Роля на ПХБ в електрическите превозни средства | JH PCBA

Тежки медни печатни платки

Автомобилната индустрия използва тежки медни печатни платки от известно време, най-вече в кутии за релета и предпазители. С увеличаването на електрическата мощност в много приложения, тази технология преживява възраждане. Използването на тежки медни слоеве като електропроводи има допълнителното предимство за намаляване на паразитната индуктивност, тъй като е възможно да се наслагват проводниците един над друг в многослойни платки. Производителите на печатни платки често реализират до четири слоя с 12 унции мед във вътрешните слоеве, което води до потенциална товароносимост от повече от 1000 A. Докато вътрешните слоеве са с дебелина 400 µm, производителите трябва да поддържат тежката мед във външните слоеве под 150 µm. Неуспехът да се направи това изисква допълнителни усилия за процеса на маска за спояване, за да осигури адекватна електрическа изолация.

Power Combi-Board

Тежката медна технология има недостатък. Не е възможно да се ецват структури с фина стъпка заедно с тежка мед. Поради това в повечето силови електронни системи е обичайно да има отделна контролна платка, използваща стандартна дебелина на медта за сглобяване с технология за повърхностен монтаж, и захранващо стъпало с дизайн от тежка мед. Това изисква инсталационно пространство с подходяща площ за хостване на двете платки, включително всички съединители, които ги свързват.

Производителите на печатни платки са разработили захранващата комбинирана платка, за да постигнат изискванията и на двете в една структура. Те инсталират тежка мед във вътрешните слоеве заедно със стандартната медна конструкция. Общ външен слой, използващ SMT съвместима медна дебелина, служи за осигуряване на електрическа връзка за цялата платка.

Въпреки това, изолационният слой между тежките медни слоеве действа като бариера за оптимален топлопренос по z-ос. Тъй като технологията за тежки медни печатни платки е полезна за управление на високи токове, правилното разсейване на топлината изисква други технологии като изолирани метални субстрати и технология за инкрустация.

Изолиран метален субстрат 

Състои се основно от метален радиатор, изолираният метален субстрат има тънък изолационен слой, разделящ единичния меден слой в горната част от металния радиатор. Тази конструкция е много полезна за прости конструкции, които съдържат много компоненти, генериращи топлина. Въпреки това, за по-сложни проекти, еднослойното маршрутизиране може да не е адекватно и може да е необходимо повече от един слой.

Повечето конструкции на изолирани метални субстрати използват алуминий като радиатор. Това намалява теглото, но въвежда висок CTE, като по този начин намалява надеждността на дизайна. За да подобрят надеждността, дизайнерите използват мед като материал за радиатор. Това също помага за подобряване на топлинния капацитет на платката.

Технология за инкрустация

Топлината трябва да пътува от горещ компонент до радиатора по възможно най-краткия път, тъй като това минимизира топлинното съпротивление. В повечето случаи топлината се движи по оста z, започвайки от горещия компонент в сглобената горна страна на печатната платка, преминавайки през платката, преди да достигне радиатора в долната част на платката.

Вместо да фиксират радиатор, производителите на печатни платки сега ламинират масивна медна вложка в печатната платка. Това значително намалява термичното съпротивление. Освен използването на вложката като поглътител за разсейване на топлината, възможно е също да се използва вложката за пренасяне на големи токове, тъй като нейното омично съпротивление е ниско.

Технология за вграждане на чипове

Въпреки това конвенционалните технологии срещат ограничения при инсталиране в ограничени и тесни пространства, особено когато плътността на мощността е висока. За да спестят място, производителите на печатни платки изискват миниатюризация и те постигат това чрез инсталиране на някои компоненти вътре в платката, вместо да ги монтират на външната й повърхност.

