One-stop PCB&PCBA Manufacturer since 2009
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One-stop PCB&PCBA Manufacturer since 2009
Jinhua Technology (Shenzhen) Co., Ltd. wurde 2009 gegründet und hat 2020 seine Produktionsanlagen modernisiert und ein größeres Fabrikgebäude ersetzt. Unser Unternehmen geht mit einem neuen Erscheinungsbild auf den Markt und konzentriert sich auf One-Stop-Services für Halbzeuge wie PCB-Leiterplatten, Komponentenbeschaffung, SMT-Chipverarbeitung und DIP-Plug-Ins. Positionierung als „professioneller und schneller Multi-Sorten-Batch-Dienstleister aus einer Hand“. Das Unternehmen ist mit hochpräzisen importierten Geräten, einer GKG-GSE-Druckmaschine, SPI-Inspektionsgeräten, einem ersten FAI-Tester, einer automatischen Multifunktions-Bestückungsmaschine, Reflow-Löten, AOI-Geräten, Wellenlöten usw. ausgestattet. Die Produkte haben die UL-Sicherheitszertifizierung bestanden. Zertifizierung des Umweltmanagementsystems ISO14001, Zertifizierung des Qualitätsmanagementsystems ISO9001-2000 und strikte Umsetzung des Qualitätssystemstandards IATF 16949. Wir halten uns stets an den Unternehmenswert „professionelle Qualität, Integrität und Innovation“ und streben weiterhin nach vorne, sind realistisch, innovativ und arbeiten mit Integrität. Arbeiten Sie hart für die Vision, „ein führender Dienstleister in der SMT-Branche zu werden“. Ein Unternehmen mit sozialem Verantwortungsbewusstsein gegenüber Kunden, Mitarbeitern und Lieferanten sein.
Vorsichtsmaßnahmen für PCBA im Automobilbereich
Laut JH PCBA sind auf Leiterplattenebene nur wenige Herausforderungen, die innovative Lösungen erfordern, Miniaturisierung, niedrige Induktivität, Wärmemanagement und Hochstromhandhabung. Leiterplattenhersteller erfüllen die oben genannten Anforderungen durch neuere Technologien wie die Chip-Einbettung. Sie betten dünne Nacktchips aus Leistungshalbleitern in die Leiterplattenschichten ein. Dies ist eine leistungsstarke Alternative, die herkömmliche Leistungselektronikmodule schnell ersetzt.
Die Automobilindustrie steht unter enormem gesetzgeberischem Druck, CO2-Reduktionsziele zu erreichen. Daher bieten sie über Hybrid- und Elektroantriebe neue Lösungen für die Elektrifizierung von Automobilanwendungen an. Aufgrund des hohen Leistungsbedarfs besteht eine zunehmende Herausforderung bei der Bewältigung hoher Ströme und dem thermischen Management von Verlustleistungsverlusten.
Im Fahrzeug wandeln Leistungshalbleiter den Strom aus Batterien um. Hersteller nutzen hierfür Leistungsmodule aus Substratmaterialien wie Keramik oder einer Leiterplatte. Das Substrat unterstützt die Bewältigung hoher Ströme, die Wärmeableitung und ermöglicht den Betrieb bei hohen Schaltfrequenzen. Dadurch wird die elektrische Energieumwandlung optimal unterstützt.
Der Kostenvorteil von Leiterplatten gegenüber Keramik hat dazu geführt, dass Leiterplatten einen zunehmenden Anteil an den Stromumwandlungsanwendungen in Elektrofahrzeugen erreichen. Die Verwendung von Keramiksubstraten in Leistungsstufen erfordert fast immer eine zusätzliche Steuerplatine mit den entsprechenden Verbindungsgeräten wie Kabeln, Anschlüssen und Steckern. Andererseits ist es durch den Einsatz von Leiterplatten möglich, die Leistungsstufe und die Steuerplatine in einem einzigen Substrat zu vereinen. Bei leistungselektronischen Substraten in der Automobilindustrie schreitet die Leiterplattentechnologie in verschiedene Richtungen voran:
Schwere Kupfer-Leiterplatten
Die Automobilindustrie verwendet seit einiger Zeit schwere Kupferleiterplatten, hauptsächlich in Relais- und Sicherungskästen. Mit der Steigerung der elektrischen Leistung in vielen Anwendungen erlebt diese Technologie ein Revival. Die Verwendung schwerer Kupferschichten als Stromleitungen hat den zusätzlichen Vorteil, dass die parasitäre Induktivität reduziert wird, da es möglich ist, die Leiter in mehrschichtigen Platinen übereinander zu stapeln. Leiterplattenhersteller realisieren oft bis zu vier Lagen mit 12 Unzen Kupfer in den Innenlagen, was zu einer potenziellen Tragfähigkeit von mehr als 1000 A führt. Während die Innenlagen 400 µm dick sind, müssen die Hersteller den schweren Kupferanteil in den Außenlagen unter 150 µm halten µm. Geschieht dies nicht, ist ein zusätzlicher Aufwand für den Lötmaskenprozess erforderlich, um eine ausreichende elektrische Isolierung zu gewährleisten.
