Papan litar bercetak tembaga berat(PCB) dari 2oz hingga 10oz dan ke atas telah menjadi penting dalam dunia elektronik hari ini yang menuntut ketumpatan kuasa dan kebolehpercayaan terma yang semakin meningkat. Ia digunakan dalam banyak kenderaan elektrik, tenaga boleh diperbaharui (RE) dan sistem elektronik kuasa (PE). Substrat berkuasa tinggi ini boleh menahan beban arus tinggi, memberikan sifat mekanikal yang lebih baik dalam aplikasi menanggung beban dan, disebabkan oleh pengurangan kehilangan rintangan, malah boleh menggantikan basbar yang rumit.
Namun, ciri-ciri bahan yang menjadikan kuprum berat sangat diingini untuk pengagihan kuasa menimbulkan cabaran teknikal yang ketara dalam proses hiliran.Teknologi Pemasangan Permukaan (SMT)danTeknologi Lubang Tembus (THT)proses pemasangan. Untuk beralih daripada tembaga standard 1oz kepada tembaga berat 2oz ke atas, perlu dilakukan perubahan asas pada parameter kimia, mekanikal dan terma tanpa menyebabkan kecacatan yang mahal.
Pengurusan Terma & Profil Reflow
Kesan Sink Haba Besar
Sifat terma merupakan cabaran utama dalam pemasangan. Ketebalan kuprum ialah faktor paling penting dalam meningkatkan kapasiti terma papan dengan ketara. Jejak kuprum tebal dan satah dalaman bertindak sebagai penyerap haba yang berkuasa dan dengan cepat mengalirkan haba daripada pad pematerian semasa operasi pematerian aliran semula. Pemanasan pad dan masa yang diperlukan tidak dapat dicapai melalui tetapan ketuhar aliran semula konvensional untuk mencapai suhu cecair 217°C bagi pateri bebas plumbum SAC305 arus perdana.
Sambungan Pateri Sejuk Teruk
Kekurangan pateri cair sentiasa mengakibatkan sambungan sejuk, masalah pembasahan serta rongga mikro dalaman dan kecacatan head-in-pillow. Kecacatan ini mengurangkan keupayaan pengaliran arus dan kekuatan struktur, serta menjadi bahaya senyap yang menyebabkan kegagalan peralatan semasa operasi arus tinggi.
Strategi Pengoptimuman Profil
Jurutera perlu membangunkan lengkung terma reflow tersuai untuk menangani isu ini. Masa rendaman yang lebih lama digunakan untuk memberikan keseimbangan haba yang seragam kepada bahagian kuprum tebal; kadar pemanasan sederhana digunakan untuk mengelakkan kerosakan pada bahagian elektronik sensitif haba. Bagi papan kuprum yang sangat tebal, sistem pra-pemanasan inframerah setempat tambahan atau sistem pematerian fasa wap telah digunakan untuk memastikan pemanasan seragam ke seluruh papan.
Topografi Topeng Solder dan Liputan Tidak Lengkap
Papan tembaga berat menghasilkan permukaan yang tidak rata, manakala PC standard menghasilkan permukaan licin untuk memudahkan penggunaan topeng pateri. Jejak tembaga pada substrat dielektrik sangat menonjol dan mempunyai dinding sisi menegak yang curam sebanyak 3oz atau 5oz.
Pencetakan topeng pateri boleh foto cecair tradisional sukar untuk melekat secara sekata pada tepi menegak. Dakwat salutan akan mengalir melalui bucu jejak yang tajam, mendedahkan kawasan kuprum atau menghasilkan salutan yang terlalu nipis. Percetakan skrin juga meninggalkan ruang udara di sebelah jejak tebal dan menyembunyikan rongga. Dalam langkah pendedahan dan pembangunan seterusnya, pendedahan cahaya ultraungu yang tidak mencukupi akan menyebabkan pemotongan bawah topeng, yang akan mengakibatkan keretakan, pengelupasan dan delaminasi di bawah suhu penyolderan semula yang tinggi. Pengeluar menggunakan pengimejan terus laser dan percetakan berbilang lapisan dengan dakwat percetakan yang dioptimumkan untuk mencapai liputan penebat yang stabil dan lengkap serta mengelakkan risiko arka elektrik.
Ketidakjajaran Komponen dan Kesan Batu Nisan
Ini kerana susun atur kuprum yang tidak seimbang disebabkan oleh reka bentuk pendawaian dan penempatan komponen mengakibatkan pembengkokan papan yang teruk. Pengembangan dan pengecutan struktur kuprum tebal adalah jauh lebih ketara berbanding bahan asas FR-4 atau poliimid. Dalam proses penekanan dan reflow, disebabkan oleh ketidakpadanan pekali pengembangan terma, wujud tegasan dalaman yang tinggi, yang menjejaskan kerataan papan. Mesin penempatan automatik tidak dapat mencapai kestabilan dalam penempatan komponen, lalu menyebabkan salah letak komponen dan litar terputus.