За подобряване на разсейването на топлината от горещ компонент вътре в печатната платка към радиатора, производителите трябва да използват мощен полупроводник с оловна рамка. Това действа като разпределител на топлина, намалявайки значително термичното съпротивление. Тежък меден слой в горната част помага за свързването на контактите с помощта на микро отвори, пълни с мед, вместо свързващи проводници, които използват конвенционалните захранващи модули. Тази технология не само помага при разсейването на топлината, но също така подобрява много електрически параметри като:

Съпротивление при включено състояние:

Вграждането на чип практически елиминира свързващите проводници и свързаното с тях съпротивление на опаковката. Точната стойност на съпротивлението при включено състояние обаче зависи от поколението на полупроводниковата технология, нейния клас на напрежение и вида на пакета.

Термична устойчивост:

Оловната рамка осигурява отлично разпространение на топлината, като по този начин значително подобрява топлинната устойчивост на системата. Освен това термичният капацитет на оловната рамка също подобрява здравината на устройството и неговия топлинен импеданс.

Превключване на производителност:

Горната част на чипа има почти плоска връзка с отворите, като по този начин се постига много ниска стойност на паразитна индуктивност. Това също води до много къси разстояния между силовия полупроводник и кондензаторите на DC-link. Нетният ефект от горното позволява по-бързо превключване със значително по-ниски загуби. Това е особено вярно за съвременните технологии за бързо превключване, използващи SiC и GaN полупроводници.

Миниатюризация:

Настоящите и бъдещите приложения често се нуждаят от намаляване на форм-фактора, като същевременно се изисква предоставяне на допълнителна функционалност. Вграждането на чип помага да се постигне спестяване на ценно пространство на ниво PCB.

По-висока надеждност:

Подмяната на керамика или свързващи проводници помага за значително подобряване на надеждността на системата. Например, тестове за цикъл на захранване с температурна разлика от 120 K на платки, използващи вградена технология, показаха, че те са в състояние да издържат на повече от 700 000 активни цикъла.

Намаляване на разходите:

Възможни са значителни икономии на разходи чрез технологията с вграден чип. Това идва от цялостно спестяване на пространство, вградена изолация, по-ниски проблеми с електромагнитната съвместимост, по-малки пасивни компоненти, захранващи компоненти, изискващи по-ниска повърхност на чипа, оптимизирано охлаждане и спестяванията на кабели и конектори.

Полезно за широколентови полупроводници и високоволтови полупроводници

Технологиите за вграждане на чипове за печатни платки подобряват производителността на силовите електронни приложения. Тази нова технология има много ниска паразитна индуктивност, като по този начин поддържа превключване с ниски загуби при високи честоти. Това е много желателно, когато се използват полупроводници с широка ширина на лентата и за следващото поколение автомобилни задвижвания, използващи SiC и GaN устройства.

Вградената изолация помага при сглобяването на компонентите на Smart Pack директно върху радиатора. В зависимост от изискването, TIM или термичният интерфейсен материал може да бъде електропроводим или непроводим.

Отчитането на ток с помощта на шунтове е обичайна практика. Производителите използват шунтове за измерване на фазови токове в електродвигатели в електромобили. Шунтовете, като сравнително големи компоненти, са добри кандидати за усилия за миниатюризация. Чрез вграждане на шунт като компонент на Smart Pack драматично се подобрява разсейването на топлината. Това увеличава възможността за използване на шунтове за измерване на токове до 300 A. За подобряване на надеждността производителите заменят спойките към шунта и веригата на платката с микропреходници.

Заключение

Според PCB Trace Technologies Inc, новите PCB технологии поддържат електрическите превозни средства по много начини. Те не само минимизират форм факторите, но и повишават производителността и надеждността на системата чрез намаляване на разходите на ниво система. Вграждането на захранващо електронно устройство в печатната платка помага да се замени конвенционалния захранващ модул, да се подобри значително производителността на системата и нейната надеждност. Това е полезно не само за приложения с ниско напрежение, но и за използване на висок ток, както и за приложения с високо напрежение с устройства с широка лента.

• година на основаване
  --
• бизнес тип
  --
• Държавен регион
  --
• Основна индустрия
  --
• Основни продукти
  --
• Предприятие юридическо лице
  --
• Общо служители
  --
• Годишна стойност на продукцията
  --
• Пазар за износ
  --
• Обучили клиенти
  --