Power-Combi-Board
Die Schwerkupfertechnologie hat einen Nachteil. Es ist nicht möglich, feine Strukturen zusammen mit schwerem Kupfer zu ätzen. Daher ist es in den meisten Leistungselektroniksystemen üblich, eine separate Steuerplatine mit normaler Kupferdicke für den Zusammenbau mit Oberflächenmontagetechnik und eine Leistungsstufe mit einem starken Kupferdesign zu haben. Dies erfordert einen Installationsraum mit ausreichend Platz für die Aufnahme beider Platinen, einschließlich etwaiger Steckverbinder, die sie miteinander verbinden.
Leiterplattenhersteller haben das Power-Combi-Board entwickelt, um die Anforderungen beider in einer Struktur zu erfüllen. Sie verbauen zusätzlich zur Standard-Kupferkonstruktion schweres Kupfer in den Innenlagen. Eine gemeinsame Außenschicht mit SMT-kompatibler Kupferdicke dient der elektrischen Verbindung der gesamten Platine.
Allerdings fungiert die Isolierschicht zwischen den schweren Kupferschichten als Barriere für eine optimale Wärmeübertragung in der z-Achse. Da die PCB-Technologie aus starkem Kupfer für die Bewältigung hoher Ströme nützlich ist, erfordert eine ordnungsgemäße Wärmeableitung andere Technologien wie isolierte Metallsubstrate und Inlay-Technologie.
Isoliertes Metallsubstrat
Ein isoliertes Metallsubstrat besteht hauptsächlich aus einem Metallkühlkörper und verfügt über eine dünne Isolierschicht, die die einzelne Kupferschicht auf der Oberseite vom Metallkühlkörper trennt. Diese Konstruktion ist sehr nützlich für einfache Designs mit vielen wärmeerzeugenden Komponenten. Bei komplexeren Designs ist jedoch ein einschichtiges Routing möglicherweise nicht ausreichend und es können mehr als eine Schicht erforderlich sein.
Die meisten isolierten Metallsubstratkonstruktionen verwenden Aluminium als Kühlkörper. Dies verringert das Gewicht, führt jedoch zu einem höheren CTE, wodurch die Zuverlässigkeit des Designs verringert wird. Um die Zuverlässigkeit zu verbessern, verwenden Entwickler Kupfer als Kühlkörpermaterial. Dies trägt auch dazu bei, die Wärmekapazität der Platine zu verbessern.
Inlay-Technologie
Die Wärme muss auf dem kürzesten Weg von einem heißen Bauteil zum Kühlkörper gelangen, da dadurch der Wärmewiderstand minimiert wird. In den meisten Fällen wandert die Wärme entlang der Z-Achse, ausgehend von der heißen Komponente auf der bestückten Oberseite der Leiterplatte, durch die Leiterplatte, bevor sie den Kühlkörper an der Unterseite der Leiterplatte erreicht.
Anstatt einen Kühlkörper zu reparieren, laminieren Leiterplattenhersteller jetzt eine massive Kupfereinlage in die Leiterplatte. Dadurch verringert sich der thermische Widerstand erheblich. Neben der Verwendung des Inlays als Senke zur Wärmeableitung ist auch die Verwendung des Inlays zur Übertragung hoher Ströme möglich, da sein ohmscher Widerstand gering ist.
Chip-Einbettungstechnologie
Allerdings stoßen herkömmliche Technologien bei der Installation in engen und beengten Räumen an ihre Grenzen, insbesondere wenn die Leistungsdichte hoch ist. Um Platz zu sparen, fordern Leiterplattenhersteller eine Miniaturisierung. Dies erreichen sie, indem sie einige Komponenten im Inneren der Leiterplatte installieren, anstatt sie auf der Außenfläche zu montieren.
Um die Wärmeableitung von einem heißen Bauteil im Inneren der Leiterplatte zum Kühlkörper zu verbessern, müssen Hersteller einen Leistungshalbleiter mit Leadframe verwenden. Dies wirkt als Wärmeverteiler und reduziert den Wärmewiderstand erheblich. Eine dicke Kupferschicht an der Oberseite hilft dabei, die Kontakte mithilfe von mit Kupfer gefüllten Mikrodurchkontaktierungen anstelle von Bonddrähten zu verbinden, die bei herkömmlichen Leistungsmodulen verwendet werden. Diese Technologie hilft nicht nur bei der Wärmeableitung, sondern verbessert auch viele elektrische Parameter wie:
On-State-Widerstand:
Durch die Chip-Einbettung entfallen Bonddrähte und der damit verbundene Gehäusewiderstand praktisch. Der genaue Wert des Durchlasswiderstands hängt jedoch von der Generation der Halbleitertechnologie, ihrer Spannungsklasse und der Art des Gehäuses ab.
