Belangrijkste ontwerpuitdagingen voor dikke/zware koper PCB's in militaire en luchtvaarttoepassingen

PCB-vereiste voor Mil/Aero Elektronische Producten

Wanneer elektronische ingenieurs voorbereiden voor PCB-ontwerp voor militaire/luchtvaart (korte vorm als "mil/aero") toepassingen, moeten enkele details en prestatievereisten in overweging worden genomen. Het is algemeen bekend dat zowel mil als aero producten om meerdere bedrijfsvoorwaarden en een wijd bereik van bedrijfstemperatuur vragen. Ze moeten in staat zijn om meerdere strenge omgevingen te weerstaan met ofwel extreme hitte, zoals woestijn of buitengewone kou, zoals Zuidpool. Naast extreme temperatuur, is vochtigheid ook een cruciale overweging. Als resultaat, in het proces van het ontwerpen van PCB's voor mil/aero toepassingen, moeten producten speciale werkomstandigheden zorgvuldig worden overwogen zoals temperatuur en vochtigheid.

Betrouwbaarheid van militaire en luchtvaartproducten is een hoofdzorg waar PCB-ontwerpingenieurs zich op moeten richten. Als een cruciale facette van producten betrouwbaarheid, is planklevensduur beschouwd als een leidende oordeelstandaard. Neem raket als voorbeeld. Het mag niet ontploffen totdat het de doelwit raakt, wat betekent dat het normaal moet draaien in een gunstige omgeving en een relatief korte planklevensduur heeft. Ingenieurs hadden de voorkeur gegeven aan het verminderen van complexiteit van printplaten toegepast voor militaire en luchtvaartindustrieën gewoon vanwege hoge betrouwbaarheid van mil/aero producten. Militaire en luchtvaartafdeling zou aarzelen om te weten over nieuwe technieken van elektronische productfabricage totdat ze bewezen waren haalbaar in bijbehorende industrieën. Op dit moment, echter, stopt functievereiste van mil/aero elektronische producten elektronische ontwerpingenieurs van vast te houden aan eenvoudige ontwerpideeën en ervaring alleen. Sommigen van hen hebben begonnen om nieuw-ontstane PCB-fabricagetechnieken te omarmen.

Met de toename van PCB-technieken en complexiteit, moeten elektronische ingenieurs zich concentreren op zowel PCB-ontwerp regels als PCB-fabricagetechnologieën zodat producten een optimale balans zullen bereiken tussen veiligheid, kosten en prestatievereisten, leidend tot laagste fabricagerisico.

Succesvolle PCB-fabricatie is afhankelijk van frequente en soepele communicatie tussen elektronische ontwerpingenieurs en fabricageingenieurs, wat in gedachten moet worden gehouden. Ontwerpingenieurs moeten volledig bewust zijn van fabrikantgedetailleerde mogelijkheden zoals sporenbreedte, spacing, padgrootte en via-diameter etc. Bovendien moeten ze rekening houden met alle vereisten in termen van PCB-type, materiaal, doorboorstructuur en vermogen.

Als het gaat om mil/aero productenontwerp, moeten ingenieurs voldoen aan MIL-standaarden. Andere kwaliteitsstandaarden kunnen ook als referentie worden toegepast. Bijvoorbeeld, IPC-standaard kan worden gebruikt voor zijn inspectie-items en kwaliteitsstandaard.

Op dit moment neigen mensen ertoe een voorkeur te tonen voor hoge-snelheid transmissie substraatmateriaal, wat een wijd bereik van prestatieparameterverandering dekt. In structuren van meer complexe elektronische producten, kan datasheet geleverd door substraalleveranciers alleen aangeven dat een type substraalmateriaal beter presteert dan andere types. Niettemin, kan PCB-fabrikantservaring nooit onderschat worden omdat ze tot een mate authentiek bewust zijn van substraalmateriaalprestaties, vooral in overeenstemming met praktische situaties. Bijvoorbeeld, hoewel PCB-ontwerpers impedantie van leidingen kunnen uitvinden, zullen verschillende fabricagemethoden mogelijk leiden tot impedantie oncompatibel met ontwerpvereiste.

