Дизайн печатной платы высокой мощности

В этом руководстве мы углубимся в обсуждение проектирования мощных печатных плат. Вводный раздел с основными определениями и функциями отключен.

За этим последует идентификация некоторых типов конструкций печатных плат большой мощности. Затем мы обсудим преимущества и недостатки печатной платы.

Далее мы рассмотрим компоновку этой конструкции и некоторые требования безопасности.

Затем мы тщательно изучаем процессы прототипирования, изготовления и сборки, прежде чем завершить идентификацию производителя.

Давайте начнем:

• Основы проектирования мощных печатных плат
• Типы дизайна печатных плат высокой мощности
• Преимущества дизайна печатной платы высокой мощности
• Недостатки конструкции печатной платы высокой мощности
• Процесс проектирования печатных плат высокой мощности
• Советы по проектированию мощных печатных плат
• Пошаговое руководство по проектированию печатных плат высокой мощности
• Изготовление высокомощных печатных плат
• Материал печатной платы высокой мощности
• Меры предосторожности в процессе изготовления мощных печатных плат
• Как изготовить печатную плату высокой мощности
• Процесс сборки печатной платы высокой мощности
• Поиск производителя мощных печатных плат
• Заключение

Основы проектирования мощных печатных плат

В последнее время стала популярной конструкция печатных плат высокой мощности. Ранее разработка ограничивалась военной техникой.

В этом разделе давайте рассмотрим определение печатной платы.

Мы также рассмотрим некоторые его особенности, плюсы и минусы, а также применение.

Что такое высокомощная печатная плата

Печатные платы высокой мощности представляют собой печатные платы, изготовленные из толстой меди. Это позволяет им работать с более высокими скоростями тока по сравнению с другими платами.

Плата высокой мощности

Они также способны выдерживать высокие температуры в течение длительного времени. Таким образом, они обеспечивают прочные точки соединения.

Особенности печатной платы высокой мощности

Конструкции печатных плат высокой мощности изготавливаются для конкретных устройств.

Эти устройства требуют больших токов и часто подвергаются различным температурам.

Чтобы они работали эффективно и продуктивно, конструкция печатной платы высокой мощности включает в себя следующие функции:

Медный слой в конструкции мощной печатной платы толще и тяжелее, чем в других печатных платах. Это дает ему возможность проводить более высокие токи.

Теплопередача в печатных платах – Фото предоставлено Taiyo

Эта способность проводить более высокие токи сочетается со способностью рассеивать тепло. Это помогает гарантировать отсутствие коротких замыканий при работе устройств, изготовленных из платы.

По этим причинам печатная плата высокой мощности способна противостоять колебаниям температуры, в которых используется устройство, и адаптироваться к ним.

Где использовать печатную плату высокой мощности

Благодаря своей способности проводить высокие токи и выдерживать колебания температуры, мощные печатные платы имеют множество применений. Давайте рассмотрим некоторые из этих приложений.

Плата распределения солнечной энергии

1.Распределение солнечной энергии

Распределительные щиты солнечной энергии в значительной степени зависят от высокой мощности печатных плат для обеспечения эффективности.

Поскольку распределительные щиты солнечной энергии передают как более высокие токи, так и напряжение, они полагаются на щиты высокой мощности. Это позволяет им эффективно передавать токи.

2.Военные приложения

В вооруженных силах для большинства приложений требуются большие токи, а также они подвержены колебаниям температуры. Таким образом, крайне важно сделать их с использованием печатных плат, которые могут справиться с этими функциями. Эти качества можно найти только в мощных печатных платах.

Таким образом, военные приложения, такие как устройства связи, спутники и радары, полагаются на мощные печатные платы для повышения эффективности.

Они также используются в боевых бронированных машинах и истребителях, используемых в военных операциях.

3.Промышленные приложения

В недавнем прошлом промышленность в значительной степени полагалась на мощные печатные платы. Это связано с тем, что в секторах сильно зависят от высоких токов и напряжений.

Силовые распределительные трансформаторы в промышленности также используют мощные печатные платы. Это позволяет им эффективно передавать токи для работы промышленных машин.

4. Аэрокосмическая промышленность

Самолеты и космические корабли подвержены колебаниям температуры и полагаются на высокие токи и напряжения для эффективной и безопасной работы. Игнорирование соображений при выборе наиболее подходящей платы может привести к несчастным случаям.

Возьмем, к примеру, ток при запуске космического корабля. Это не может быть выполнено с любой другой печатной платой из-за больших токов.

Коммуникационные устройства в отрасли также полагаются на мощные печатные платы, поскольку они подвергаются воздействию различных сред. То же самое и с радаром, используемым диспетчерской вышкой.

5.Спутники

Спутники подвергаются воздействию колебаний температуры. Для эффективного выполнения своих функций им также необходимы сильноточные потоки.

Другие ПХБ не могут выдержать эти факторы. Таким образом, в промышленности используются мощные печатные платы.

Типы дизайна печатных плат высокой мощности

Существует довольно много мощных печатные платы доступны на рынке сегодня. Давайте рассмотрим некоторые из наиболее распространенных критериев классификации.

· Двухсторонняя печатная плата высокой мощности

Это печатные платы большой мощности, которые позволяют устанавливать компоненты с обеих сторон. Они являются начальным уровнем для более сложных приложений, выполненных с использованием мощных печатных плат.

Двусторонняя печатная плата

. ВЬЯС, они чередуют трассировки между верхним и нижним слоями. Это делает их более эффективными и надежными по сравнению с односторонними печатными платами большой мощности.

· Жестко-гибкая конструкция печатной платы высокой мощности

Жесткая-Flex Печатные схемы высокой мощности состоят как из жестких, так и из гибких подложек.

Чаще всего жестко-гибкие платы высокой мощности состоят из нескольких слоев гибких подложек. Затем эти гибкие подложки прикрепляются к одной или нескольким жестким доскам.

Жесткая гибкая конструкция печатной платы

Это прикрепление делается либо внутри, либо снаружи. Предполагаемое применение жестко-гибкой доски высокой мощности имеет решающее значение для определения способа крепления.

Кроме того, гибкие компоненты спроектированы так, чтобы всегда быть гибкими.

Эта гибкость полезна в углах и местах, где требуется дополнительное пространство. Жесткие подложки полезны в областях, требующих дополнительной поддержки.

