Ventajas y proceso de fabricación de PCB de cobre pesado

/en /por

Los PCB son componentes indispensables en los dispositivos electrónicos modernos. Entre ellos, PCB de cobre pesado, un tipo especializado de placa de circuito, cuentan con características de rendimiento y escenarios de aplicación únicos. Este artículo proporciona una exploración en profundidad de la definición., ventajas, proceso de fabricación, y desafíos de los PCB de cobre pesados.

¿Qué es una PCB de cobre pesado??

A PCB de cobre pesado se refiere a una placa de circuito impreso que presenta una capa de cobre significativamente más gruesa como capa conductora durante la producción.. Típicamente, La capa de cobre en los PCB estándar varía desde 1 onz (aproximadamente 35 micras) a 2 onz (aproximadamente 70 micras). En contraste, Los PCB de cobre pesado presentan capas de cobre que superan con creces este rango, a menudo alcanzando 4 onz (aproximadamente 140 micras) o más. Este diseño mejora la conductividad de la PCB., capacidad de carga de corriente, y rendimiento térmico.

Ventajas de la PCB de cobre pesado

  • Excelente conductividad térmica
    La capa de cobre más gruesa disipa eficazmente el calor., mejorando el rendimiento térmico. Esto reduce la expansión de PCB inducida por la temperatura., mejorando la confiabilidad de la placa.

  • Fiabilidad mejorada de los componentes
    Los PCB de cobre pesado ofrecen una capacidad superior de transporte de corriente, Minimizar el riesgo de agotamiento o concentración de calor localizada.. Esto mejora significativamente la confiabilidad de los componentes electrónicos..

  • Mayor resistencia mecánica
    El mayor espesor de la capa de cobre confiere mayor resistencia mecánica.. En entornos exigentes, tales como aquellos que involucran alta vibración o impacto, Los PCB de cobre pesado proporcionan una resistencia mejorada al estrés mecánico, Proteger los componentes electrónicos de daños..

  • Rendimiento de transmisión de señal mejorado
    La gruesa capa de cobre reduce la pérdida de transmisión de señal y la diafonía.. Para circuitos de alta frecuencia y microondas., Los PCB de cobre pesado ofrecen baja impedancia y baja pérdida, Mejorar la calidad de transmisión de la señal y ampliar las distancias de transmisión..

Cómo estimar el espesor de cobre requerido para los PCB

El cuadro conservador IPC-2152 proporciona una referencia confiable para determinar Diseño de PCB parámetros. Su importancia radica en su capacidad para dar cuenta de varios factores., incluyendo conductores internos y externos, materiales de PCB, espesor del tablero, y condiciones ambientales como el aire (excluyendo escenarios de vacío). Los valores derivados de este gráfico son altamente confiables., Garantizar la aplicabilidad en todos los entornos sin vacío sin considerar variables adicionales..

Cuando los ingenieros diseñan PCB utilizando el cuadro conservador, Es posible que los diseños resultantes no siempre optimicen el costo o el área, pero cumplirán de manera confiable los requisitos de transporte de corriente y aumento de temperatura..

Gráfico conservador IPC-2152

Usando el gráfico conservador IPC-2152

Los ingenieros pueden consultar el cuadro conservador IPC-2152 para calcular el ancho de la traza y determinar el espesor de cobre apropiado..

  1. Ejemplo con un ancho de traza de 140 mil:

    • Siguiendo la flecha roja, para un ancho de traza de 140 mil y un espesor de cobre de 1 onz, Ubique verticalmente el requisito de aumento de temperatura de 10°C..
    • De eso, rastrear hasta el eje y para encontrar la corriente máxima permitida correspondiente de 2,75 A.

  2. Ejemplo para conducir corriente de 1A:

    • Usando la flecha naranja, si el conductor de la PCB necesita transportar 1 A de corriente con un aumento de temperatura objetivo de 30 °C, localizar el ancho de traza requerido para diferentes espesores de cobre.
    • Para un espesor de cobre de 0.5 onz, el ancho de traza requerido es 40 mil.

Siguiendo estas pautas, Los ingenieros pueden estimar con precisión el espesor del cobre y el ancho de la traza necesarios para requisitos térmicos y de corriente específicos..

