دور مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور في المركبات الكهربائية | جيه PCBA

مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور النحاسية الثقيلة

كانت صناعة السيارات تستخدم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور النحاسية الثقيلة لبعض الوقت، معظمها في صناديق التتابع والصمامات. ومع زيادة الطاقة الكهربائية في العديد من التطبيقات، تشهد هذه التكنولوجيا انتعاشًا. إن استخدام طبقات النحاس الثقيلة كخطوط كهرباء له ميزة إضافية تتمثل في تقليل الحث الطفيلي، حيث من الممكن تكديس الموصلات واحدة فوق الأخرى في لوحات متعددة الطبقات. غالبًا ما يحقق مصنعو ثنائي الفينيل متعدد الكلور ما يصل إلى أربع طبقات تحتوي على 12 أونصة من النحاس في الطبقات الداخلية، مما يؤدي إلى قدرة حمل محتملة تزيد عن 1000 أمبير. وبينما تبلغ سماكة الطبقات الداخلية 400 ميكرومتر، يجب على الشركات المصنعة الاحتفاظ بالنحاس الثقيل في الطبقات الخارجية أقل من 150 ميكرومتر. ميكرومتر. يتطلب الفشل في القيام بذلك بذل جهود إضافية لعملية قناع اللحام لتوفير عزل كهربائي مناسب.

لوحة الطاقة كومبي

تكنولوجيا النحاس الثقيلة لها عيب. ليس من الممكن حفر الهياكل الدقيقة مع النحاس الثقيل. لذلك، من المعتاد في معظم أنظمة إلكترونيات الطاقة أن يكون لديك لوحة تحكم منفصلة باستخدام سمك النحاس العادي للتجميع باستخدام تقنية التثبيت السطحي، ومرحلة طاقة بتصميم من النحاس الثقيل. يتطلب ذلك مساحة تركيب ذات مساحة كافية لاستضافة كلتا اللوحتين، بما في ذلك أي موصلات تربط بينهما.

قام مصنعو ثنائي الفينيل متعدد الكلور بتطوير لوحة الطاقة المجمعة لتحقيق متطلبات كليهما في هيكل واحد. يقومون بتثبيت النحاس الثقيل في الطبقات الداخلية بجانب البناء النحاسي القياسي. تعمل الطبقة الخارجية المشتركة التي تستخدم سمك النحاس المتوافق مع SMT على توفير التوصيل الكهربائي للوحة بأكملها.

ومع ذلك، فإن الطبقة العازلة بين طبقات النحاس الثقيلة تعمل كحاجز لنقل الحرارة الأمثل في المحور Z. نظرًا لأن تقنية PCB النحاسية الثقيلة مفيدة لإدارة التيارات العالية، فإن تبديد الحرارة المناسب يتطلب تقنيات أخرى مثل الركائز المعدنية المعزولة وتكنولوجيا البطانة.

الركيزة المعدنية المعزولة 

تتكون أساسًا من مشتت حراري معدني، وهي ركيزة معدنية معزولة تحتوي على طبقة عازلة رقيقة تفصل الطبقة النحاسية المفردة في الأعلى عن المشتت الحراري المعدني. يعد هذا البناء مفيدًا جدًا للتصميمات البسيطة التي تستضيف العديد من مكونات توليد الحرارة. ومع ذلك، بالنسبة للتصميمات الأكثر تعقيدًا، قد لا يكون توجيه طبقة واحدة كافيًا، وقد يكون من الضروري وجود أكثر من طبقة واحدة.

تستخدم معظم تصميمات الركيزة المعدنية المعزولة الألومنيوم كمشتت للحرارة. يؤدي هذا إلى تقليل الوزن، ولكنه يقدم نسبة CTE عالية، مما يقلل من موثوقية التصميم. لتحسين الموثوقية، يستخدم المصممون النحاس كمادة مشتتة للحرارة. وهذا يساعد أيضًا على تحسين القدرة الحرارية للوحة.

تكنولوجيا البطانة

يجب أن تنتقل الحرارة من المكون الساخن إلى المشتت الحراري بأقصر طريقة ممكنة، حيث يؤدي ذلك إلى تقليل المقاومة الحرارية. في معظم الحالات، تنتقل الحرارة في المحور z، بدءًا من المكون الساخن الموجود في الجانب العلوي المجمع للوحة PCB، مرورًا باللوحة قبل الوصول إلى المشتت الحراري الموجود أسفل اللوحة.

بدلاً من إصلاح المشتت الحراري، يقوم مصنعو ثنائي الفينيل متعدد الكلور الآن بتصفيح طبقة نحاسية ضخمة داخل ثنائي الفينيل متعدد الكلور. وهذا يقلل من المقاومة الحرارية بشكل كبير. وبصرف النظر عن استخدام البطانة كمغسلة لتبديد الحرارة، فمن الممكن أيضًا استخدام البطانة لتحمل تيارات عالية، حيث أن مقاومتها الأومية منخفضة.

تكنولوجيا تضمين الرقائق

ومع ذلك، تواجه التقنيات التقليدية قيودًا عند التثبيت في الأماكن المقيدة والمحدودة، خاصة عندما تكون كثافة الطاقة عالية. لتوفير المساحة، يحتاج مصنعو ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى التصغير، ويحققون ذلك عن طريق تثبيت بعض المكونات داخل اللوحة، بدلاً من تركيبها على سطحها الخارجي.

