Tänapäeva miniaturiseerimise ja intelligentsete elektroonikatoodete poole püüdlemisel kannab pealtnäha tavaline trükkplaat (PCB) kogu süsteemi elujõudu. Kui rakendused hüppavad mikroamper{1}}taseme signaalitöötluselt kilovatt{2}}võimsuse muundamisele, muutuvad tavalised PCB-d ebapiisavaks. Sellises olukorras on tugeva voolu-kandevõime ja suurepärase soojuse hajutusega paksudest vasest PCB-dest saanud suure-võimsusega ja suure töökindlusega disainide nurgakivi, mis on väidetavalt jõuelektroonika ajastu "tugev selgroog".
I. Tehniline sügavsukeldumine: mis on paksu vasest PCB?
Paks vasest PCB ei ole range määratlus, vaid pigem tavaline tööstustermin. Üldiselt määratletakse PCBd paksu vasena, kui välise vaskfooliumi paksus pärast söövitamist jõuab 3 untsi ruutjala kohta (ligikaudu 105 mikronit) või ületab selle. See väärtus on oluliselt kõrgem kui tavaliste PCBde 0,5-2 untsi. Selle peamised tehnilised omadused kajastuvad järgmistes aspektides:
Tootmise väljakutsed ja läbimurded: paksu vasest PCB-de valmistamine on traditsioonilistele protsessidele äärmine väljakutse.
Mustri söövitamine ja ühtlus: mitme untsi paksuste vasekihtide söövitamisel on peamiseks väljakutseks vertikaalsete külgseinte tagamine ning üle--- ja-söövitamise vältimine. See nõuab täpset söövituslahuse koostise juhtimist ja täiustatud seadmeid.
Lamineerimise usaldusväärsus: Paksud vasekihid hõivavad prepregi (PP) vooluruumi, mis võib kergesti viia ebapiisava vaigu täitmiseni, põhjustades delaminatsiooni või tühimikke. Seetõttu on kihtidevahelise adhesiooni tagamiseks vaja spetsiaalseid kõrge vaigusisaldusega PP-lehti, mitut lamineerimist või spetsiaalseid täitmisprotsesse.
Puurimine ja plaadistamine: paksude vasest aluspindade augud nõuavad galvaniseerimist piisava paksusega vasega, et kanda kihtide vahel suur vool. See seab äärmiselt kõrged nõudmised augu seina puhtusele ja aktiveerimisele, samuti plaatimislahenduse sügavplaadistamise võimele ja ühtlusele, et vältida "koeraluu" efekti (paks vask augusuudmes ja õhuke vask augus).
Peamised eelised: kahekordne võimsuse ja soojuse hajumine
Tugeva voolu kandmine: põhiprintsiibil, et juhi ristlõikepindala on võrdeline voolu-kandevõimega, tähendab paks vask väiksemat takistust ja väiksemat voolutihedust, mis võimaldab ohutult üle kanda kümneid või isegi sadu ampreid ulatuvaid kõrgeid voolusid, vähendades soojuse tekitamisest tulenevat energiakadu.
Suurepärane soojusjuhtimine: vask on suurepärane soojusjuht. Paks vasekiht toimib sisseehitatud -jahutusradiaatorina, mis juhib kiiresti toiteseadmete (nt MOSFET-id ja IGBT-d) tekitatud soojust ja hajutab selle ühtlaselt kogu plaadi pinnale. Korpuse või välise jahutusradiaatoriga ühendamisel väheneb oluliselt põhikomponentide ühendustemperatuur, mis parandab oluliselt toote töökindlust ja eluiga.
Suure{0}}tihedusega integreerimise lubamine: sellistes rakendustes nagu toitemoodulid, võimaldab paksu vase tehnoloogia integreerida kõrge-vooluteed, juhtahelad ja soojuse hajumise struktuurid samale PCB-le, asendades mõned mahukad kaablid ja eraldi jahutusradiaatorid, saavutades seeläbi süsteemi miniaturiseerimise ja kergendamise.