Structuur speelt ook een belangrijke rol in mil/aero PCB's omdat het in staat is om onnodige kosten te vermijden of risico te verminderen voortkomend uit complexe structuren. En voor meer complexe mil/aero elektronische producten, beïnvloeden hun structuren ook produceerbaarheid van producten.

Historisch, was kostenkwestel zelden overwogen in militaire en luchtvaart elektronische producten. Maar het moet worden erkend dat toename van productfabricagekosten eigenlijk gunstig zou zijn voor risicoreductie in het fabricageproces, wat, na alles, de moeite waard is. In de procedure van PCB-introductie, kan risico worden laten dalen door het verhogen van onderzoek en ontwikkelperiode en het herzien van dataintegriteit vóór fabricageregeling.

Dikke/Zware Koper PCB's voor Mil/Aero Toepassingen

• Definitie

Mil/Aero elektronische producten met hoog vermogen brengen nieuwe vereiste aan PCB's, wat de creatie van dikke/zware koper PCB's of zelfs extreme koper PCB's oproept. Zware koper PCB's verwijzen naar printplaten wier geleider koperdikte in het bereik ligt van 137,2µm tot 686µm terwijl printplaten wier koperdikte meer is dan 686µm of 6860µm bereikt, extreme koper PCB's worden genoemd.

Structurele voordelen van zware koper PCB's omvatten:
a. In staat om warmtespanning te weerstaan met PCB's anti-spanningscapaciteit verhoogd;
b. PCB stroomdraagcapaciteit verbeteren;
c. PCB warmteafvoercapaciteit verhogen zonder behoefte koelvinnen te monteren;
d. Mechanische sterkte van opbouw tussen lagen en doorgeplaatte gaten versterken;
e. Toepasbaar voor planaire transformator met hoog vermogen geplaatst op printplaat.

Elke munt heeft twee kanten. Naast die voordelen, hebben zware koper PCB's ook enkele nadelen. Het is van belang om bewust te zijn van beide aspecten betreffende structuren van zware koper PCB's zodat hoe potentieel functies en toepassingen te maken duidelijk kan worden begrepen.

• Constructie van Zware Koper PCB's

Vergelijkbaar met Standaard FR4 PCB's, hebben zware koper PCB's dezelfde fabricagemethode met speciale ets- en plattechnologieën toegepast, zoals hoge-snelheid platen en deviatie etsen. Enige tijd in het verleden, probeerden mensen eens zware koper PCB te fabriceren met alleen etsen. Sommige van de printplaten gefabriceerd in deze methode lieten schrot vallen door oneffen randlijnen en over-etsen van marge. Om dat te vermijden, werden geavanceerde platen- en etstechnieken later toegepast zodat rechte rand en optimale marge etsen konden worden bereikt.

Platen op zware koper PCB stelt PCB-fabrikanten in staat om zowel doorgeplaatte gatwand als doorboorgatwand te verdikken, wiens voordelen omvatten:
a. Laagaantal krimpen;
b. Impedantieverdeling verminderen;
c. Verpakking minimaliseren;
d. Fabricagekosten verlagen.

Zware koper PCB kan naadloos worden gehecht aan gewone printplaat. Als het gaat om tracing en kleinste spacing op printplaten en bereik binnen tolerantie en fabricagecapaciteit, moeten ze worden bepaald door discussie tussen ontwerpingenieurs en fabrikanten vóór authentieke fabricage.

• Stroomdraagcapaciteit en Temperatuurstijging

Hoeveel stroom is zware koper PCB in staat te dragen? Deze vraag hangt meestal af van elektronische ontwerpingenieurs. Het omvat koperdikte en breedte en maximum temperatuurstijging zware koper PCB in staat is te weerstaan bepaling. Deze vraag komt uit zoals dat aangezien warmte gegenereerd door zware koper PCB in het proces van draaien nauw gerelateerd is met stroom.

Als stroom door draden stroomt, is vermogenverbruikssnelheid tijdens draaien 12% van oorspronkelijke vermogen zodat verloren vermogen lokale overgangswarmte genereert die in de omgeving wordt afgestraald op een manier van thermische geleiding. De maximum stroom die draden op zware koper PCB kunnen weerstaan moet worden uitgevonden en een methode om temperatuurstijging en bijbehorende opgelegde stroom te beoordelen moet worden uitgegraven. Volgens richtlijnen van IPC-2221A, is een formule beschikbaar die stroomdraagcapaciteit door externe draden aangeeft: I = 0,048 x DT⁰·⁴⁴ x W x Th⁰·⁷²⁵.

