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重い銅のPCBと片面PCB:それらについてのすべてを学ぶ

2020-07-27

ヘビーカッパーPCBと片面PCBの紹介

PCBの製造と設計に重い銅のPCBと片面PCBを使用すると、最大の信頼性を実現できます。 結局のところ、重い銅のプリント回路基板の成長傾向は、いくつかの業界の新しい標準です。 その理由は、ヘビーカッパーPCBには、信頼性、堅牢性、効率など、多くの利点があります。

現代の電子機器は、これらの驚くべきプリント回路基板から本当に恩恵を受けることができます。 この特定のタイプのプリント回路基板に慣れていない場合は、このブログ投稿で詳細に説明します。

Heavy Copper PCB & Single-Sided PCB

重い銅のPCBと片面PCB

重い銅のPCBは、いくつかの利点を提供する最新のプリント基板です。 前に、重い銅のPCBの詳細な紹介に取り掛かり、基本、つまり片面PCBに焦点を当てましょう。

片面プリント回路基板とは何ですか?

低密度の設計には、単層プリント回路基板を使用する必要があります。 彼らは複雑さと効率を欠いているので。 導電性材料の1つの層で、彼らは長い間存在してきました。 最初の片面プリント回路基板は1950年代に誕生したようです。

それ以来、彼らは楽々と市場を支配し、すべての電子機器の不可欠な部分になりました。 これらのボードの優れている点は、設計が簡単であるだけでなく、コスト効率が高く、メーカーにとってシンプルなことです。

費用対効果が高いため、メーカーは大量に開発することを好みます。

片面プリント基板の製造

単層PCBであるため、熱伝導性材料が1層しか含まれていません。 この材料は、電気絶縁誘電体でもあります。 それは銅の積層を持ち、最後にすべての上にはんだマスクを適用します。

片面PCBの利点

効果的ではありますが、製造上のエラーの可能性は低いです。

特に大量生産を計画している場合は、費用対効果が高くなります。

これらは、強度要件が低い機器に最適です。

人気があり、わかりやすく、メーカーです。

重い銅PCB:知っておくべきこと

現在でも、ほとんどの市販のプリント回路基板は低電力アプリケーション向けに開発されています。 これらのプリントボードには、重量が½oz/ ft2〜3 oz / ft2の銅を使用して作成された銅トレースがあります。

逆に、重い銅回路の場合、銅の重量が大幅に増加します。 現在、メーカーは4〜20 oz / ft2の銅を使用しています。 20を超え200oz / ft2までの銅の重量を使用することが可能です。

ただし、Extreme Copper Printed CircuitBoardsという名前を付けます。

重い銅:建設

重い銅のPCB構造は、ボードに多くの利点を提供します。 以下に、それらの利点のいくつかを示します。

  • ボードは、熱ひずみに関しては耐久性が向上しています。
  • 電流容量を強化します。
  • PTH穴とコネクタサイトの機械的強度を高めます。
  • このボードは、回路障害を引き起こすことなく、高温などのエキゾチックな材料の可能性を最大限に引き出すことができます。
  • 複数の銅ウェイトを使用して同じ回路層を組み込むことができるため、プリントボードは小さいです。
  • 大電流は、重く銅メッキされたビアの助けを借りてボードを介して実行されます。 したがって、より良い熱放散プロセスを可能にします。 熱は簡単に外部ヒートシンクに運ばれます。
  • ヒートシンクは、120オンスの銅面を使用してボードの表面に直接メッキされています。
  • プリント回路基板には、高電力密度の平面トランスがあります。

厚銅PCBおよび片面PCBの構築

Here is the brief construction process of ヘビーカッパーPCBと片面PCB.