Благодаря этим возможностям можно быть уверенным, что эти мощные жестко-гибкие платы могут быть изогнуты в процессе производства и установки.

Гибко-жесткая технология позволяет использовать мощные печатные платы в небольших приложениях. В результате повышается производительность и удобство.

· Многослойная конструкция печатной платы высокой мощности

Многослойные платы большой мощности имеют как минимум три проводящих слоя. Плата с перекрестной схемой, покрытая сквозным отверстием, является наиболее часто используемой схемой электрического соединения в этих платах.

В зависимости от цели, для которой изготавливается плата, токопроводящих слоев может быть до двенадцати. Однако есть компании, которые в настоящее время производят печатные платы, содержащие до 100 слоев.

Многослойная печатная плата

Это дает возможность для изготовления некоторых из самых сложных печатных плат высокой мощности.

Преимущества дизайна печатной платы высокой мощности

Преимущества мощных печатных плат

1) Повышенная устойчивость к термическим нагрузкам

Тяжелая медь, содержащаяся в мощной печатной плате, дает ей способность выдерживать тепловые нагрузки, которым она подвергается.

Таким образом, устройства, изготовленные из мощных печатных плат, способны противостоять тепловым колебаниям, что делает их надежными.

Этим объясняется их предпочтение в производстве изделий военного назначения.

2) Увеличенная допустимая нагрузка по току

Тяжелая медь также дает мощным печатным платам возможность проводить большие токи без особых усилий. Высокие токи на печатных платах с более легкой медью подвержены сбоям и неисправностям.

Такие устройства, как силовые трансформаторы, подвергаются воздействию очень высоких токов. Без мощных печатных плат они, скорее всего, выйдут из строя или вызовут катастрофы.

3) Повышенная механическая прочность в местах соединения и в отверстиях PTH.

Тяжелая медь, используемая в производстве мощных печатных плат, придает ей механическую прочность. Это очень важно для поддержки компонентов, установленных на плате.

Места разъемов более усилены в мощных печатных платах. Это распространяется на сквозные отверстия, которые также усилены медью.

4) Уменьшенный размер продукта

Конструкция печатной платы высокой мощности также помогает уменьшить размер продукта. Это достигается за счет включения нескольких медных грузов на один и тот же слой схемы.

Это объясняет его предпочтение в военных приложениях, поскольку большинство продуктов должны быть портативными.

5)Передача тепла на внешние радиаторы

С переходными отверстиями с толстым медным покрытием возможна передача сильного тока через плату. Это помогает в передаче тепла к внешним радиаторам.

Это делает высокомощные печатные платы наиболее эффективной платой для приложений, которые требуют больших токов для эффективного функционирования.

Радиаторы в конструкции печатной платы высокой мощности также могут быть нанесены непосредственно на плату. Это объясняет зависимость от проектирования печатных плат высокой мощности в промышленных приложениях.

Недостатки конструкции печатной платы высокой мощности

Конструкция печатной платы высокой мощности сложна в изготовлении. Это связано с тем, что для эффективной работы им требуется более тяжелая и толстая медь, которая очень дорогая.

Процессы, связанные с проектированием мощных печатных плат, могут занимать много времени. Дополнительные функции, необходимые для эффективного функционирования печатной платы, требуют времени. Это не похоже на другие более простые печатные платы.

Процесс проектирования печатных плат высокой мощности

В этом разделе мы сначала рассмотрим вопросы компоновки печатной платы, прежде чем перейти к обсуждению советов по проектированию. Затем мы обсудим этапы проектирования мощных печатных плат.

Рекомендации по компоновке печатной платы высокой мощности

Первое, на что следует обратить внимание в процессе проектирования, — это компоновка платы.

Вопросы власти для Совета

Установление силового тракта является наиболее важным правилом для цепей большой мощности.

Это будет иметь существенное значение при определении местоположения и количества энергии, которая должна проходить через цепь. Кроме того, он информирует о положении микросхемы и количестве рассеиваемого тепла, необходимом для платы.

Есть много факторов, которые определяют макет для определенного дизайна. Эти:

• Первым соображением должно быть количество энергии, которая предназначена для прохождения через цепь.
• Также важна температура окружающей среды, на которую рассчитаны устройство и плата.
• Вы также должны учитывать ожидаемую величину воздушного потока вокруг устройства и даже платы.
• Другим вашим соображением будет материал доски, который вы будете использовать.
• Последний фактор, который не менее важен, — это плотность микросхем платы, которую вы собираетесь использовать.

Размещение компонентов

В прошлом использовались аналоговые и смешанные печатные платы. В их состав вошли мощные и аналоговые блоки.

Размещение компонентов — Фото предоставлено: Stack Exchange

В других случаях они включали чувствительные цифровые аналоговые блоки малой мощности.

На первом этапе макета вы должны спроектировать и разместить силовые блоки.

Убедитесь, что вы сохраняете соединения внутри отдельных блоков питания. Это касается как коротких, так и широких блоков.

Делая это, убедитесь, что вы предотвращаете нежелательные контуры заземления и генерацию шума. Как правило, исходите из следующих соображений:

• Определите текущие циклы в макете. Важнее быть более внимательным к сильноточным путям. Сократите эти петли.
• Во-вторых, разумно будет ограничить возможность резистивного напряжения.
• Убедитесь, что вы расположили схему высокой мощности вдали от любых других чувствительных схем.
• Самое главное, убедитесь, что используемые методы заземления впечатляют.

Помимо упомянутых соображений компоновки, также было бы важно избегать смешивания различных компонентов питания на борту.

Чтобы плата достигла теплового баланса, убедитесь, что вы равномерно распределяете эти компоненты тепла по всей плате.

Это также эффективно защитит доску от коробления. Таким образом, вы можете быть уверены в снижении нагрева платы и защите чувствительных схем.

Сигналы также будут пользоваться равной защитой во время работы.

Монтаж интегральных схем и компонентов

Всякий раз, когда в цепи есть поток энергии, очевидно, что все компоненты будут выделять тепло.

Когда тепло выделяется в пассивных компонентах и ​​микросхемах, оно, скорее всего, рассеивается. Это тепло рассеивается в более прохладный окружающий воздух, окружающий устройство.

