PCB en cuivre lourd et PCB unilatéral: tout savoir sur eux

Introduction au PCB en cuivre lourd et au PCB unilatéral

Lorsque vous utilisez des PCB en cuivre lourds et des PCB unilatéraux dans la fabrication et la conception de PCB, vous pouvez obtenir une fiabilité maximale. Après tout, la tendance croissante des cartes de circuits imprimés en cuivre lourd est la nouvelle norme pour plusieurs industries. La raison en est que les PCB en cuivre lourd offrent un certain nombre d'avantages, notamment la fiabilité, la robustesse et l'efficacité.

L'électronique moderne peut vraiment bénéficier de ces étonnantes cartes de circuits imprimés. Au cas où vous ne seriez pas familier avec ce type particulier de circuits imprimés, dans cet article de blog, nous en parlerons en détail.

PCB en cuivre lourd et PCB unilatéral

Le PCB en cuivre lourd est la carte imprimée moderne offrant plusieurs avantages. Avant, nous passons à une introduction détaillée du PCB en cuivre lourd, nous allons nous concentrer sur les bases, c'est-à-dire un PCB unilatéral.

Qu'est-ce qu'une carte de circuit imprimé unilatérale?

Vous devez utiliser des cartes de circuits imprimés à une seule couche pour les conceptions à faible densité. Comme ils manquent de complexité et d'efficacité. Avec leur seule couche de matériau conducteur, ils existent depuis longtemps. Il semble que le premier circuit imprimé unilatéral ait vu le jour dans les années 1950.

Depuis lors, ils ont dominé sans effort le marché et sont devenus une partie intégrante de toute l'électronique. L'avantage de ces cartes est qu'elles sont non seulement faciles à concevoir, mais elles sont également très rentables et simples pour le fabricant.

Comme ils sont rentables, les fabricants préfèrent donc les développer en grand nombre.

Fabrication de circuits imprimés unilatéraux

Puisqu'il s'agit d'un PCB monocouche, il ne contient donc qu'une seule couche de matériau thermoconducteur. Ce matériau est également un diélectrique électriquement isolant. Il a une stratification de cuivre, et enfin une application de masque de soudure par-dessus tout.

Avantages d'un circuit imprimé unilatéral

Même s'il est efficace, il a une faible probabilité d'erreurs en matière de fabrication.

Ils sont rentables, en particulier lorsque vous prévoyez de les fabriquer en grandes quantités.

Ils sont excellents pour les équipements nécessitant une faible intensité.

Populaire, facile à comprendre et fabricant.

PCB en cuivre lourd: ce que vous devez savoir

Même maintenant, la plupart des cartes de circuits imprimés disponibles dans le commerce sont développées pour des applications à faible puissance. Ces cartes imprimées ont des traces de cuivre fabriquées à partir d'un cuivre pesant entre ½ oz / pi2 et 3 oz / pi2.

Au contraire, dans le cas du circuit en cuivre lourd, le poids du cuivre augmente considérablement. Maintenant, le fabricant utilise du cuivre pesant entre 4 et 20 oz / pi2. Il est possible d'utiliser un poids de cuivre supérieur à 20 et jusqu'à 200 oz / pi2.

Cependant, vous les appelleriez les cartes de circuits imprimés Extreme Copper.

Cuivre lourd: construction

La construction de PCB en cuivre lourd offre à la carte un certain nombre d'avantages. Ci-dessous, nous avons répertorié certains de ces avantages.

• Les planches ont une endurance accrue en ce qui concerne les contraintes thermiques.
• Améliore la capacité de charge actuelle.
• Augmentez la résistance mécanique dans les trous PTH ainsi que sur les sites de connecteurs.
• La carte est capable d'explorer tout le potentiel du matériau exotique tel que la température élevée sans provoquer de panne de circuit.
• Les cartes imprimées sont petites, car il est possible d'incorporer la même couche de circuit en utilisant plusieurs poids de cuivre.
• Un courant fort est effectué à travers la carte à l'aide de vias fortement cuivrés. Ainsi, permettre un meilleur processus de dissipation thermique. La chaleur est transmise sans effort au radiateur externe.
• Les dissipateurs thermiques sont plaqués directement sur la surface de la carte à l'aide d'avions en cuivre de 120 oz.
• Il existe des transformateurs plans à haute densité de puissance présents sur la carte de circuit imprimé.

Construction de PCB en cuivre lourd et de PCB unilatéral

Voici le bref processus de construction du PCB en cuivre lourd et du PCB simple face.

Les fabricants utilisent la combinaison de procédés de placage de cuivre et de gravure, quel que soit le type de PCB, c'est-à-dire monocouche, double couche ou multicouche. Les fines feuilles de feuille de cuivre sont les couches du circuit. Ils ne sont généralement pas plus épais que 2 oz / pi2.

Il est possible d'avoir une couche aussi mince que 0,5 oz / pi2. Les fabricants graveraient ces feuilles pour se débarrasser du cuivre indésirable. Ensuite, ajoutez de l'épaisseur de cuivre aux traces, aux plans, aux trous plaqués et aux tampons que les feuilles sont plaquées.