メーカーは、PCBのタイプ、つまり単層、二層、または多層に関係なく、銅メッキとエッチングプロセスの組み合わせを使用します。 銅箔の薄いシートが回路層です。 それらは一般的に2オンス/平方フィートより厚くありません。

0.5 oz / ft2の薄さの層を持つことが可能です。 メーカーはこれらのシートをエッチングして、不要な銅を取り除きます。 次に、トレース、平面に銅の厚さを追加し、穴とパッドにメッキを施し、シートにメッキを施します。

次に、回路全体をラミネートして、1つの完全なパッケージとして作成します。 ラミネーションプロセスでは、メーカーはさまざまな基板を使用しています。 ただし、FR4は最も一般的なエポキシベースの基板です。 彼らは時々基板としてポリイミドを使用します。

重い銅の回路基板は、他の基板と同じ製造プロセスを持っています。 それらは、ディファレンシャルエッチングやハイステップメッキなどの特殊なメッキおよびエッチング技術を使用します。 以前は、銅の特徴を形成するために、メーカーは厚い銅張りの積層板材料をエッチングするために使用されていました。

ただし、これにより、許容できないアンダーカットと不均一なトレースサイドウォールが発生します。 しかし、技術の進歩に伴い、メーカーは現在、重い銅の特徴を形成するためにエッチングとメッキの組み合わせを使用しています。 したがって、ボードのアンダーカットとサイドウォールはごくわずかです。

重い銅メッキ

重い銅回路基板のメッキにより、ビアの側壁とメッキ穴の銅の厚さを増やすことができます。 標準機能と重い銅を混合することは、単一のボードで可能になりました。 これはPowerLinkとして知られています。

主な利点には、設置面積の縮小、低インピーダンスの配電、潜在的なコスト削減などがあります。 通常、メーカーは他の制御回路と一緒に大電流回路の製造に別々のボードを使用します。

厚銅メッキにより、制御回路と大電流回路を統合し、シンプルでありながら高密度の基板構造を実現しています。 重い銅の機能を標準回路に接続することも可能です。

標準機能と重い銅は最小限の制限でボードに簡単に配置できるため、製造者と設計者は最終設計の前に公差とともに製造能力について話し合うことができます。

温度上昇と現在の環境収容力

銅回路の通電能力は、プロジェクトが耐えられる熱量に大きく依存します。 結局のところ、電流の流れと熱レベルの増加の間には関係があります。 電流がトレースに沿って流入すると、電力損失が発生し、これが局所的な加熱につながります。

冷却には、トレースは対流とともに伝導プロセスを使用します。 伝導は隣接するコンポーネントとの伝導であり、対流は環境への流れです。 したがって、正しいトレース距離を計算するには、印加電流によって上昇する熱を推定する必要があります。

完璧な状況のためには、理想的な状況に到達する必要があります。 これは、冷却速度が加熱速度と等しくなければならないことを意味します。 この場合に使用できる式があります。

IPC-2221A、外部トラックの現在の容量:I = .048 * DT(.44)*(W * Th)(。725)。

DT:温度上昇

I:アンペア

W:トレースミルの幅

Th:トレースミルの厚さ

注:加熱と同じ程度の場合、内部トレースを50%ディレーティングします。

上記のIPCの式を使用すると、断面積が異なるナンバートレースの電流容量を生成できますが、温度が20度上昇します。

回路基板の存続可能性と強度

熱管理

エンジニアと開発者は、機器から最大のパフォーマンスと価値を得るために一生懸命働いているため、回路にますます圧力をかけています。 プリント回路基板は非常に複雑で高密度になっています。

電力を効率的に使用し、コンポーネントを小型化し、大電流の需要を満たす必要があるため、熱管理が不可欠です。 製造業者は、ヒースの形で損失を管理する必要があります。 彼らは、効果的な方法で熱を放散することができる電子機器の操作を生成する必要があります。

重い銅の回路基板の素晴らしいところは、それらが非常に優れた熱放散剤であることです。 それらはI2R損失を大幅に減らすことができます。 このボードは、重要なコンポーネントから熱を奪うのに効果的であるため、故障率が大幅に低下します。

ヒートシンク

ヒートシンクは、熱放散を実現するための優れた方法です。 したがって、重い銅のプリント回路基板は、それらを基板に採用しています。 これらのヒートシンクの目的は、熱をその発生源から放散することです。 熱を放出するために、彼らは環境対流を使用するでしょう。