Монтаж компонента IC

Это рассеивание возможно благодаря выводной рамке устройства или через корпус. Таким образом, большинство корпусов интегральных схем спроектированы так, чтобы не оставлять много места, через которое могут проходить внешние радиаторы.

Кроме того, это требует метода, с помощью которого можно отводить тепло от устройства. Открытая прокладка является одним из таких методов. Чтобы тепловые характеристики были оптимальными, используйте кристалл внутри упаковки.

Этот кубик должен иметь EP, напрямую связанный с ним. Затем эти микросхемы можно правильно установить на плате. При этом будет оптимизирована передача тепла от корпуса к плате.

· Радиаторы

В большинстве случаев компоненты, находящиеся на пути питания, всегда будут выделять огромное количество тепла. Таким образом, важно придумать стратегии, с помощью которых генерируемое тепло может быть рассеяно в окружающую среду.

Для этого у вас есть возможность добавить внешний теплоотвод на доску. Это позволит вашей плате отводить тепло от устройства и рассеивать его в окружающий воздух.

Эти радиаторы должны быть изготовлены из материалов с высокой теплопроводностью. К таким материалам относятся такие металлы, как алюминий и медь.

Радиатор – Фото предоставлено Wikimedia

Эти теплоотводы целесообразно ставить по ходу воздушного потока. Это приведет к более быстрой скорости диссипации.

Расположение микросхемы должно быть таким, чтобы радиаторы были зафиксированы в желаемом месте. Затем вы можете сделать оптимальную передачу тепла от микросхемы к радиатору с помощью термоэпоксидной смолы.

Это будет иметь важное значение для облегчения теплопередачи между вашими устройствами. Убедитесь, что вы создали достаточно места на доске.

Однако это никогда не подходит для небольших устройств или даже компактных приложений.

Компоновка системной платы

Будьте осторожны при прокладке путей высокой мощности, которые существуют между ИС и даже компонентами. В случае сопротивления медных дорожек есть вероятность потери питания. В качестве альтернативы может выделяться много тепла.

Следите за тем, чтобы дорожки между силовыми компонентами были короткими и широкими. Для дорожек, по которым будут протекать большие токи, целесообразно использовать более толстую медь.

Компоновка печатной платы — фото предоставлено Autodesk

Всегда убедитесь, что вы используете большие медные дорожки, так как они наиболее предпочтительны для силовых трасс. Если вы используете маленькие дорожки для тока, общая производительность будет подорвана.

Вместе с переходными отверстиями можно также использовать большие медные пластины для отвода избыточного тепла от устройства.

С большими плоскостями вы можете быть уверены, что созданной площади достаточно для отвода тепла от устройства. Предполагается, что эти плоскости должны быть соединены либо сверху, либо снизу слоев платы.

Это приводит к максимальной передаче тепла в окружающую среду. Однако внутренние плоскости также можно использовать для отвода тепла.

Вы также можете использовать переходные отверстия для эффективной передачи питания между слоями платы. Они могут передавать энергию от пакета на другую плоскость или даже слой. Следовательно, наличие нескольких переходных отверстий значительно снизит тепловое сопротивление.

Толщина следа

Толщина соединений между компонентами является еще одним аспектом конструкции плат высокой мощности. Толщина дорожки является важным фактором, поскольку медные дорожки, скорее всего, будут иметь сопротивление.

Следы печатных плат – фото предоставлено: SCIENCING

Толщина дорожки, таким образом, будет определять способ работы мощных конструкций.

В конструкциях мощных печатных плат часто используется толщина около 2 унций. Это помогает платам обеспечивать полную выходную мощность и рассеивать избыточное тепло, выделяемое при подаче питания.

Советы по проектированию мощных печатных плат

· Соображения безопасности

Как и для любой другой печатной платы, меры предосторожности являются первым соображением, которое необходимо учитывать для эффективной работы. Это имеет решающее значение при работе с мощными печатными платами.

Однако есть некоторые уникальные факторы, которые следует учитывать при проектировании мощных печатных плат.

Основной проблемой, которая потенциально может привести к неисправности, является нагрев. Эти платы выделяют много тепла по сравнению с другими стандартными платами, независимо от того, как вы спроектируете их компоновку.

В процессе изготовления необходимо создать больше внешних вентиляционных отверстий и вентиляторов в корпусе.

Также необходимо установить датчик температуры на печатной плате. Это необходимая отказоустойчивая прошивка для печатной платы.

Когда он обнаружит необычное повышение температуры, вы сможете отреагировать на перегрев. Желательно выбирать компоненты с низким сопротивлением.

Короткое замыкание также представляет угрозу безопасности. Так как плата предназначена для управления устройствами большой мощности, короткое замыкание приведет к нежелательным последствиям. Вам придется учитывать такую ​​возможность на этапе проектирования мощных печатных плат.

Для устранения короткого замыкания предохраните все выходы, выходящие из платы. Вы также должны будете предохранить входы.

Затем вам нужно будет оценить предохранители. Это поможет гарантировать, что используемые провода будут выдерживать меньшие токи, чем должны.

Величина тока на дорожках платы также должна быть рассчитана на меньшую или равную величину тока. Необходимо использовать приводы со встроенной защитой от короткого замыкания.

· Получить план

Прежде чем приступить к планированию цепи высокой мощности и перед прокладкой первой трассы, разберитесь со схемой. Это важно для других плат, но более важно для мощных печатных плат.

Вы можете сначала разбить плату, скажем, на секции высокой и низкой мощности. При этом вы можете переместить все трассы высокой мощности ближе к источнику питания.

· Калькулятор ширины трассы

При проектировании печатных плат убедитесь, что вы понимаете требуемую минимальную ширину дорожки. Это очень важно, особенно при работе с мощными печатными платами.

Абсолютная минимальная ширина должна быть получена с использованием формулы IOC-2221. Минимальная требуемая ширина должна быть около 142 мил.

· Не забудьте использовать медные заливки

Независимо от типа платы рекомендуется использовать медные заливки при проектировании всех силовых цепей. При проектировании печатной платы высокой мощности убедитесь, что каждая несущая сетка высокой мощности изготовлена ​​из заливки.

Медные заливки будут иметь большое значение, так как они позволяют увеличить ширину меди, чтобы они поместились на доске.

· Удвойте слои

Сшивание двухслойных заливок вместе с помощью переходных отверстий является одним из широко используемых методов. Этот двойной слой эффективно создает вдвое большую площадь меди на той же площади.