In deze formule, I verwijst naar stroom (eenheid: A); DT verwijst naar temperatuurstijging (eenheid: °C); W verwijst naar lijnbredte (eenheid: µin); Th verwijst naar spordikte (eenheid: µin). Stroomdraagcapaciteit van interne sporen is 50% van die van externe sporen.

In conformiteit met de formule, vat Tabel 1 samengevat stroomdraagcapaciteit die draagstroom aangeeft bij de temp van 30°C voor verschillende dwarsdoorsnede-oppervlakken.

Tabel 1 Draagstroom (A) bij een Vaste Spoorbreedte (temperatuurstijging is 30°C)

Substraatmaterialen met verschillende prestaties zijn beschikbaar voor PCB-fabrikanten en ontwerpers, wisselend van gewone FR-4 epoxydhar substraalmateriaal met een bedrijfstemperatuur 130°C tot hoge-Tg substraatmaterialen. Tot nu toe is een set methoden ontwikkeld om warmtebestendigheids-kwaliteit van afgeronde PCB-producten te testen. Vanwege verschil in termen van thermische uitdijging tussen koper en substraalmateriaal, wordt een "drijvende kracht" gecreëerd tussen hen, dat is, eigenlijk thermische spanning mogelijk leidend tot scheur, verzamelen en groeien, wat uiteindelijk PCB naar falen drijft.

In de circulatiest op doorboorgaten capaciteit om thermische schok te bestrijden, is een set van 32 seriële doorgeplaatte doorboorgaten ontworpen als een monster op de printplaat en hun situaties zullen worden gecontroleerd na thermische schoktest. Het eerste gefaalde doorgeplaatte doorboorgat zal worden besloten als de thermische spanning die een printplaat kan weerstaan. Toepassing van zware koper PCB's in thermische schokcirculatie zal falen verminderen of elimineren.

• Thermische Afvoering Analyse

In het proces van elektronische componenten draaien, neemt hoog-vermogen verlies plaats in de vorm van verwarming die moet worden gegenereerd door thermische bron (componenten) en gestraald naar omgeving. Anders zullen componenten lijden onder oververhitting of zelfs falen. Zware koper PCB's zijn echter in staat om warmte effectiever af te voeren dan andere typen printplaten zodat falenratio van printplaten dramatisch zal worden verminderd.

Om warmte gemakkelijk af te voeren, wordt een type koelvin gevraagd om warmte af te voeren in lucht door thermische geleiding, straling of convectie. Meestal wordt de andere kant van warmtebron van koelvin verbonden met koperoppervlak door koperplaten doorboorgaten.

Over het algemeen worden gewone koelvinnen verbonden met kopercoatingoppervlak op PCB door thermische geleiding. Er zijn ook situaties waarin nitten of schroeven worden gebruikt voor verbinding. De meeste koelvinnen zijn gemaakt van koper of aluminium.

Daarom is het van veel belang om koelvinnen te monteren tijdens PCB-fabricage, wat kan worden bereikt in zware koper PCB's. Koperlaag op het oppervlak van printplaat kan worden verdikt door electroplaten, wat warmteleidende eigenschap van printplaatoppervlak verbetert. Een ander voordeel van deze methode ligt in dat thermische doorboorgat koperplaatlaag kan worden verdikt en thermische weerstand van zware koper PCB kan worden verminderd.

Het is zo'n lange tijd geleden dat zware koper PCB's zijn ingezet om groot-vermogen componenten in militaire en luchtvaartindustrieën te dragen dat dit type zware koper PCB's in de nabije toekomst wijd zal worden toegepast onder verschillende industrieën.

Nuttige bronnen

• Dikke Koper PCB En Zijn Fabricageservice
• Relatie tussen Kopergewicht, Spoorbreedte en Stroomdraagcapaciteit
• De Belangrijkste PCB-ontwerp Regels Die U Moet Kennen
• Volledige PCB-fabricageservice van PCBCart - Meerdere waardevolgende opties
• Geavanceerde PCB-assemblageservice van PCBCart - Vanaf 1 stuk