لتحسين تبديد الحرارة من مكون ساخن داخل PCB إلى المشتت الحراري، يجب على الشركات المصنعة استخدام أشباه موصلات الطاقة بإطار من الرصاص. يعمل هذا كموزع للحرارة، مما يقلل من المقاومة الحرارية بشكل كبير. تساعد الطبقة النحاسية الثقيلة في الأعلى على توصيل جهات الاتصال باستخدام منافذ صغيرة مملوءة بالنحاس بدلاً من أسلاك الربط التي تستخدمها وحدات الطاقة التقليدية. لا تساعد هذه التقنية في تبديد الحرارة فحسب، بل تعمل أيضًا على تحسين العديد من المعلمات الكهربائية مثل:

المقاومة على مستوى الدولة:

يعمل تضمين الرقاقة على التخلص عمليًا من أسلاك الربط ومقاومة الحزمة المرتبطة بها. ومع ذلك، فإن القيمة الدقيقة للمقاومة على الحالة تعتمد على توليد تكنولوجيا أشباه الموصلات، وفئة الجهد الخاصة بها، ونوع الحزمة.

المقاومة الحرارية:

يوفر إطار الرصاص انتشارًا ممتازًا للحرارة، وبالتالي تحسين المقاومة الحرارية للنظام بشكل كبير. علاوة على ذلك، تعمل السعة الحرارية لإطار الرصاص أيضًا على تحسين متانة الجهاز ومقاومته الحرارية.

تبديل الأداء:

يحتوي الجزء العلوي من الشريحة على اتصال مسطح تقريبًا مع الممرات، وبالتالي تحقيق قيمة محاثة طفيلية منخفضة جدًا. يؤدي هذا أيضًا إلى مسافات قصيرة جدًا بين أشباه موصلات الطاقة ومكثفات وصلة التيار المستمر. التأثير الصافي لما سبق هو تمكين التحول بشكل أسرع مع خسائر أقل بكثير. وينطبق هذا بشكل خاص على تقنيات التبديل السريع الحديثة التي تستخدم أشباه الموصلات SiC و GaN.

التصغير:

غالبًا ما تحتاج التطبيقات الحالية والمستقبلية إلى تقليل عامل الشكل مع الحاجة إلى توفير وظائف إضافية. يساعد تضمين الشريحة على توفير مساحة قيمة على مستوى ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

موثوقية أعلى:

يساعد استبدال السيراميك أو أسلاك الربط على تحسين موثوقية النظام بشكل كبير. على سبيل المثال، أظهرت اختبارات دورة الطاقة مع اختلاف في درجة الحرارة بمقدار 120 كلفن على اللوحات باستخدام التكنولوجيا المدمجة أنها قادرة على تحمل أكثر من 700000 دورة نشطة.

تقليل التكاليف:

يمكن تحقيق وفورات كبيرة في التكاليف من خلال تقنية الرقاقة المدمجة. يأتي ذلك من توفير المساحة بشكل عام، والعزل المدمج، ومشكلات EMC المنخفضة، والمكونات السلبية الأصغر، ومكونات الطاقة التي تتطلب مساحة سطح أقل للرقاقة، والتبريد الأمثل، و التوفير في الكابلات والموصلات.

مفيد لفجوة النطاق الواسعة وأشباه الموصلات ذات الجهد العالي

تعمل تقنيات تضمين الرقاقة لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور على تحسين أداء تطبيقات الطاقة الإلكترونية. تتمتع هذه التقنية الجديدة بمحاثة طفيلية منخفضة جدًا، وبالتالي تدعم التبديل منخفض الخسارة عند الترددات العالية. يعد هذا أمرًا مرغوبًا للغاية عند استخدام أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق الواسعة وللجيل القادم من محركات السيارات التي تستخدم أجهزة SiC وGaN.

يساعد العزل المدمج في تجميع مكونات Smart Pack مباشرة على المشتت الحراري. اعتمادًا على المتطلبات، يمكن أن تكون TIM، أو مادة الواجهة الحرارية، إما موصلة للكهرباء أو غير موصلة.

يعد الاستشعار الحالي باستخدام التحويلات ممارسة شائعة. يستخدم المصنعون التحويلات لقياس تيارات الطور في المحركات الكهربائية في المركبات الكهربائية. تعتبر التحويلات، كونها مكونات كبيرة نسبيًا، مرشحة جيدة لجهود التصغير. ومن خلال تضمين تحويلة كمكون Smart Pack، يتم تحسين تبديد الحرارة بشكل كبير. وهذا يزيد من إمكانية استخدام التحويلات لقياس تيارات تصل إلى 300 أمبير. ولتحسين الموثوقية، يستبدل المصنعون وصلات اللحام في التحويلة ودائرة اللوحة بمنافذ دقيقة.

خاتمة

وفقًا لشركة PCB Trace Technologies Inc، تدعم تقنيات PCB الجديدة السيارات الكهربائية بعدة طرق. فهي لا تقلل من عوامل الشكل فحسب، بل تعمل أيضًا على زيادة أداء النظام وموثوقيته عن طريق تقليل التكلفة على مستوى النظام. يساعد تضمين جهاز إلكتروني للطاقة داخل PCB في استبدال وحدة الطاقة التقليدية وتحسين أداء النظام وموثوقيته بشكل كبير. وهذا مفيد ليس فقط لتطبيقات الجهد المنخفض، ولكن أيضًا لاستخدام التيار العالي، وكذلك لتطبيقات الجهد العالي مع أجهزة ذات فجوة نطاق واسعة.

• سنة التأسيس
  --
• نوع العمل
  --
• البلد / المنطقة
  --
• الصناعة الرئيسية
  --
• المنتجات الرئيسية
  --
• الشخص الاعتباري
  --
• عدد الموظفي
  --
• قيمة الإخراج السنوي
  --
• سوق التصدير
  --
• تعاون العملاء
  --