Использование этого метода приводит к увеличению возможности построения токовых петель. Это стало возможным благодаря секции, которая блокирует возврат тока.

· Тепловые рельефы

Это в основном помогает окружающей меди выливаться во время пайки.

Для этого у вас должно быть меньше меди, чтобы обеспечить протекание токов. Это менее важный вопрос при проектировании стандартных печатных плат.

Однако преимущества термиков все же затмевают недостатки. Для силовых цепей в печатных платах высокой мощности используйте термики. Сочетайте это с прочными связями.

Пошаговое руководство по проектированию печатных плат высокой мощности

Интерфейс программного обеспечения для проектирования печатных плат

Шаг 1: Подготовка основного материала.

Перед началом процесса изготовления ламинат необходимо тщательно очистить.

Эта предварительная очистка необходима, поскольку медные катушки, используемые в конструкции мощных печатных плат, обычно обладают свойствами защиты от потускнения. Обычно это делают продавцы, чтобы обеспечить защиту от окисления.

Шаг 2: Генерация схемы

Есть два основных метода, которые вы будете использовать для достижения этого при проектировании мощных печатных плат. Эти методы включают в себя:

Трафаретная печать — это наиболее предпочтительный метод из-за его способности создавать желаемые схемы. Это можно объяснить тем фактом, что он способен точно наноситься на поверхность ламината.

Фотоизображение — это старейший метод, когда-либо использовавшийся при проектировании мощных печатных плат. Тем не менее, это по-прежнему широко используемый метод изображения дорожек цепей на ламинате.

Этот метод помогает убедиться, что сухая фоторезистивная пленка, состоящая из предполагаемой схемы, лежит на ламинате.

Полученный материал подвергается воздействию УФ-излучения. Следовательно, рисунок на фотошаблоне переносится на ламинат.

Пленка удаляется с ламината химическим путем. Это оставляет ламинат с намеченными схемами.

Шаг 3: Травление шаблона схемы

При проектировании мощных печатных плат это обычно достигается путем погружения ламината в травильную ванну.

В качестве альтернативы их можно распылить с использованием соответствующего раствора травителя. Для получения требуемых результатов травление проводится с обеих сторон одновременно.

Шаг 4: Процессы сверления

Следующим шагом после травления является сверление. На этом этапе сверлятся отверстия, контактные площадки и переходные отверстия.

Чтобы придумать точные отверстия, вам придется следить за тем, чтобы сверлильный инструмент был высокоскоростным. Используйте методы лазерного сверления при создании сверхмалых отверстий.

Шаг 5: Сквозное покрытие

При проектировании мощных печатных плат этот шаг должен выполняться с большой осторожностью и точностью. После того, как нужные отверстия просверлены, в них осаждается медь.

В отличие от других плат, это сделано в больших количествах и сделано толще. Затем на них наносится химическое покрытие. Результатом является образование электрических взаимосвязей между слоями.

Шаг 6: Нанесение покрытия Coverlay или Covercoat

Защита обеих сторон платы в конструкции с высокой мощностью имеет важное значение. Этого можно добиться, нанеся покровную лейку.

Важность этого заключается в обеспечении защиты от агрессивных сред. Это важно для мощных печатных плат, поскольку они подвержены колебаниям температуры. Этот слой покрытия также защищает от агрессивных химикатов и растворителей.

Полиимидная пленка, усиленная клеем, является наиболее часто используемым материалом в качестве покровного слоя. Трафаретная печать дает возможность запечатлеть покрытие на поверхности.

С помощью УФ-облучения достигается отверждение. Применяйте контролируемое тепло и давление во время ламинирования обложки.

Существует поразительная разница между покровными материалами и покровными покрытиями. Coverlay представляет собой ламинированную пленку, а covercoat относится к материалам, которые можно наносить непосредственно на поверхность подложки.

Существует множество факторов, определяющих тип покрытия. Они включают метод, используемый в производственном процессе, используемые материалы и область применения.

Оба слоя необходимы для повышения электрической целостности всей сборки.

Шаг 7: Электрические испытания и проверка

Плата проходит ряд электрических испытаний. Тщательно изучите такие факторы, как производительность. Вам также необходимо будет оценить качество, используя проектные спецификации в качестве порога.

Изготовление высокомощных печатных плат

Надлежащее изготовление печатной платы высокой мощности имеет решающее значение, поскольку оно определяет производительность устройства, в котором будет использоваться печатная плата.

Необходимо, чтобы вы сначала придумали прототип дизайна, прежде чем запускать производство.

Вы также должны использовать правильные материалы при изготовлении печатных плат высокой мощности. Кроме того, при изготовлении следует соблюдать некоторые серьезные меры предосторожности.

Прототипирование печатной платы высокой мощности

Очень чувствительные приложения требуют конструкции печатной платы высокой мощности. Эти устройства используются в различных отраслях промышленности, таких как аэрокосмическая и военная.

Таким образом, эксплуатационный дефект в конструкции печатной платы большой мощности может привести к гибели людей.

Это делает прототипирование важным аспектом производства, который может эффективно предотвратить неудачу. Кратко рассмотрим процесс прототипирования.

Первым шагом в создании прототипа является разработка конструкции предполагаемой печатной платы высокой мощности.

Есть различные Программное обеспечение для проектирования печатных плат варианты, которые можно использовать для достижения этой цели. Это включает ОРКАД, АНГЛИЙСКИЙ САПР и КИКАДи др.

Программное обеспечение для проектирования печатных плат

Затем вы проводите предварительную проверку, чтобы определить, есть ли дефекты в плате.

Это устанавливается путем обращения к схематическому проекту. Схематический проект также детализирует предполагаемый размер панели и сетки.

Вы должны преобразовать схему в список соединений. Это важно, так как будет необходимо при проведении проверок на протяжении всего процесса.

Следующим шагом является составление списка материалов.

Обычно в спецификации перечислены и описаны материалы и компоненты, которые вы будете использовать при производстве печатной платы высокой мощности. Он служит вашей точкой отсчета, поскольку в этот список включены подробные сведения о компонентах.

ХОРОШЕЕ

Маршрутизация затем разрабатывается через трассировки. Это эффективно работает для соединения всех элементов в конструкции печатной платы высокой мощности.

Для эффективного функционирования платы важно постоянно оценивать конструкцию, прежде чем переключать внимание на этап изготовления.

