Avantages et processus de fabrication des PCB en cuivre lourd

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Les PCB sont des composants indispensables dans les appareils électroniques modernes. Parmi eux, PCB en cuivre lourd, un type spécialisé de circuit imprimé, présentent des caractéristiques de performance et des scénarios d'application uniques. Cet article propose une exploration approfondie de la définition, avantages, processus de fabrication, et les défis des PCB en cuivre lourd.

Qu'est-ce qu'un PCB en cuivre lourd?

UN PCB en cuivre lourd fait référence à une carte de circuit imprimé comportant une couche de cuivre nettement plus épaisse comme couche conductrice pendant la production. Typiquement, la couche de cuivre dans les PCB standards varie de 1 oz (environ 35 microns) à 2 oz (environ 70 microns). En revanche, les PCB en cuivre lourd comportent des couches de cuivre dépassant de loin cette plage, atteignant souvent 4 oz (environ 140 microns) ou plus. Cette conception améliore la conductivité du PCB, capacité de transport de courant, et performances thermiques.

Avantages des PCB en cuivre lourd

  • Excellente conductivité thermique
    La couche de cuivre plus épaisse dissipe efficacement la chaleur, amélioration des performances thermiques. Cela réduit l'expansion des PCB induite par la température, améliorer la fiabilité du tableau.

  • Fiabilité améliorée des composants
    Les PCB en cuivre lourd offrent une capacité de transport de courant supérieure, minimiser le risque d’épuisement professionnel ou de concentration de chaleur localisée. Cela améliore considérablement la fiabilité des composants électroniques.

  • Résistance mécanique accrue
    La plus grande épaisseur de la couche de cuivre confère une résistance mécanique plus élevée. Dans des environnements exigeants, tels que ceux impliquant des vibrations ou des impacts élevés, les PCB en cuivre lourd offrent une meilleure résistance aux contraintes mécaniques, protéger les composants électroniques contre les dommages.

  • Performances de transmission du signal améliorées
    L'épaisse couche de cuivre réduit la perte de transmission du signal et la diaphonie. Pour circuits haute fréquence et micro-ondes, les PCB en cuivre lourd offrent une faible impédance et de faibles pertes, améliorer la qualité de transmission du signal et étendre les distances de transmission.

Comment estimer l'épaisseur de cuivre requise pour les PCB

Le tableau conservateur IPC-2152 fournit une référence fiable pour déterminer Conception de PCB paramètres. Son importance réside dans sa capacité à prendre en compte divers facteurs, y compris les conducteurs internes et externes, Matériaux PCB, épaisseur du panneau, et les conditions environnementales telles que l'air (hors scénarios de vide). Les valeurs dérivées de ce graphique sont très fiables, garantir l'applicabilité dans tous les environnements sans vide sans prendre en compte de variables supplémentaires.

Quand les ingénieurs conçoivent des PCB en utilisant le tableau conservateur, les conceptions résultantes n'optimisent pas toujours le coût ou la surface, mais répondront de manière fiable aux exigences de transport de courant et d'augmentation de la température.

Graphique conservateur IPC-2152

Utilisation du graphique conservateur IPC-2152

Les ingénieurs peuvent consulter le tableau conservateur IPC-2152 pour calculer la largeur des traces et déterminer l'épaisseur de cuivre appropriée..

  1. Exemple avec une largeur de trace de 140 mil:

    • En suivant la flèche rouge, pour une largeur de trace de 140 mil et une épaisseur de cuivre de 1 oz, situer verticalement l'exigence d'échauffement de 10°C.
    • De là, remontez à l'axe y pour trouver le courant maximum autorisé correspondant de 2,75 A..

  2. Exemple de conduite de courant 1A:

    • Utiliser la flèche orange, si le conducteur du PCB doit transporter 1A de courant avec une élévation de température cible de 30°C, localiser la largeur de trace requise pour différentes épaisseurs de cuivre.
    • Pour une épaisseur de cuivre de 0.5 oz, la largeur de trace requise est 40 mil.

En suivant ces directives, les ingénieurs peuvent estimer avec précision l'épaisseur du cuivre et la largeur de trace nécessaires pour répondre à des exigences de courant et thermiques spécifiques.