Proceso de fabricación de PCB de cobre pesado

  • Preparación de materiales
    Esto incluye materiales esenciales como sustratos de PCB., lámina de cobre, película revestida de cobre, y tinta de imprenta.

  • Organización
    El sustrato se mecaniza o se estampa para cumplir con las dimensiones y formas requeridas del producto..

  • Perforación
    Se utilizan herramientas como perforadoras para crear orificios en la PCB para el montaje de componentes y conexiones de circuitos..

  • Revestimiento
    Se aplica una capa de película revestida de cobre a la superficie de la PCB para proteger la lámina de cobre y las almohadillas..

  • Cobrizado químico
    El revestimiento químico aumenta el espesor de la lámina de cobre., mejorando la conductividad de la placa.

  • Imagen de patrones
    Los patrones y el texto se imprimen en la PCB mediante técnicas como la impresión con tinta o la transferencia térmica..

  • Tratamiento superficial
    La superficie está tratada para mejorar la soldabilidad y la resistencia a la corrosión..

  • Corte
    El tablero se corta en unidades individuales de dimensiones específicas para su montaje y uso..

Cómo abordar los desafíos de la producción de PCB de cobre pesado

Debido al espesor del cobre., La fabricación de PCB de cobre pesado implica importantes desafíos.. LSTPCB ha desarrollado una línea de producción dedicada a abordar sistemáticamente estos problemas..

1. Aguafuerte

  • El cobre grueso aumenta la dificultad del intercambio químico y del grabado lateral..
  • La solución implica múltiples procesos de grabado rápidos y factores de compensación de grabado más altos para mitigar los problemas de grabado lateral..
  • LSTPCB ha personalizado una línea de grabado DES diseñada para cobre grueso, permitiendo grabar en una sola pasada hasta 6 onzas de cobre.

Línea DES dedicada de cobre grueso

2. Laminación

  • Los espacios profundos entre los circuitos requieren el uso de múltiples láminas preimpregnadas con excelentes características de flujo para garantizar un llenado suficiente de resina..
  • Se añaden remaches para mejorar la fijación de los tableros centrales., reducir los riesgos de deslizamiento.
  • El cobre más grueso reduce la velocidad de calentamiento durante la laminación, Requiere fases prolongadas de alta temperatura para un curado efectivo..
  • LSTPCB emplea líneas de laminación multicapa totalmente automatizadas y soluciones especializadas de oxidación marrón de Burkle.. Su integración Mass LAM y Pin LAM admite la producción de PCB de cobre pesado con hasta 50 capas.

Prensa Burkle

3. Perforación

  • Para tableros más gruesos que 2.0 mm, Se utiliza perforación segmentada para facilitar el proceso..
  • Parámetros como las velocidades de avance y retracción se ajustan para optimizar la calidad de la perforación y evitar el agrietamiento de la almohadilla causado por un impacto excesivo..

4. Impresión de máscara de soldadura

  • Los espacios profundos y las diferencias de altura entre el cobre y el sustrato pueden provocar problemas como el flujo de tinta., espesor de recubrimiento insuficiente, líneas de circuito rojo, poros, y burbujas.
  • Estos problemas se resuelven diluyendo la viscosidad de la tinta y aplicando múltiples pasadas de impresión..
  • LSTPCB utiliza una línea automatizada de pulverización de máscara de soldadura con pretratamiento, pulverización de doble cara, precocido, y tecnología en línea completamente automática. Sus boquillas de alta presión y tintas de marca de alta viscosidad permiten pulverizar en una sola pasada hasta 4 onzas de cobre, asegurando un espesor de recubrimiento uniforme y una excelente soldabilidad.

Línea de pulverización de máscara de soldadura completamente automática

Conclusión

PCB de cobre pesado, como un tipo especializado de placa de circuito impreso, Destaca con una conductividad superior., alta capacidad de transporte de corriente, y rendimiento térmico excepcional. Son ampliamente utilizados en electrónica de alta potencia., control industrial, y campos de energías renovables. Con avances en tecnología y crecimiento de la industria., Se espera que los PCB de cobre pesado encuentren aplicaciones aún más amplias, desempeñando un papel fundamental en el desarrollo de los dispositivos electrónicos modernos.