Šiandienos miniatiūrizavimo ir pažangių elektroninių gaminių siekis, iš pažiūros įprasta spausdintinė plokštė (PCB) yra visos sistemos pagrindas. Kai programos pereina nuo mikroamper{1}}lygio signalo apdorojimo prie kilovatų-lygio galios konvertavimo, įprasti PCB tampa netinkami. Esant tokiai situacijai, stori variniai PCB, pasižymintys tvirta srovės-nešimo galia ir puikiu šilumos išsklaidymu, tapo didelės-galios, didelio-patikimo konstrukcijų kertiniu akmeniu, be abejonės, galios elektronikos eros „tvirtu pagrindu“.
I. Techninis gilus nardymas: kas yra storojo vario PCB?
Storas vario PCB nėra griežtas apibrėžimas, o įprastas pramonės terminas. Paprastai PCB apibrėžiamas kaip storas varis, jei išorinis vario folijos storis po ėsdinimo pasiekia arba viršija 3 uncijas kvadratinei pėdai (apie 105 mikronus). Ši vertė yra žymiai didesnė nei įprastų PCB nuo 0,5 uncijos iki 2 uncijų. Pagrindinės jo techninės savybės atsispindi šiais aspektais:
Gamybos iššūkiai ir proveržiai: storo vario PCB gamyba yra didžiulis iššūkis tradiciniams procesams.
Rašto išgraviravimas ir vienodumas: ėsdinant kelių uncijų storio vario sluoksnius, pagrindiniai iššūkiai yra vertikalių šoninių sienelių užtikrinimas ir per{0}} bei per-graužimo išvengimas. Tam reikia tikslios ėsdinimo tirpalo formulavimo kontrolės ir pažangios įrangos.
Laminavimo patikimumas: stori vario sluoksniai užima preprego (PP) tekėjimo erdvę, todėl gali atsirasti nepakankamas dervos užpildymas, o tai gali sukelti sluoksniavimąsi arba tuštumų susidarymą. Todėl norint užtikrinti tarpsluoksnių sukibimą, reikalingi specialūs PP lakštai su dideliu dervos kiekiu, daugkartiniai laminavimai arba specializuoti užpildymo procesai.
Gręžimas ir dengimas: Skyles storuose variniuose pagrinduose reikia padengti galvanizuotu pakankamo storio vario sluoksniu, kad būtų galima perduoti didelę srovę tarp sluoksnių. Tai kelia itin aukštus reikalavimus skylės sienelių švarai ir aktyvavimui, taip pat giliam dengimo gebėjimui ir dengimo tirpalo vienodumui, kad būtų išvengta „šunkaulio“ efekto (storas varis prie skylės žiočių ir plonas varis skylėje).
Pagrindiniai privalumai: dviguba galia ir šilumos išsklaidymas
Perduodanti didelę srovę: remiantis pagrindiniu principu, kad laidininko skerspjūvio plotas yra proporcingas dabartinei-laidai, storas varis reiškia mažesnę varžą ir sumažintą srovės tankį, leidžiantį saugiai perduoti dideles dešimčių ar net šimtų amperų sroves ir sumažinti energijos nuostolius dėl šilumos gamybos.
Puikus šilumos valdymas: Varis yra puikus šilumos laidininkas. Storas vario sluoksnis veikia kaip įmontuotas -šilumos kriauklė, greitai praleidžiantis šilumą, kurią generuoja maitinimo įrenginiai (pvz., MOSFET ir IGBT), ir tolygiai išsklaidyti ją visame plokštės paviršiuje. Prijungus prie korpuso arba išorinio aušintuvo, pagrindinių komponentų jungties temperatūra žymiai sumažinama, o tai žymiai pagerina gaminio patikimumą ir tarnavimo laiką.
Didelio{0}}tankio integravimo įgalinimas: tokiose programose kaip maitinimo moduliai storo vario technologija leidžia integruoti didelės-srovės srautus, valdymo grandines ir šilumos išsklaidymo struktūras į tą pačią PCB, pakeičiant kai kuriuos didelių gabaritų kabelius ir atskirus šilumos šalintuvus, taip sumažinant sistemą ir sumažinant jos svorį.