Одной из основных проблем, требующих решения, особенно при проектировании мощных печатных плат, является тепловое несоответствие. Если это не решить эффективно, то существует вероятность непредсказуемых температур.

Затем вы можете перейти к созданию фотопленки. Используйте плоттер для каждого слоя и паяльной маски платы.

После этого распечатайте внутренние слои.

На этом этапе вы можете применить материал подложки с медью.

В мощных печатных платах толщина медного слоя должна быть не менее 2 унций. Это достигается за счет предварительного приклеивания меди к подложке. Следовательно, наносится слой фоторезиста.

Затем вы должны выровнять и пробить точные регистрационные отверстия. Это важно, так как невозможно исправить внутренние слои после слияния слоев. Далее соедините слои.

Теперь можно приступить к сверлению отверстий.

Именно эти сверла будут использоваться при монтаже предполагаемых компонентов. Это следует делать с точностью. Вы можете использовать рентгеновский локатор, чтобы правильно определить расположение отверстий.

После этого нанесите медный слой на поверхность панели. Этот процесс контролируется компьютерами.

Визуализация внешней укладки является следующим шагом в процессе прототипирования. Вы добавляете слой фоторезиста. Фоторезист эффективно обеспечивает покрытие целевых частей платы медными отложениями.

Затем выполняется лужение для защиты меди. На заключительном этапе травления вы можете использовать химические растворы, чтобы смыть излишки меди.

Затем вы можете нанести паяльную маску, используя эпоксидные чернила для паяльной маски, а затем подвергнуть воздействию УФ-излучения, чтобы пленка затвердела. Затем удаляются незатвердевшие части.

Теперь приступайте к нанесению финишной обработки поверхности. При этом откладывается больше плетения. Это гарантирует, что колодки будут однородными.

Приступайте к нанесению шелкографии на поверхность печатной платы высокой мощности. Сделайте это с помощью струйного письма. Достаньте из панели плату высокой мощности.

Прикрепите все компоненты к плате. Нанесите паяльную пасту на плату. Это будет смешиваться с флюсом. Припой плавится, а затем приклеивается к поверхности печатной платы.

Выберите и поместите компоненты для поверхностного монтажа. Вы можете либо прибегнуть к выбору машины, либо провести SMD.

Следующим шагом является оплавление пайки. Это достигается помещением печатной платы высокой мощности в печь оплавления. Нагреватели расплавляют припой, находящийся в паяльной пасте.

После охлаждения расплавленный припой затвердевает. Затем SMD постоянно прикрепляются к плате.

Затем вы можете приступить к проверке платы в качестве меры контроля качества. Это связано с тем, что такая пайка может ухудшить качество соединения. Если это не проверить, существует вероятность короткого замыкания.

Затем вы можете приступить к вставке компонентов сквозного отверстия. Существует ряд мощных устройств, для которых помимо SMD требуются другие компоненты.

Наконец, проведите функциональное тестирование прототипа.

После прототипирования жесткой гибкой печатной платы: тестирование прототипа

Следующим этапом после создания прототипа вашей мощной печатной платы является ее тестирование перед запуском в серийное производство.

Испытание проводится в соответствии с целью, по которой оно было изготовлено. Вы должны убедиться в отсутствии недостатков дизайна и определить области, которые потребуют улучшения.

Если у вас разные проекты, запустите каждый из них и сравните их производительность.

Если вы обнаружите проблемы во время тестов, вам нужно будет либо исправить ошибку, либо создать новый прототип.

Если производительность прототипа окажется эффективной, можно переходить к полному производству платы.

Материал печатной платы высокой мощности

При изготовлении высоковольтных печатных плат в первую очередь следует обращать внимание на эффективную работу в любой среде.

Вы также должны учитывать способность конструкции выдерживать перенапряжения в течение всего срока службы. Этого можно добиться, только используя правильные материалы. Вам понадобятся следующие материалы.

 Высокомощный материал для печатных плат — Фото предоставлено: Stack Exchange

·Материал платы для печатных плат высокой мощности

Плата станет основой, на которую будет опираться вся функциональность печатной платы. Вам придется сначала рассмотреть все факторы в дизайне, прежде чем размещать заказ на материалы.

Для вашей платы необходимы более высокие качества пробоя диэлектрика. Обычно это встречается в ламинате FR4.

Тогда всестороннее сопротивление может быть получено из эпоксидной смолы BT. Оцените, подходит ли он для предполагаемого применения, поскольку он обычно имеет прочные боковые стенки. Эти ламинаты могут быть дорогостоящими, но вы обязательно получите высокую производительность.

·Медь

При проектировании мощных печатных плат в первую очередь следует учитывать большой вес и способность выдерживать высокие токи и возникающие в результате механические нагрузки. Именно эти качества делают медь предпочтительной.

Используемые медные материалы должны быть тяжелыми. Как минимум, они должны быть 4-10 унций.

В экстремальных ситуациях он должен быть между 10-50 унциями. Это относится ко всем медным цепям и материалам.

· Смола и стекло

Это не основной компонент конструкции печатной платы большой мощности. Однако и смола, и стекло обеспечивают долговечность в условиях высокого напряжения.

Для достижения наилучших диэлектрических результатов убедитесь, что на вашей плате высокое содержание смолы. Это должно сочетаться с относительно небольшим стилем стекла.

Найдите вариант материалов, которые могут выдерживать высокое напряжение и другие факторы окружающей среды. Высокие стандарты изоляции должны сочетаться с материалами, способными выдерживать высокое давление и вакуум.

Меры предосторожности в процессе изготовления мощных печатных плат

Первая предосторожность, которую вы должны принять во внимание, заключается в том, что пары припоя имеют высокое содержание свинца, поэтому вы не должны подвергать себя его воздействию.

Выполняйте пайку в закрытой области. Это важно, чтобы избежать выброса паров в открытый воздух.

Во-вторых, в процессе изготовления вы должны убедиться, что закрытое помещение, в котором вы работаете, хорошо освещено.

Компоненты должны быть размещены на плате точно. Малейшие изменения могут привести к дефектам всей платы.

При недостаточном освещении есть вероятность получения травм, в том числе ожогов от паяльника.

Машина для изготовления печатных плат

Также важно надевать защитные перчатки каждый раз, когда вы занимаетесь изготовлением. С опасными химическими веществами следует обращаться осторожно, чтобы химические вещества не обожгли кожу.