Wärmewiderstand:
Der Leadframe sorgt für eine hervorragende Wärmeverteilung und verbessert dadurch den thermischen Widerstand des Systems deutlich. Darüber hinaus verbessert die Wärmekapazität des Leadframes auch die Robustheit des Geräts und seine thermische Impedanz.
Schaltleistung:
Die Oberseite des Chips ist nahezu flächig mit den Vias verbunden, wodurch ein sehr geringer parasitärer Induktivitätswert erreicht wird. Dies führt auch zu sehr kurzen Abständen zwischen Leistungshalbleiter und Zwischenkreiskondensatoren. Der Nettoeffekt des oben Gesagten besteht darin, dass ein schnelleres Schalten mit wesentlich geringeren Verlusten ermöglicht wird. Dies gilt insbesondere für moderne Schnellschalttechnologien, die SiC- und GaN-Halbleiter verwenden.
Miniaturisierung:
Aktuelle und zukünftige Anwendungen erfordern häufig eine Reduzierung des Formfaktors und müssen gleichzeitig zusätzliche Funktionalität bereitstellen. Das Einbetten von Chips trägt dazu bei, wertvollen Platz auf Leiterplattenebene zu sparen.
Höhere Zuverlässigkeit:
Der Austausch von Keramik oder Bonddrähten trägt dazu bei, die Zuverlässigkeit des Systems deutlich zu verbessern. So zeigten Power-Cycling-Tests mit einem Temperaturunterschied von 120 K auf Platinen mit eingebetteter Technologie, dass sie mehr als 700.000 aktive Zyklen überstehen konnten.
Kostenreduzierung:
Durch die Chip-Embedded-Technologie sind erhebliche Kosteneinsparungen möglich. Dies ist auf allgemeine Platzeinsparungen, integrierte Isolierung, geringere EMV-Probleme, kleinere passive Komponenten, Leistungskomponenten mit geringerer Chipoberfläche, optimierte Kühlung usw. zurückzuführen die Einsparungen bei Kabeln und Steckern.
Nützlich für Halbleiter mit großer Bandlücke und Hochspannung
Chip-Einbettungstechnologien für Leiterplatten verbessern die Leistung leistungselektronischer Anwendungen. Diese neue Technologie weist eine sehr geringe parasitäre Induktivität auf und unterstützt so ein verlustarmes Schalten bei hohen Frequenzen. Dies ist äußerst wünschenswert bei der Verwendung von Halbleitern mit großer Bandlücke und für die nächste Generation von Automobilantrieben mit SiC- und GaN-Bauelementen.
Die eingebaute Isolierung hilft bei der Montage von Smart Pack-Komponenten direkt auf dem Kühlkörper. Je nach Anforderung kann das TIM bzw. Thermal Interface Material entweder elektrisch leitend oder nicht leitend sein.
Die Strommessung mithilfe von Shunts ist eine gängige Praxis. Hersteller verwenden Shunts zur Messung von Phasenströmen in Elektromotoren in Elektrofahrzeugen. Shunts sind relativ große Komponenten und eignen sich gut für Miniaturisierungsbemühungen. Durch die Einbettung eines Shunts als Smart Pack-Komponente wird die Wärmeableitung erheblich verbessert. Dies erhöht die Möglichkeit, Shunts zur Messung von Strömen bis zu 300 A zu verwenden. Um die Zuverlässigkeit zu verbessern, ersetzen Hersteller Lötverbindungen zum Shunt und zur Platinenschaltung durch Mikrovias.
Abschluss
Laut PCB Trace Technologies Inc unterstützen neue PCB-Technologien Elektrofahrzeuge in vielerlei Hinsicht. Sie minimieren nicht nur die Formfaktoren, sondern erhöhen auch die Systemleistung und -zuverlässigkeit, indem sie die Kosten auf Systemebene senken. Die Einbettung eines leistungselektronischen Geräts in die Leiterplatte trägt dazu bei, das herkömmliche Leistungsmodul zu ersetzen und die Systemleistung und -zuverlässigkeit erheblich zu verbessern. Dies ist nicht nur für Niederspannungsanwendungen nützlich, sondern auch für Hochstromanwendungen sowie für Hochspannungsanwendungen mit Geräten mit großer Bandlücke.
JH PCBA, one-stop Chinese PCB&PCBA
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