II. Rinkos įžvalga: plačios perspektyvos, kurias lemia paklausa
Storojo vario PCB paklausa sparčiai auga kartu su pasauliniu energijos perėjimu ir elektrifikavimu, o rinkos perspektyvos yra plačios ir jas lemia įvairūs veiksniai.
Pagrindinės varomosios rinkos:
Nauja energija ir energijos saugykla: šiuo metu tai yra didžiausias storio vario PCB augimo veiksnys. Fotovoltiniai inverteriai, vėjo turbinų keitikliai ir baterijų valdymo sistemos (BMS) ir galios konversijos sistemos (PCS) energijos kaupimo sistemose (BESS) reikalauja itin didelio galios tankio, todėl storos varinės PCB yra esminė sudedamoji dalis.
Automobilių elektronika: Didėjantis elektrinių transporto priemonių populiarumas tiesiogiai paskatino storo vario PCB paklausą. Pagrindiniai komponentai, pvz., pagrindinės pavaros keitikliai, integruoti įkrovikliai (OBC) ir DC-DC keitikliai (DC-DC), veikia esant dabartiniams lygiams, gerokai viršijantiems įprastų transporto priemonių, todėl norint užtikrinti saugų ir efektyvų veikimą, reikia naudoti storo vario technologiją.
Pramoninės valdymo ir maitinimo sistemos: didelės-galios keitikliai, servo pavaros, nepertraukiamo maitinimo šaltiniai (UPS) ir išmaniojo tinklo perdavimo ir paskirstymo įranga jau seniai remiasi storomis varinėmis PCB, kad būtų užtikrinta stabili ir patvari galia.
Technologijų plėtros tendencijos:
Itin-storas ir itin storas-varis: rinkos siekis didesnės galios skatina technologijų pažangą į vis-aukštesnį lygį. „Itin storio vario“ ir „itin storio vario“ plokštės, kurių vario storis siekia 10 uncijų ar net viršija 20 uncijų, pradedamos naudoti specialiose pramonės šakose ir geležinkelių transporte.
Vidinio sluoksnio storo vario ir blokų įterpimo technologija: siekiant patenkinti sudėtingesnius šilumos valdymo ir srovės paskirstymo reikalavimus, pamažu bręsta storų vario sluoksnių uždėjimo ant vidinių PCB sluoksnių arba vario blokų įterpimo konkrečiose vietose technologija, suteikianti daugiau lankstumo trimačio šiluminio dizaino srityje.
Medžiagų naujovės: siekiant susidoroti su dideliu šiluminiu įtempimu, kurį sukelia storas varis, taip pat vyksta medžiagų su aukštesne stiklėjimo temperatūra (Tg), mažesniu šiluminio plėtimosi koeficientu (CTE) ir geresniu atsparumu karščiui (pavyzdžiui, keraminis -užpildytas PTFE ir didelio našumo epoksidinės dervos) tyrimai ir taikymas.
III. Iššūkiai ir perspektyvos
Nepaisant daug žadančių perspektyvų, storo vario PCB pramonė taip pat susiduria su tokiais iššūkiais kaip didelės gamybos sąnaudos, didelės proceso kliūtys ir sudėtinga išeigos kontrolė. Tai reikalauja, kad gamintojai nuolat užsiimtų technologiniais tyrimais ir plėtra bei procesų optimizavimu, o tai taip pat reiškia, kad šioje srityje yra didelių kliūčių patekti į rinką, o tai suteikia pirmaujančioms įmonėms didelį konkurencinį pranašumą.
Žvelgiant į ateitį, atsiradus 5G bazinių stočių maitinimo šaltiniams, duomenų centrų serverių maitinimo šaltiniams, greito įkrovimo įrenginiams ir daugeliui kitų daug energijos naudojančių programų, strateginė storo vario PCB, kaip energijos srauto greitkelio, svarba taps vis svarbesnė. Jie nebėra tiesiog ryšio priemonė; jie yra pagrindinis veiksnys, lemiantis visų elektroninių sistemų galios tankį, efektyvumą ir patikimumą. Įvaldyti šerdies storo vario PCB technologiją reiškia užsitikrinti palankią poziciją klestinčioje galios elektronikos rinkoje.