Убедитесь, что вы используете паяльник, который достигает по крайней мере ста градусов. Без учета этих мер предосторожности безопасность работника может быть поставлена ​​под угрозу.

Одним из последних этапов изготовления и сборки мощных печатных плат является проверка и тестирование. Вы должны нанять специалиста, который поможет вам сделать это успешно, если вы изготавливаете самостоятельно.

Кроме того, при тестировании вы можете использовать переносные приборы.

Кроме того, при тестировании конструкции печатной платы высокой мощности убедитесь, что мощность и напряжение работают надлежащим образом. Убедитесь, что вы проверили соединения перед тем, как подключить печатную плату к источнику питания.

Если эти факторы не учитывать, то есть вероятность короткого замыкания.

Обязательно используйте правильные инженерные инструменты в процессе сборки. Одним из таких инструментов является вытяжка. Ежемесячно необходимо проверять вытяжку, чтобы убедиться, что она полностью функциональна.

Производители должны обеспечить регулярное обучение своих сотрудников. Это обучение должно четко разъяснять потенциальные опасности.

Рабочие должны знать, как обращаться с работой. Их также следует поощрять сообщать о любых возникающих заболеваниях, связанных с выполняемой ими работой.

Пусть рабочие носят защитные очки в течение рабочего периода. Это эффективно предотвратит травмы глаз, которые обычно вызываются металлами и парами, выделяемыми в процессе травления.

Эти рабочие действительно будут подвергаться воздействию нескольких химических веществ при изготовлении конструкции печатной платы высокой мощности. Когда о таких заболеваниях сообщают, с ними можно легко справиться, поскольку причина будет установлена.

Помните, что вы производите мощные печатные платы. Поэтому вам нужно убедиться, что используемая медь достаточно толстая. Игнорирование этого соображения сделает конструкцию печатной платы высокой мощности устаревшей.

Как изготовить печатную плату высокой мощности

Изготовление высокой мощности происходит примерно так же, как и других печатных плат. Я только что перечислил шаги ниже, так как большинство из них уже объяснены как часть процесса прототипирования.

Однако в конце списка мы обсудим некоторые особые соображения, относящиеся к изготовлению мощных печатных плат.

Итак, это шаги, связанные

• Печать внутренних слоев
• Выравнивание слоев
• Сверление отверстий
• Меднение
• Визуализация внешнего слоя
• Медь и лужение
• Окончательное травление
• Применение паяльной маски
• Нанесение отделки поверхности
• Применение шелкографии
• Разделочная доска

Давайте затем рассмотрим некоторые важные и специальные соображения при изготовлении печатных плат большой мощности.

1. Конструкция тяжелой медной цепи

В конструкции печатной платы высокой мощности используются тяжелые медные цепи. Обычно для этого требуются специальные методы травления.

Разработка мощной печатной платы под ключ

Методы, используемые для плетения здесь, также сильно отличаются от тех, которые используются для других печатных плат. Используйте высокоскоростное напыление и дифференциальное травление.

В прошлом тяжелая медь не могла образовывать прямые линии. Однако в недавнем прошлом эта проблема решалась путем сочетания плетения и травления.

Когда вы покрываете тяжелую медную цепь, вы можете приступить к увеличению толщины платы. Вы также можете смешать тяжелую медь со стандартными функциями, которые можно найти на одной плате.

Это также упоминается как силовая связь. Это даст ряд преимуществ, в том числе меньшее количество слоев. Энергия также будет распределяться эффективно.

Это также позволит вам разместить на плате как сильноточные цепи, так и цепи управления. Кроме того, это дает вам простую структуру доски.

Еще одно преимущество, которое вы поймете, заключается в том, что к стандартным цепям можно легко подключить медные элементы.

2. Нагрузочная способность по току и повышение температуры

Оцените максимальные токи, которые могут легко проходить по трассе. Это можно установить, найдя способ, с помощью которого можно оценить повышение температуры. Это связано с токами, которые вы применяете.

Наиболее желательна ситуация, при которой достигается стабильная рабочая температура. При этом скорость нагрева равна скорости охлаждения. Вы готовы к работе, если ваша схема может выдерживать температуры до 100°C.

3. Прочность и живучесть печатной платы

Вы можете выбрать один из нескольких диэлектрических материалов. К ним относится FR4, который имеет рабочую температуру до 130°C. Еще одним диэлектрическим материалом является высокотемпературный полиимид, который может работать при температурах до 250°С.

Более высокие температуры требуют использования экзотических материалов, чтобы они могли выжить в экстремальных условиях.

Для проверки и определения термической целостности готовых изделий можно использовать несколько методов. Одним из таких методов является использование испытаний термическим циклом.

Это помогает проверять сопротивление цепей при термоциклировании воздух-воздух. Этот цикл проверяется от 25°C до 260°C.

Повышенное сопротивление может привести к нарушению электрической целостности через трещины, обнаруженные в медной цепи. Для этого теста убедитесь, что вы используете цепочку из 32 сквозных отверстий с покрытием.

Это связано с тем, что они считаются самым слабым местом в цепи, особенно когда они подвергаются тепловым нагрузкам.

Тяжелые медные цепи обычно уменьшают или устраняют отказы, присущие этим платам. Это связано с тем, что медные цепи могут стать непроницаемыми в фазе механических напряжений, возникающих в результате термоциклирования.

4. Термическое управление

Тепло обычно выделяется во время работы электроники. Это должно рассеиваться от источника и излучаться во внешнюю среду. Если этого не сделать, то компоненты могут перегреться, что приведет к выходу из строя.

Тяжелая медь может помочь уменьшить тепло. Он отводит тепло от компонентов, что значительно снижает частоту отказов.

Используйте радиаторы для обеспечения надлежащего отвода тепла от источников тепла. Радиаторы будут в равной степени рассеивать тепло от источника, из которого оно генерируется. Это делается путем проведения и излучения тепла в окружающую среду.

Подключение осуществляется медными переходными отверстиями с участком оголенной меди на одной стороне платы.

Классические радиаторы можно приклеивать к базовой поверхности меди. Это достигается за счет теплопроводного клея. В других случаях они приклепываются или крепятся болтами.