Ils laminent ensuite l'ensemble du circuit pour qu'il sorte en un seul paquet complet. Pour les processus de stratification, les fabricants utilisent un certain nombre de substrats différents. Cependant, FR4 est le substrat à base d'époxy le plus courant. Ils utilisent même parfois du polyimide comme substrat.

Les cartes de circuits imprimés en cuivre lourd ont le même processus de production que les autres cartes. Ils utilisent des techniques de placage et de gravure spécialisées telles que la gravure différentielle ou le placage à étapes élevées. Auparavant, pour la formation d'éléments en cuivre, les fabricants avaient l'habitude de graver des panneaux stratifiés épais revêtus de cuivre.

Cependant, cela provoquerait un dégagement inacceptable et des traces de parois latérales inégales. Cependant, avec les progrès technologiques, les fabricants utilisent maintenant une combinaison de gravure et de placage pour la formation d'éléments de cuivre lourds. Par conséquent, les panneaux ont maintenant des parois latérales droites et contre-dépouillées négligeables.

Placage de cuivre lourd

En raison du placage des cartes de circuits imprimés en cuivre épais, il est possible d'augmenter l'épaisseur du cuivre dans les parois latérales des vias et les trous plaqués. Le mélange de fonctionnalités standard avec du cuivre lourd est devenu une possibilité sur une seule carte. Ceci est connu sous le nom de PowerLink.

Certains des principaux avantages comprennent des empreintes plus petites, une distribution d'énergie à faible impédance et des économies de coûts potentielles. Normalement, les fabricants utilisent des cartes séparées pour la production des circuits à courant élevé avec d'autres circuits de commande.

Avec un placage de cuivre lourd, il est maintenant possible d'intégrer des circuits de contrôle avec les circuits à courant élevé pour profiter d'une structure de carte simple mais très dense. Il est également possible de connecter les fonctions lourdes en cuivre à des circuits standard.

Les caractéristiques standard et le cuivre lourd peuvent être facilement placés sur la carte avec une restriction minimale, permettant ainsi au fabricant et au concepteur de discuter des capacités de fabrication ainsi que de la tolérance avant la conception finale.

Augmentation de la température et capacité de charge actuelle

La capacité de transport de courant du circuit en cuivre dépend grandement de la quantité de chaleur qu'un projet peut supporter. Après tout, il existe un lien entre le flux de courant et l'augmentation du niveau de chaleur. Lorsque le courant circule le long de la trace, il y a une perte de puissance, cela conduit alors à un échauffement localisé.

Pour le refroidissement, les traces utilisent le processus de conduction avec la convection. La conduction est avec les composants voisins et la convection est dans l'environnement. Ainsi, pour calculer la bonne distance de trace, vous devez estimer la chaleur qui augmenterait en raison du courant appliqué.

Pour une situation parfaite, vous devez atteindre une situation idéale. Cela signifie que la vitesse de refroidissement doit être égale à la vitesse de chauffage. Il existe une formule que vous pouvez utiliser dans ce cas.

IPC-2221A, capacité actuelle de la voie externe: I = .048 * DT (.44) * (W * Th) (. 725).

DT: augmentation de la température

I: Ampères

W: Largeur de la trace mil

Th: épaisseur de la trace mil

REMARQUE: Dérez les traces internes de 50% pour le même degré de chauffage.

Utilisez la formule IPC ci-dessus et vous serez en mesure de générer la capacité de charge actuelle des traces numériques qui ont différentes sections transversales, cependant, il y a une augmentation de la température de 20 degrés.

Survivabilité et force du circuit imprimé

Gestion de la chaleur

Étant donné que les ingénieurs et les développeurs travaillent dur pour obtenir des performances et une valeur maximales de leurs équipements, ils exercent de plus en plus de pression sur les circuits. Les circuits imprimés deviennent très complexes et denses.

La nécessité d'utiliser efficacement l'énergie, de miniaturiser les composants et de répondre aux exigences de courant élevé rend la gestion thermique impérative. Les fabricants doivent contrôler les pertes sous forme de santé. Ils doivent générer des opérations électroniques capables de dissiper la chaleur de manière efficace.

L'avantage des circuits imprimés en cuivre lourds est qu'ils sont de très bons dissipateurs de chaleur. Ils peuvent réduire considérablement les pertes I2R. La carte est efficace pour évacuer la chaleur des composants importants, réduisant ainsi considérablement les taux de défaillance.

Dissipateurs de chaleur

Les dissipateurs de chaleur sont un excellent moyen de dissiper la chaleur. Par conséquent, les cartes de circuits imprimés en cuivre lourd les ont utilisées sur les cartes. L'objectif de ces dissipateurs est de dissiper la chaleur loin de sa source. Pour émettre de la chaleur, ils utiliseraient la convection ambiante.

