Indice dei contenuti
Che cos'è il PCB di rame pesante?
Vantaggi del PCB in rame pesante
Gestione di correnti più elevate
Migliore dissipazione del calore
Durata di vita prolungata
Considerazioni sulla progettazione di PCB in rame pesante
Spessore del rame
Per avere un'idea più chiara di come lo spessore del rame influisca sul progetto, la tabella seguente illustra il rapporto tra lo spessore del rame e la larghezza minima della traccia e la capacità massima di corrente. Le cifre riportate in questa tabella sono linee guida generali che gli ingegneri utilizzano per determinare la larghezza delle tracce per un determinato spessore di rame, al fine di trasportare in sicurezza una specifica quantità di corrente:
|
Spessore del rame (oz/ft²) |
Larghezza minima della traccia (mm) |
Capacità di corrente massima (Ampere) |
|
4 oz |
1.5 |
10 |
|
6 oz |
2.0 |
15 |
|
10 oz |
3.0 |
25 |
|
20 oz |
5.0 |
50 |
Come mostrato nella tabella, uno strato di rame di 4 once richiede una larghezza minima della traccia di 1,5 mm per gestire 10 ampere, mentre uno strato di 20 once, molto più spesso, necessita di una traccia di 5,0 mm di larghezza per gestire in modo sicuro 50 ampere. Questo esempio evidenzia quanto sia importante regolare la larghezza delle tracce in base allo spessore del rame per garantire che la scheda funzioni in modo efficiente e sicuro in condizioni di alta potenza.
Gestione termica
Nelle applicazioni elettroniche ad alta potenza, i circuiti stampati in rame spesso presentano temperature operative elevate a causa delle grandi correnti che conducono. In particolare, queste schede sono caratterizzate da più rame strati che può intrinsecamente aiutare a dissipare il calore, ma non è sufficiente a prevenire l'insorgere di temperature elevate. Sono necessarie altre misure per aiutare il PCB a funzionare in modo ottimale e sicuro, senza surriscaldarsi o danneggiarsi.
Viali termici
Il flusso di calore può essere ben controllato in un PCB in rame pesante; uno dei modi migliori è l'uso di vias termici. Si tratta di piccoli Fori passanti che sono realizzati in rame nella PCB; hanno la funzione di trasferire il calore da alta potenza aree a densità elevata, come i componenti di potenza, ad altri piani o strati dissimili o addirittura a un dissipatore di calore. Allontanando il calore da oggetti delicati, il I vialetti termici non permettono ai singoli punti di riscaldarsi troppo e, al contrario, dissipano molto meglio il calore intorno al rame..
Dissipatori di calore e pastiglie
L'inserimento di dissipatori di calore o pad termici è un'altra parte vitale dell'agenda quando si tratta di problemi termici. I dissipatori di calore sono pezzi metallici montati meccanicamente sullo strato esterno del PCB per trasferire il calore da dispositivi come transistor di potenza o regolatori di tensione. Le pellicole riscaldanti, invece, sono tipicamente posizionate sotto questi componenti per una migliore dissipazione del calore verso il PCB o un raffreddatore esterno. Complessivamente, garantiscono che i componenti importanti si trovino alla temperatura operativa consentita anche in presenza di un maggiore carico elettrico.
Placcatura e incisione
Il processo di fabbricazione dei PCB in rame pesante è leggermente diverso da quello dei normali PCB con forme di rame semplici. I fogli di rame spessi richiedono approcci aggressivi all'incisione per creare piccoli elementi senza sotto-incidere le tracce. Nella maggior parte dei casi, sono necessari diversi cicli di placcatura per ottenere lo spessore di rame necessario sul componente.
- Placcatura: I layout di rame denso possono richiedono diversi cicli di incisione per depositare lo spessore di rame appropriato.
- Incisione: Tecniche vintage di incisione sono necessari per realizzare tracce pulite, soprattutto perché lo spessore del rame rende più difficile l'incisione.
Via Design
Vias sono essenziali in qualsiasi PCB, ma nei progetti in rame pesante, la loro capacità di trasportare corrente e dissipare calore diventa ancora più critica. Spesso sono necessari vias più grandi o multipli per gestire i maggiori carichi elettrici e termici.
Resistenza meccanica
I circuiti stampati in rame pesante sono realizzati per resistere a situazioni difficili, come gli urti meccanici, le vibrazioni e le fluttuazioni di temperatura. Lo spessore degli strati di rame in una scheda a strati renderà sempre la scheda robusta, ma si deve comunque prestare molta attenzione durante la progettazione della scheda in modo che i componenti non si spostino o si danneggino durante l'uso.
Tuttavia, nelle zone del PCB in cui il circuito potrebbe essere sottoposto a stress fisico come la flessione o la vibrazione, allora le tracce dei conduttori devono essere più larghe e più spesse. In questo modo si evita che i vias e le tracce si rompano o si danneggino in futuro, assicurando così che la scheda sia ancora affidabile anche in ambienti molto distruttivi.
Alloggiamenti che possono essere sollecitati fisicamente durante il funzionamento, ad esempio componenti di potenza o connettori, richiedono giunzioni a saldare con sezioni trasversali maggiori. In questo modo si garantisce che le interconnessioni dei componenti rimangano correttamente saldate sul PCB, soprattutto in presenza di condizioni rigorose e ottenute con vibrazioni o urti meccanici. Successivamente, si deve notare che è necessario posizionare e rinforzare in modo appropriato le regioni chiave della tavola.Il PCB in rame pesante può essere affidabile dal punto di vista meccanico e resistere a campagne dinamiche.
Applicazione del PCB in rame pesante
I PCB pesanti a base di rame sono utilizzati in applicazioni che richiedono una maggiore capacità di trasporto della potenza e la capacità di resistere a condizioni difficili come le alte temperature e le vibrazioni. Ecco alcuni dei settori industriali più comuni in cui vengono utilizzati:
Elettronica di potenza
I PCB ad alto contenuto di rame sono utilizzati negli alimentatori, negli inverter e nei convertitori perché il controllo di grandi correnti e la capacità di disperdere efficacemente il calore sono fattori significativi necessari per la funzionalità e l'affidabilità dei PCB.
Industria automobilistica
Energia solare ed energie rinnovabili
Questi circuiti stampati sono utilizzati nei sistemi di energia solare e nei controllori e inverter dei pannelli solari, dove la capacità di gestire la corrente e di dissipare il calore è efficiente.
Sistemi di controllo industriale
Militare e aerospaziale
Rimangono ideali per le industrie della difesa e dell'aerospazio, perché offrono prestazioni eccellenti in condizioni ambientali difficili e con correnti diverse, richieste dal settore e dalle sollecitazioni meccaniche che si verificano nei due settori.
Conclusione
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