Processus de fabrication de PCB en cuivre lourd

  • Préparation du matériel
    Cela inclut les matériaux essentiels tels que les substrats PCB, feuille de cuivre, film cuivré, et encre d'imprimerie.

  • Façonner
    Le substrat est usiné ou embouti pour répondre aux dimensions et formes requises du produit.

  • Forage
    Des outils tels que des perceuses sont utilisés pour créer des trous sur le PCB pour le montage des composants et les connexions de circuits..

  • Revêtement
    Une couche de film cuivré est appliquée sur la surface du PCB pour protéger la feuille de cuivre et les plots..

  • Cuivre chimique
    Le placage chimique augmente l'épaisseur de la feuille de cuivre, améliorer la conductivité du tableau.

  • Imagerie de motifs
    Les motifs et le texte sont imprimés sur le PCB à l'aide de techniques telles que l'impression à l'encre ou le transfert thermique..

  • Traitement de surface
    La surface est traitée pour améliorer la soudabilité et la résistance à la corrosion.

  • Coupe
    La planche est découpée en unités individuelles de dimensions spécifiées pour l'assemblage et l'utilisation..

Comment relever les défis de la production de PCB en cuivre lourd

En raison de l'épaisseur du cuivre, la fabrication de PCB en cuivre lourd implique des défis importants. LSTPCB a développé une ligne de production dédiée pour répondre systématiquement à ces problématiques.

1. Gravure

  • Le cuivre épais augmente la difficulté des échanges chimiques et de la gravure latérale.
  • La solution implique plusieurs processus de gravure rapides et des facteurs de compensation de gravure plus élevés pour atténuer les problèmes de gravure secondaire..
  • LSTPCB a personnalisé une ligne de gravure DES conçue pour le cuivre épais, permettant une gravure en un seul passage jusqu'à 6 once de cuivre.

Ligne DES dédiée en cuivre épais

2. Laminage

  • Les espaces profonds entre les circuits nécessitent l'utilisation de plusieurs feuilles préimprégnées présentant d'excellentes caractéristiques d'écoulement pour garantir un remplissage suffisant en résine..
  • Des rivets sont ajoutés pour améliorer la fixation des panneaux centraux, réduire les risques de glissement.
  • Un cuivre plus épais ralentit les taux de chauffage lors du laminage, nécessitant des phases prolongées à haute température pour un durcissement efficace.
  • LSTPCB utilise les lignes de laminage multicouche entièrement automatisées de Burkle et les solutions spécialisées d'oxydation brune. Leur intégration Mass LAM et Pin LAM prend en charge la production de PCB en cuivre lourd avec jusqu'à 50 couches.

Presse Burkle

3. Forage

  • Pour les planches plus épaisses que 2.0 MM, le forage segmenté est utilisé pour faciliter le processus.
  • Les paramètres tels que les vitesses d'avance et de retrait sont ajustés pour optimiser la qualité du foret et éviter les fissures des tampons causées par un impact excessif..

4. Impression de masque de soudure

  • Des espaces profonds et des différences de hauteur entre le cuivre et le substrat peuvent entraîner des problèmes tels que le débit d'encre., épaisseur de revêtement insuffisante, lignes de circuit rouges, trous d'épingle, et des bulles.
  • Ces problèmes sont résolus en diminuant la viscosité de l'encre et en appliquant plusieurs passes d'impression..
  • LSTPCB utilise une ligne de pulvérisation de masque de soudure automatisée avec prétraitement, pulvérisation double face, pré-cuisson, et technologie en ligne entièrement automatique. Leurs buses haute pression et leurs encres de marque à haute viscosité permettent une pulvérisation en un seul passage jusqu'à 4 once de cuivre, assurant une épaisseur de revêtement uniforme et une excellente soudabilité.

Ligne de pulvérisation de masques de soudure entièrement automatique

Conclusion

PCB en cuivre lourd, en tant que type spécialisé de carte de circuit imprimé, démarquez-vous par une conductivité supérieure, capacité de transport de courant élevée, et des performances thermiques exceptionnelles. Ils sont largement utilisés dans l’électronique de haute puissance, contrôle industriel, et les domaines des énergies renouvelables. Avec les progrès technologiques et la croissance de l’industrie, les PCB en cuivre lourd devraient trouver des applications encore plus larges, jouer un rôle central dans le développement d’appareils électroniques modernes.