistente seco que consiste no circuito pretendido seja colocado no laminado.O material resultante é exposto à luz UV.Como resultado, o padrão da máscara fotográfica é transferido para o laminado.O filme é removido quimicamente do laminado.Isto dá ao laminado o padrão de circuito pretendido.

3. Gravando o Padrão do Circuito

Ao projetar PCBs de alta potência, isso geralmente é feito imergindo o laminado em um tanque de gravação.Alternativamente, eles podem ser pulverizados com uma solução decapante apropriada.Para alcançar o resultado desejado, ambos os lados são gravados simultaneamente.

4. Processo de Perfuração

Após a gravação, o próximo passo é a perfuração.Nesta etapa, furos, almofadas e vias são perfurados.Para fazer furos precisos, você deve garantir que a ferramenta de perfuração seja de alta velocidade e que métodos de perfuração a laser sejam usados ​​ao criar furos ultrapequenos.

5. Revestimento através do furo

Ao projetar PCBs de alta potência, esta é uma etapa que deve ser realizada com muito cuidado e precisão.Depois de fazer os furos desejados, o cobre é depositado neles.

Ao contrário de outras placas de circuito, isso é feito em grandes quantidades e mais espesso.Eles são então banhados quimicamente.O resultado é a formação de interconexões elétricas entre camadas.

6. Aplicação de Coverlay ou Cover Coating

Proteger ambos os lados da placa é essencial em projetos de alta potência.Isto pode ser conseguido aplicando uma cobertura.

A importância disso reside em fornecer proteção contra ambientes agressivos.Isso é essencial para PCBs de alta potência, pois estão sujeitos a flutuações de temperatura.Essas coberturas também fornecem proteção contra produtos químicos e solventes agressivos.

O filme de poliimida suportado com um adesivo é o material de cobertura mais comumente usado, e a serigrafia pode pressionar a cobertura na superfície.

A cura é obtida por meio de irradiação UV.Calor e pressão controlados são aplicados durante o processo de laminação da cobertura.Há uma diferença significativa entre o material de cobertura e a cobertura.Coverlay é um filme laminado, enquanto coverlay se refere a um material que pode ser aplicado diretamente na superfície do substrato.

Existem muitos fatores que determinam o tipo de cobertura.Eles incluem os métodos utilizados no processo de fabricação, os materiais utilizados e a área de aplicação.Ambos os revestimentos são essenciais para melhorar a integridade elétrica de todo o conjunto.

7. Teste e verificação elétrica

A placa de circuito passa por uma série de testes elétricos que verificam cuidadosamente fatores como desempenho.Você também precisa usar as especificações do projeto como limite para avaliar a qualidade.

7. Processamento de PCB de alta potência

A seguir estão as etapas básicas:

Imprimir camada interna

Alinhar camada

Perfuração

Chapeamento de cobre

Imagem da camada externa

Chapeamento e estanhagem de cobre

Gravura final

Aplicar máscara de solda

Aplicar acabamento superficial

Aplicar serigrafia

Bigorna

1. Estrutura de circuito de cobre pesado

No projeto de PCB de alta potência, são usados ​​circuitos de cobre espessos.Isso geralmente requer tecnologia de gravação especial.

Design completo de PCB de alta potência

A tecnologia usada para tecelagem aqui também é bastante diferente daquela usada para outros PCBs, usando chapeamento de alta velocidade e gravação diferencial.

Ao revestir circuitos de cobre grossos, você pode continuar a aumentar a espessura da placa.Você também pode misturar cobre espesso com recursos padrão em uma única placa.Isso também é chamado de link de energia.Isto se traduzirá em muitas vantagens, incluindo um número reduzido de camadas.A energia também será distribuída de forma eficiente.

Isso também permitirá que circuitos de alta corrente e circuitos de controle sejam incorporados na placa.Além disso, também é fornecida uma estrutura de conselho simples.

2. Capacidade de carga atual e aumento de temperatura

Estime a corrente máxima que o traço pode transportar facilmente.Isso pode ser determinado encontrando um método que possa estimar o aumento de calor.Isso está relacionado à corrente que você aplica.

A situação ideal é atingir uma temperatura operacional estável, caso em que a taxa de aquecimento é igual à taxa de resfriamento.Quando você = seu circuito puder suportar temperaturas de até 100°C, você estará pronto para começar.

3. Força e capacidade de sobrevivência do conselho

Você pode escolher entre uma variedade de materiais dielétricos.Entre eles está o FR4, que tem temperatura operacional de até 130°C.Outro material dielétrico é a poliimida de alta temperatura, que pode operar em temperaturas de até 250°C.

Temperaturas mais altas exigem o uso de materiais especiais para que possam sobreviver a condições extremas.Existem vários métodos que podem ser usados ​​para testar e determinar a integridade térmica de um produto acabado.Um desses métodos é usar um teste de ciclo térmico.Ajuda a verificar a resistência do circuito durante a execução de um ciclo térmico ar-ar.Este ciclo é verificado de 25°C a 260°C.

O aumento da resistência pode levar à quebra da integridade elétrica através de rachaduras no circuito de cobre.Para este teste, certifique-se de usar uma corrente de 32 furos passantes revestidos.Isso porque eles são considerados o ponto mais fraco do circuito, principalmente quando são submetidos a estresse térmico.

Circuitos grossos de cobre geralmente reduzem ou eliminam as falhas inerentes a essas placas.Isto ocorre porque os circuitos de cobre tornam-se impermeáveis ​​durante as fases de estresse mecânico devido à ciclagem térmica.

4. Gerenciamento Térmico

O calor geralmente é gerado durante a operação de dispositivos eletrônicos e deve ser dissipado da fonte e irradiado para o ambiente externo.Se isso não for feito, o componente poderá superaquecer, resultando em falha.

O cobre pesado ajuda a reduzir o calor.Ele conduz o calor para longe do componente, o que reduz bastante a taxa de falhas.Use um dissipador de calor para obter uma dissipação de calor adequada da fonte de calor.O dissipador de calor também dissipará o calor da fonte onde o calor é gerado.Isso é feito conduzindo e dissipando o calor para o ambiente.

As conexões são feitas com vias de cobre para áreas de cobre descoberto em um lado da placa.Os dissipadores de calor clássicos podem ser colados à superfície base do cobre.Isto é conseguido com adesivos termicamente condutores.Em outros casos, são rebitados ou aparafusados.

Esses dissipadores de calor são geralmente feitos de cobre ou alumínio, e dissipadores de calor integrados são criados durante a fabricação de PCBs de alta potência.Isso não requer montagem adicional.A tecnologia Copper Circuit permite a adição de dissipadores de calor de cobre espessos a qualquer parte da superfície da placa.