一般に、メーカーはヒートシンクを裸の銅の表面に結合するために熱伝導性接着剤を使用します。 それにもかかわらず、ボルト締めまたはリベット留めの可能性もあります。 ヒートシンクを作成するには、アルミニウムまたは銅のいずれかを使用できます。

ヒートシンクの組み立てプロセス

ヒートシンクの組み立てプロセスは非常に広範囲で複雑です。 これは主に3つの主要なステップで構成されており、各ステップはコストがかかるだけでなく、非常に手間がかかります。 製造業者は、プロセスを完了するために多くの労力、時間、およびエネルギーを費やす必要があります。

一方、組み込みのシンクを選択すると、価格と時間の点でより良い結果が得られます。 結局のところ、メーカーはPCB製造プロセス中にこれらのシンクを作成します。 追加の組み立てプロセスは必要ありません。

重い銅回路技術のおかげで、内蔵のヒートシンクにアクセスできます。 ボードの外面に厚い銅製ヒートシンクを取り付けることができます。 ヒートシンクをヘッド導電性ビアに接続するには、ヒートシンクに電気メッキを施す必要があります。 熱伝導プロセスを妨げる干渉がないことを確認してください。

追加の銅メッキ

ヒートビアに銅メッキを追加すると、熱伝導率が向上します。 その理由は、ボードの熱抵抗を減らすのに役立ちます。 製造業者がプリント回路基板の製造.

円筒状の導線と比較して、平面巻線は電流密度を改善します。 その理由は、それらは基本的に銅張りラミネート上に導電的に作成される脂肪の痕跡です。 したがって、PCBは、皮膚の影響を減らしながら、より高く効率的な電流伝達能力を保証します。

Planarsを使用すると、オンボードで2次-2次および1次-2次誘電体絶縁を実現できます。 これは、メーカーがプリント回路基板の層間で使用しているのと同じ誘電体が存在するために発生します。 したがって、すべての巻線の完全なシーリングが保証されます。

さらに、一次巻線を分割することが可能であるため、二次巻線を一次巻線の中央にとどめることができます。 これにより、非常に低い漏れインダクタンスを実現できます。 基本的なプリント回路基板を使用すると、多数のエポキシ材料を使用しながら、50層の巻線(銅)を挟むことができます。 すべての巻線の厚さは10oz / ft2にすることができます。

PCB設計で重銅を使用することの重要性

重い銅PCBと片面PCBで同じ結果を管理できると思うかもしれませんが、それ以上の間違いはありません。 はい、片面PCBはコスト効率が高く、製造が簡単で、非常にシンプルです。 ただし、重い銅のPCBが持つ力はありません。

機能性、密度、パフォーマンスの点で欠けています。 現代の電子機器は通常のPCB以上のものを必要とするため、メーカーは重い銅のPCBに目を向けています。 以下に、PCBの設計に重い銅を使用することが重要である理由を示します。

優れた指揮者

誰もがこの特定の事実に精通しています。 銅は優れた導電性を持っています。 熱伝導体であると同時に優れた電気伝導体です。 ボードに銅を組み込むと、全体的な熱伝達プロセスが改善される傾向があります。 したがって、プリント回路基板の効率が向上します。

結局のところ、不十分な熱管理は、プリント回路基板のパフォーマンスが低下する一般的な理由の1つです。 性能の悪いPCBはすぐに故障につながり、機器の効率と寿命に影響を与えます。

Heavy Copper PCB & Single-Sided PCB in china

少量の銅

素晴らしいことは、少量の銅を使用するだけですべての驚くべき要素を達成できることです。 ただし、銅の量が多いと、ボードの効率に直接影響することに注意してください。

優れた熱抵抗

熱抵抗を提供することになると、銅が最高の材料であることが、現代のプリント回路基板にとって重要になっています。重い銅のPCBと片面PCBはどちらも、効果的な結果を得るために銅を使用しています。 銅の量が多いと、製品は極端な条件に耐えることができます。 銅は、間違いなく、メッキされたスルーホールの機械的抵抗を増加させます。

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