Эти радиаторы обычно изготавливаются из меди или алюминия. Встроенные радиаторы создаются при изготовлении печатных плат большой мощности. Это не требует дополнительной сборки.

Технология медных цепей позволяет добавлять толстые медные радиаторы на любую часть поверхности платы.

Процесс сборки печатной платы высокой мощности

Сборка мощных печатных плат приводит нас к конечному продукту. Это влечет за собой поиск различных компонентов, которые будут использоваться в печатной плате.

Это достигается за счет сложной техники сборки печатных плат.

 Сборка печатной платы высокой мощности

Поиск компонентов для мощных печатных плат

Компоненты конструкции печатной платы высокой мощности являются важными частями, которые вам понадобятся для правильного функционирования вашей печатной платы.

Возможно, вы не сможете изготовить все необходимые компоненты самостоятельно. Это оставляет вам возможность аутсорсинга.

Чтобы вы могли эффективно использовать компоненты для проектирования печатных плат высокой мощности, сначала составьте спецификацию.

Это предоставит вам полный список всех компонентов, которые вы должны найти. Это также важный инструмент для снижения вероятности упущений.

Теперь перейдите к источнику компонентов. Эти компоненты производятся несколькими авторизованными дилерами.

Вы можете провести исследование рынка, изучив возможности оборота соответствующих компаний.

С учетом других соображений, таких как возможность доставки компонентов, вы остановитесь на лучшем производителе или поставщике.

Учтя все эти факторы, вы обязательно приобретете комплектующие, которые будут соответствовать вашим потребностям.

Методы сборки мощных печатных плат

При сборке печатных плат используются два основных метода:

• Автоматизированная сборка печатных плат
• Ручная сборка печатной платы
• Третий вариант представляет собой комбинацию двух методов, называемых смешанной сборкой печатных плат.

Автоматизированная сборка печатных плат

При автоматизированной сборке печатных плат используются современные машины для монтажа и пайки компонентов силовой печатной платы на плату. Одной из таких машин является машина для выбора и размещения.

Он также включает в себя сложные процессы, такие как пайка оплавлением и применение автоматизированного трафарета для пайки.

В конце процесса сборки используемые методы контроля также очень высокотехнологичны. Они включают автоматический оптический контроль (AOI) и использование рентгеновских инспекционных машин.

Ввиду полной высокой тотальной механизации процесса он, как правило, отличается высокой производительностью и, при очень ограниченном количестве брака и несоответствий.

Однако сам по себе этот метод не совсем эффективен, так как мощные печатные платы обычно имеют некоторые компоненты, требующие ручной пайки. Платы со сквозными отверстиями на обеих сторонах, например, требуют ручной пайки, особенно на второй стороне платы.

Ручная сборка печатной платы

Как следует из названия, этот метод включает ручную вставку выводов сквозных компонентов в сквозные отверстия. Затем компоненты припаиваются либо вручную, либо методом пайки волной припоя.

В этом процессе один человек собирает один или несколько компонентов, затем передает плату другому человеку, который также собирает некоторые компоненты. Ленточный конвейер продолжается до тех пор, пока не будут собраны все компоненты.

Метод проверки здесь чисто ручной, в основном зависящий от визуального осмотра платы.

Этот метод обычно очень медленный. Это также приводит к относительно большому количеству ошибок, поскольку люди склонны к ошибкам. Ручная проверка никогда не бывает идеальной и может привести к тому, что на рынок попадут некачественные печатные платы.

Смешанная сборка печатных плат

Из-за этих недостатков двух чистых методов наиболее широко используемым методом сборки мощных печатных плат является смешанный метод. Этот метод сочетает в себе сильные стороны двух чистых методов для достижения наилучших возможных результатов.

Процедура смешанной сборки мощных печатных плат выглядит следующим образом:

Сборка печатной платы высокой мощности

Шаг 1: трафаретная паяльная паста

Это первый шаг в сборке мощных печатных плат. Он заключается в нанесении паяльной пасты на плату. Таким образом, вы сначала помещаете тонкий слой нержавеющей стали на печатную плату высокой мощности.

Это дает вам пространство для нанесения паяльной пасты на предполагаемые части конструкции печатной платы высокой мощности. Это детали, на которые вы будете монтировать компоненты.

Используемая паяльная паста состоит из сероватого вещества, содержащего крошечные металлические шарики, называемого припоем. Смешайте паяльную пасту с флюсом — это способствует плавлению и впоследствии приводит к склеиванию поверхностей.

Вы должны убедиться, что наносите паяльную пасту в намеченных местах с точностью. Для этого можно использовать механическое приспособление. Это позволит вам удерживать конструкцию печатной платы высокой мощности и трафарет для пайки на месте.

С помощью аппликатора нанесите точное количество паяльной пасты на заранее определенные области.

Машина равномерно распределяет пасту по трафарету. Затем можно приступить к удалению трафарета. Предварительно определенные места останутся покрытыми паяльной пастой.

Шаг 2: выбрать и разместить

После успешного нанесения паяльной пасты на конструкцию мощной печатной платы процесс сборки переходит к сборочно-разборной машине.

На этом этапе используется роботизированное устройство для монтажа компонентов SMT на печатную плату высокой мощности.

Затем вы припаиваете SMD к поверхности платы.

Вы можете сделать это, выбирая и размещая вручную, что было очень популярно в прошлом. Однако лучше использовать машину, так как она гарантирует более быстрое время выполнения работ и никогда не устаёт.

С помощью вакуумного захвата машина помещает компоненты SMT на поверхность мощной печатной платы.

Затем вы помещаете печатную плату на конвейерную ленту, которая перемещает ее через печь. Это плавит припой, позволяя ему соединить компоненты с платой.

Затем пропустите печатную плату через более холодные нагреватели, где расплав охлаждается и затвердевает. Это создает постоянные паяные соединения между платой и компонентами.

Шаг 3: Проверка и контроль качества

После припайки компонентов для поверхностного монтажа к мощной печатной плате проверьте работоспособность платы.

Движения на печатной плате во время оплавления могут привести к проблемам с подключением. Это может вызвать короткое замыкание.

Методы проверки на этом уровне включают следующее.

Ручная проверка — вы можете провести визуальный осмотр после процесса оплавления.

Этот метод возможен только в тех случаях, когда у вас есть небольшое количество этих печатных плат для проверки. Однако этот метод ненадежен при работе с большим количеством досок.