Ketidakseimbangan terma ialah satu lagi sebab berlakunya kegagalan tombstoning. Jika satu pad komponen disambungkan kepada satah kuasa kuprum tebal dan pad yang satu lagi disambungkan kepada talian kuasa nipis, talian nipis akan lebih cepat dipanaskan dan mencairkan pateri berbanding bahagian kuprum tebal. Tegangan permukaan pateri menjadi tidak sekata, menyebabkan komponen menjadi senget dan terangkat. Kegagalan pemasangan sedemikian boleh dikurangkan dengan berkesan melalui susun atur kuprum dummy yang rasional dan reka bentuk pelepasan terma piawai.
Reka Bentuk Stensil dan Pemendapan Pes Solder
Permukaan pes pateri tidak sekata dan mengandungi komponen besar dan kecil yang bercampur, menjadikan sukar untuk mencapai pemendapan pes pateri yang stabil. Walau bagaimanapun, stenil rata biasa tidak dapat dipadankan dengan rapat apabila terdapat turun naik pada permukaan stenil, kerana akan berlaku jambatan pateri dan kerosakan litar pintas semasa mencetak dengan pes tersebut.
Stensil bertingkat khas dan berjentera 3D digunakan untuk menyesuaikan pelbagai ketinggian permukaan, bagi memastikan kedudukan pencetakan pes yang tepat dan isipadu salutan yang sama. Rawatan kemasan permukaan nikel tanpa elektrik dengan rendaman emas dan rendaman perak juga meningkatkan kualiti pematerian pad bersaiz besar pada papan tembaga berat.
Cabaran Kebolehpercayaan SMT dan Lubang Berplated Automatik
Semakin berat dan tebal papan kuprum berat itu, semakin sukar untuk mengendalikan peralatan pemasangan automatik, dan ia akan menyebabkan getaran pada pengangkut, pengurangan kecekapan penyerapan vakum serta pengecaman kedudukan yang tidak tepat yang disebabkan oleh ubah bentuk setempat pada papan tersebut.
Sementara itu, lapisan kuprum tebal memberikan tekanan terma dan mekanikal yang sangat tinggi pada lubang bersepuh tembus dan via. Retakan pada dinding lubang dan kerosakan pada resin akibat pengecutan dan pengelupasan selepas perubahan suhu berulang berpunca daripada perbezaan kadar pengembangan antara dinding tiub kuprum dan resin di sekelilingnya. Bahan asas Tg tinggi dengan pengembangan rendah serta reka bentuk via nisbah aspek rendah dan susunan via terma terisi digunakan untuk mengekalkan ketahanan struktur.
Pembentukan Fillet Pateri Lubang Tembus
Penyambung lubang tembus dan palang bas (busbar) masih digunakan secara meluas dalam produk elektronik berkuasa tinggi untuk melindungi daripada getaran dan arus tinggi. Pelesapan haba yang tidak sekata menjadikan keperluan pengisian pateri menegak piawai sukar dipenuhi. Lapisan dalaman tembaga tebal mengalirkan haba dengan cepat semasa pematerian gelombang dan terpilih, menyebabkan pateri cair mengeras di pertengahan lubang. Sambungan yang tidak terisi tidak akan menghasilkan fillet pateri yang baik. Peningkatan masa pemanasan, peningkatan suhu pateri dan peningkatan pra-pemanasan membantu kesan pengisian, tetapi mempunyai pertukaran dengan peningkatan risiko pengelupasan papan dan kerosakan terlalu panas pada komponen.
Mencapai Keunggulan Pemasangan dengan PCBCart
Pembuatan dan pemasangan PCB tembaga berat 2oz+ memerlukan rakan pemasangan yang mempunyai pengetahuan bahan, peralatan pemprofilan terma tercanggih dan keupayaan pemeriksaan yang luar biasa.
PCBCart ialah sebuah syarikat perkhidmatan pemasangan dan pembuatan PCB turnkey penuh terkemuka dengan keupayaan kejuruteraan dan peralatan terkini untuk mengendalikan projek tembaga berat. Sama ada analisis Reka Bentuk untuk Kebolehbuatan (DFM) di peringkat awal, bagi pelepasan haba terbaik, pengimbangan tembaga ataupelarasan stensil, pemasangan SMT berketepatan tinggi atau pemeriksaan optik automatik, atau pengesahan dengan analisis sinar-X, PCBCart memastikan hasil pengeluaran maksimum dan kebolehpercayaan terbukti di lapangan. Bekerjasama dengan PCBCart untuk beralih dengan lancar elektronik berkuasa tinggi anda daripada reka bentuk konseptual kepada pengeluaran volum yang sempurna.
Sumber yang Berguna
•Proses Pembuatan PCB Panduan Langkah demi Langkah
•Proses Pemasangan Papan Litar Bercetak
•Keperluan Fail Reka Bentuk PCB untuk Sebut Harga dan Pengeluaran Pemasangan PCB Pantas
•Cara Menilai Pengeluar PCB atau Perakit PCB
•Perbandingan antara Pateri Gelombang dan Pateri Aliran Balik