II. Turuülevaade: laiaulatuslikud väljavaated, mida juhib nõudlus
Nõudlus paksu vasest PCB-de järele kasvab kiiresti koos ülemaailmse energia ülemineku ja elektrifitseerimisega ning turu väljavaated on laiad ja seda juhivad mitmesugused tegurid.
Põhiturud:
Uus energia ja energiasalvestus: see on praegu paksu vasest PCBde suurim kasvutõukejõud. Fotogalvaanilised inverterid, tuuleturbiini muundurid ja akuhaldussüsteemid (BMS) ja energiasalvestussüsteemide (BESS) võimsuse muundamise süsteemid (PCS) nõuavad kõik väga suure võimsustiheduse käsitsemist, muutes paksu vasest PCB-d oluliseks põhikomponendiks.
Autoelektroonika: elektrisõidukite kasvav populaarsus on otseselt põhjustanud nõudluse paksu vasest PCB-de järele. Peamised komponendid, nagu põhiajami inverterid, sisseehitatud laadijad (OBC-d) ja DC-DC-muundurid (DC-DC-d), töötavad voolutasemel, mis ületab tunduvalt tavaliste sõidukite taseme, mistõttu on ohutu ja tõhusa töö tagamiseks vaja kasutada paksu vase tehnoloogiat.
Tööstuslikud juhtimis- ja toitesüsteemid: suure-võimsusega inverterid, servoajamid, katkematud toiteallikad (UPS) ning nutika võrgu ülekande- ja jaotusseadmed on stabiilse ja vastupidava väljundvõimsuse saavutamiseks pikka aega toetunud paksudele vasest PCB-dele.
Tehnoloogilise arengu suundumused:
Ülipaks ja ülipaks Spetsiaalsetes tööstusharudes ja raudteetransiidis hakatakse kasutama "Äärmiselt paksust vasest" ja "üli-paksust vasest" plaate, mille vase paksus ulatub 10 untsi või isegi üle 20 untsi.
Sisekihi paksuse vase ja plokkide sisestamise tehnoloogia: keerukamate soojusjuhtimise ja voolujaotuse nõuete täitmiseks on järk-järgult küpsemas tehnoloogia, mille eesmärk on asetada paksud vasekihid PCB-de sisekihtidele või manustada vaskplokke kindlatesse kohtadesse, pakkudes suuremat paindlikkust kolmemõõtmelises termilises disainis.
Materjaliuuendus: paksu vase põhjustatud suurte termiliste pingetega toimetulemiseks edeneb samaaegselt ka kõrgema klaasistumistemperatuuri (Tg), madalama soojuspaisumisteguri (CTE) ja parema kuumakindlusega alusmaterjalide uurimine ja kasutamine (nt keraamiline -täidisega PTFE ja suure jõudlusega epoksüvaigud).
III. Väljakutsed ja väljavaade
Vaatamata paljutõotavatele väljavaadetele seisab paksu vase PCB tööstus silmitsi ka selliste väljakutsetega nagu kõrged tootmiskulud, kõrged protsessitõkked ja raske saagikuse kontroll. See eeldab tootjatelt järjepidevat tehnoloogilise uurimis- ja arendustegevuse ning protsesside optimeerimisega tegelemist, mis tähendab ka seda, et valdkonnas on kõrged sisenemisbarjäärid, mis annab juhtivatele ettevõtetele olulise konkurentsieelise.
Tulevikku vaadates muutub 5G tugijaamade toiteallikate, andmekeskuste serverite toiteallikate, kiirlaadimisseadmete ja paljude teiste esilekerkivate suure võimsusega-rakenduste ilmumisega üha enam esile paksu vasest PCB-de strateegiline tähtsus energiavoo "kiirteena". Need ei ole enam lihtsalt ühendusmeedium; need on võtmeteguriks tervete elektrooniliste süsteemide võimsustiheduse, tõhususe ja töökindluse määramisel. Südamiku paksu vasest PCB tehnoloogia valdamine tähendab soodsa positsiooni kindlustamist jõudsalt areneval jõuelektroonika turul.