En général, les fabricants utilisent un adhésif thermoconducteur pour lier les dissipateurs thermiques à la surface de cuivre nue. Néanmoins, il existe également une possibilité de boulonnage ou de rivetage. Pour créer les dissipateurs de chaleur, vous pouvez utiliser de l'aluminium ou du cuivre.

Processus d'assemblage des dissipateurs de chaleur

Le processus d'assemblage des dissipateurs de chaleur est très étendu et compliqué. Il se compose principalement de 3 étapes principales, chaque étape étant non seulement coûteuse, mais également extrêmement laborieuse. Les fabricants devraient consacrer beaucoup d'efforts, de temps et d'énergie pour terminer le processus.

En revanche, le choix des éviers encastrés donnerait de meilleurs résultats en termes de prix et de temps. Après tout, les fabricants créent ces éviers pendant le processus de fabrication des PCB. Aucun processus d'assemblage supplémentaire n'est nécessaire.

Grâce à la technologie des circuits en cuivre lourds, vous pouvez avoir accès à des dissipateurs de chaleur intégrés. Vous pouvez avoir les dissipateurs de chaleur en cuivre épais sur la surface extérieure de la carte. Pour connecter les dissipateurs de chaleur aux vias conducteurs de la tête, ils doivent être galvanisés. Assurez-vous qu'il n'y a aucune interférence qui pourrait obstruer le processus de conductivité thermique.

Placage de cuivre supplémentaire

Le placage de cuivre supplémentaire dans les vias thermiques, résulte en une meilleure conductivité thermique et améliore la conductivité thermique. La raison en est que cela aide à réduire la résistance thermique de la carte. Permettre aux fabricants de viser le même degré de répétabilité et de précision inhérents à la fabrication de circuits imprimés.

Par rapport aux fils conducteurs cylindriques, les enroulements plans améliorent la densité de courant. La raison en est qu'il s'agit essentiellement de traces de graisse créées de manière conductrice sur le stratifié revêtu de cuivre. Par conséquent, le PCB assure une capacité de transport de courant plus élevée et efficace tout en réduisant l'impact de la peau.

Avec les plans, il est possible d'obtenir une isolation diélectrique secondaire-secondaire et primaire-secondaire à bord. Cela est dû au fait qu'il existe le même matériau diélectrique que le fabricant utilise entre les couches de la carte de circuit imprimé. Ainsi, garantissant une étanchéité complète de tous les enroulements.

De plus, il est possible de séparer les enroulements primaires, permettant ainsi aux seconds enroulements de rester au milieu des primaires. Cela aiderait à obtenir une inductance de fuite extrêmement faible. Avec les circuits imprimés de base, il est possible de prendre en sandwich une cinquantaine de couches d'enroulements - cuivre - tout en utilisant un certain nombre de matériaux époxy. Chaque enroulement peut avoir une épaisseur de 10 oz / pi2.

Importance d'utiliser du cuivre lourd dans la conception de circuits imprimés

Vous pourriez penser qu'un PCB en cuivre lourd et un PCB unilatéral peuvent gérer le même résultat, mais vous ne pouvez pas vous tromper davantage. Oui, les circuits imprimés unilatéraux sont économiques, faciles à fabriquer et extrêmement simples. Cependant, ils n'ont pas la puissance d'un PCB en cuivre lourd.

Il manque en termes de fonctionnalité, de densité et de performances. Étant donné que l'électronique moderne nécessite plus que des PCB ordinaires, les fabricants se tournent donc vers les PCB de cuivre lourds. Ci-dessous, nous avons énuméré les raisons pour lesquelles il est important d'utiliser du cuivre lourd dans la conception des PCB.

Excellent chef d'orchestre

Tout le monde connaît ce fait particulier; le cuivre a une excellente capacité conductrice. C'est un conducteur électrique exceptionnel ainsi qu'un conducteur thermique. Lorsque vous incorporez du cuivre dans votre carte, cela a tendance à améliorer le processus global de transfert de chaleur. Ainsi, résultant en une efficacité accrue de la carte de circuit imprimé.

Après tout, une gestion thermique incompétente est l'une des raisons courantes de la mauvaise performance des circuits imprimés. Un circuit imprimé peu performant entraînera rapidement une panne, ce qui aurait un impact sur l'efficacité et la longévité de votre équipement.

Petite quantité de cuivre

La grande chose est que vous pouvez atteindre tous les facteurs étonnants en utilisant juste une petite quantité de cuivre. Cependant, gardez à l'esprit que le volume plus élevé de cuivre aurait un impact direct sur l'efficacité de la carte.

Résistance thermique exceptionnelle

Le cuivre étant le matériau de choix lorsqu'il s'agit d'offrir une résistance thermique, il est devenu important pour les cartes de circuits imprimés modernes. Les PCB en cuivre épais et les PCB à une face utilisent tous deux du cuivre pour obtenir des résultats efficaces. Une grande quantité de cuivre permettrait au produit de résister à des conditions extrêmes. Le cuivre, sans aucun doute, augmente la résistance mécanique des trous traversants plaqués.