Также вторым методом является автоматический оптический контроль. Это наиболее предпочтительный метод контроля при работе с большим количеством партий мощных печатных плат.

Машина применяет мощные камеры для оценки вашей мощной печатной платы.

Камеры стратегически расположены для наблюдения за паяными соединениями. На самом деле камеры используют разные цвета света, чтобы показать качество припоя. Это происходит на относительно высокой скорости.

Обычно эти возможности ускоряют процесс, позволяя проверять множество плат за короткое время.

Кроме того, третий метод – рентгенологическое исследование. Хотя этот метод не очень распространен, он наиболее эффективен для сложных многослойных печатных плат большой мощности.

Этот метод дает зрителю возможность визуализировать нижние слои. В результате вы сможете обнаружить потенциальные недостатки.

Следующим этапом является проверка деталей. Это делается для того, чтобы все части работали должным образом. Высокомощные соединения печатных плат проверяются на качество.

Делайте это регулярно после выполнения процесса оплавления. Это поможет вам определить потенциальные проблемы, которые вам придется решать. Это сэкономит ваше время и труд.

Шаг 4: вставка компонента сквозного отверстия

В некоторых случаях некоторые конструкции печатных плат высокой мощности содержат компоненты, которые могут не быть SMD. Это компоненты с металлизированным сквозным отверстием (PTH).

PTH представляют собой отверстия, просверленные в плате. Это помогает в передаче сигналов с одной стороны платы на другую.

Паяльная паста не может эффективно прилипать к отверстиям, а вместо этого проходит через отверстие. Вот почему выводы компонентов являются лучшим средством для передачи сигналов через плату.

Существует много методов, которые вы будете использовать для пайки этих компонентов на печатной плате высокой мощности.

Первый из этих методов — ручная пайка. Это простой процесс. У вас может быть много людей, каждому из которых назначается определенный компонент, который он размещает, а затем передает доску другому человеку. В качестве альтернативы, один человек может разместить все компоненты.

Второй метод – пайка волной. Это представляет собой автоматизированную версию предыдущей методики, которая включает в себя ряд процессов.

После установки компонента PTH на место плата перемещается на другую конвейерную ленту.

При этом плата проходит через печь, в которой дно платы промывается расплавленным припоем, нанося его на все выводы компонентов. Это ограничено односторонними печатными платами. Для двусторонних печатных плат компоненты второй стороны необходимо будет припаять вручную.

Шаг 5: Окончательная проверка и функциональное испытание

На этом шаге проверяется функциональность платы. Плата высокой мощности проходит через моделирование, аналогичное той функции, которую она будет выполнять.

Питание и симулированные сигналы проходят через печатную плату высокой мощности. Электрические характеристики проверяются с помощью тестеров. Любые колебания выходного сигнала напряжения и другие факторы являются признаком неисправности.

В случае неудачи вы примете решение о следующем шаге. Все будет зависеть от установленных вами стандартов и серьезности неисправности. Вышедшие из строя мощные печатные платы можно либо улучшить, либо утилизировать.

Утилизация означает, что вам придется перезапустить процедуру сборки. Вот почему перед достижением этой последней стадии рекомендуются различные тесты.

Поиск производителя мощных печатных плат

Производитель мощных печатных плат

Опыт и знания

Общее количество лет опыта работы производителя определяет качество печатной платы высокой мощности, которую он может производить. Опытные производители, вероятно, будут хорошо оснащены за годы эксплуатации.

Это также будет информировать о качестве, которое произведет эксперт. Обладая знаниями и опытом, вы обязательно получите высококачественные печатные платы высокой мощности.

Возможности производства

Поскольку это особый тип печатных плат, не все производители печатных плат изготавливают печатные платы высокой мощности. Многие компании не имеют необходимых производственных мощностей. Им также иногда не хватает достаточной рабочей силы.

Вы должны найти одну компанию, которая может заниматься как прототипированием, так и производством. Таким образом, крайне важно, чтобы вы определили производителя, который специализируется на этом типе печатных плат.

Техподдержка

Технический опыт и специализация персонала в производстве мощных печатных плат — одно из желательных качеств. Получение производителя с квалифицированным персоналом, аккредитованным и опытным, имеет важное значение.

После производства производитель должен иметь возможность проверить, работает ли печатная плата должным образом.

Когда они приходят в таких случаях, они выручат вас с опытными заминками и недочетами.

Стоимость печатной платы

Рыночные цены на изготовление конструкций мощных печатных плат доступны на сайтах разных производителей. Вы можете сравнить цены, чтобы определить диапазон стоимости для этих продуктов.

Обладая этими знаниями, вы можете оценивать и договариваться о ценах с производителями.

Чрезвычайно высокие цены были бы признаком вымогательства. Чрезвычайно низкие цены на другом конце могут быть признаком некомпетентности, что приводит к неполной спецификации.

Упаковка для печатных плат высокой мощности

В некоторых случаях производители продают компоненты конструкции высокой мощности в очень больших упаковках, чем вам требуется. Каждый клиент желает получить пакет, в котором он нуждается. Если вы этого не учтете, то в конечном итоге вы будете платить за то, что вам не нужно.

Доставка мощных печатных плат может быть сложной задачей. Это потому, что они нежные и очень чувствительные.

Следовательно, упаковка должна быть сделана с большой осторожностью, прежде чем печатные платы будут отправлены вам. Ищите производителя, который предоставляет услуги по доставке для таких клиентов, как вы. Есть вероятность, что такие производители смогут упаковать свою продукцию в порядке.

Предоставляет расценки на печатные платы быстрее

Имея опыт и знания, никогда не будет сложно рассчитать стоимость быстрее. Производители с такими качествами могут довольно быстро и точно составить спецификацию. При этом они могут предоставить котировку достаточно быстро.

Заключение

В недавнем прошлом стали популярны конструкции печатных плат высокой мощности. Мы обсудили эти печатные платы с подробным описанием процессов, связанных с их изготовлением.

Далее мы изучили этапы их проектирования и определили важность прототипирования печатных плат.

Благодаря этому всестороннему обзору вы теперь сможете принимать обоснованные решения, когда речь идет о таких вопросах, как поиск поставщиков.

Вы также можете выбрать наилучший тип конструкции печатной платы высокой мощности, которая обеспечит оптимальную требуемую производительность.