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One-stop PCB&PCBA Manufacturer since 2009
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One-stop PCB&PCBA Manufacturer since 2009
Jinhua Technology (Shenzhen) Co., Ltd. se estableció en 2009 y actualizó su equipo de producción y reemplazó una fábrica más grande en 2020. Al llegar al mercado con una nueva apariencia, nuestra empresa se enfoca en servicios integrales para productos semiacabados. como placas de circuito PCB, adquisición de componentes, procesamiento de chips SMT y complementos DIP. Posicionado como un "proveedor de servicios integrales de lotes múltiples, profesional y rápido". La empresa está equipada con equipos importados de alta precisión, máquina de impresión GKG-GSE, equipo de inspección SPI, primer probador FAI, máquina de colocación automática multifunción, soldadura por reflujo, equipo AOI, soldadura por ola, etc. Los productos han pasado la certificación de seguridad UL. Certificación del sistema de gestión ambiental ISO14001, certificación del sistema de gestión de calidad ISO9001-2000 e implementar estrictamente el estándar del sistema de calidad IATF 16949. Siempre nos adherimos al valor corporativo de "calidad profesional, integridad e innovación" y continuamos avanzando, siendo realistas, innovadores y operando con integridad. Trabajar duro por la visión de "convertirse en un proveedor de servicios de vanguardia en la industria SMT". Ser una empresa con sentido de responsabilidad social hacia clientes, empleados y proveedores.
Precauciones sobre PCBA automotriz
Según JH PCBA, a nivel de PCB, algunos de los desafíos que requieren soluciones innovadoras son la miniaturización, la baja inductancia, la gestión térmica y el manejo de alta corriente. Los fabricantes de PCB están cumpliendo los requisitos anteriores mediante tecnologías más nuevas, como la integración de chips. Están incorporando matrices delgadas y desnudas de semiconductores de potencia dentro de las capas de PCB. Se trata de una potente alternativa que sustituye rápidamente a los módulos electrónicos de potencia convencionales.
La industria automotriz está bajo una tremenda presión legislativa para lograr los objetivos de reducción de CO2. Por lo tanto, ofrecen nuevas soluciones a través de propulsores híbridos y eléctricos para electrificar aplicaciones automotrices. Como resultado de las altas demandas de energía, existe un desafío cada vez mayor para el manejo de altas corrientes y la gestión térmica de las pérdidas de energía disipativa.
Dentro del vehículo, los semiconductores de potencia convierten la energía de las baterías. Para ello, los fabricantes utilizan módulos de potencia fabricados a partir de materiales de sustrato mediante cerámica o una placa de circuito impreso. El sustrato ayuda a manejar altas corrientes, gestionar la disipación de calor y permite operaciones a altas frecuencias de conmutación. Esta es la forma óptima en que apoya la conversión eléctrica de energía.
La ventaja de costes de los PCB sobre los cerámicos ha llevado a que los primeros alcancen una participación cada vez mayor en las aplicaciones de conversión de energía dentro de los vehículos eléctricos. El uso de sustratos cerámicos en las etapas de potencia casi siempre requiere un tablero de control adicional, con los dispositivos de interconexión relacionados, como cables, conectores y enchufes. Por otro lado, utilizando PCB es posible combinar la etapa de potencia y el tablero de control en un solo sustrato. Para los sustratos de electrónica de potencia en la industria automotriz, la tecnología de PCB está avanzando en varias direcciones:
PCB de cobre pesado
La industria automotriz ha estado utilizando PCB de cobre pesado desde hace algún tiempo, principalmente en cajas de relés y fusibles. Con el aumento de la energía eléctrica en muchas aplicaciones, esta tecnología está experimentando un resurgimiento. El uso de pesadas capas de cobre como líneas eléctricas tiene la ventaja adicional de reducir la inductancia parásita, ya que es posible apilar los conductores uno encima del otro en placas multicapa. Los fabricantes de PCB suelen fabricar hasta cuatro capas con 12 oz de cobre en las capas internas, lo que genera una capacidad de carga potencial de más de 1000 A. Si bien las capas internas tienen un espesor de 400 µm, los fabricantes deben mantener el cobre pesado en las capas externas por debajo de 150 µm. No hacerlo requiere esfuerzos adicionales para que el proceso de máscara de soldadura proporcione un aislamiento eléctrico adecuado.
Placa combinada de potencia
La tecnología de cobre pesado tiene una desventaja. No es posible grabar estructuras de paso fino junto con cobre pesado. Por lo tanto, en la mayoría de los sistemas de electrónica de potencia, es habitual tener un tablero de control separado que utiliza cobre de espesor regular para el ensamblaje con tecnología de montaje superficial y una etapa de potencia con un diseño de cobre pesado. Esto requiere un espacio de instalación con área adecuada para albergar ambas placas, incluidos los conectores que las interconectan.
Los fabricantes de PCB han desarrollado la placa combinada de potencia para cumplir los requisitos de ambos en una sola estructura. Instalan cobre pesado en las capas internas junto con la construcción de cobre estándar. Una capa exterior común que utiliza un espesor de cobre compatible con SMT sirve para proporcionar la conexión eléctrica para toda la placa.
Sin embargo, la capa aislante entre las pesadas capas de cobre actúa como una barrera para una transferencia de calor óptima en el eje z. Como la tecnología de PCB de cobre pesado es útil para gestionar corrientes elevadas, una disipación de calor adecuada requiere otras tecnologías, como sustratos metálicos aislados y tecnología de incrustaciones.
Sustrato metálico aislado
Un sustrato metálico aislado, que consta principalmente de un disipador de calor metálico, tiene una fina capa aislante que separa la única capa de cobre en la parte superior del disipador de calor metálico. Esta construcción es muy útil para diseños simples que albergan muchos componentes generadores de calor. Sin embargo, para diseños más complejos, un recorrido de una sola capa puede no ser adecuado y puede ser necesaria más de una capa.
La mayoría de los diseños de sustratos metálicos aislados utilizan aluminio como disipador de calor. Esto reduce el peso, pero introduce un CTE alto, disminuyendo así la confiabilidad del diseño. Para mejorar la confiabilidad, los diseñadores utilizan cobre como material del disipador de calor. Esto también ayuda a mejorar la capacidad térmica del tablero.
Tecnología de incrustaciones
El calor debe viajar desde un componente caliente hasta el disipador de calor de la manera más corta posible, ya que esto minimiza la resistencia térmica. En la mayoría de los casos, el calor viaja en el eje z, comenzando desde el componente caliente en la parte superior ensamblada de la PCB, pasando a través de la placa antes de llegar al disipador de calor en la parte inferior de la placa.
En lugar de arreglar un disipador de calor, los fabricantes de PCB ahora laminan una enorme incrustación de cobre dentro de la PCB. Esto reduce sustancialmente la resistencia térmica. Además de utilizar el inserto como disipador para disipar el calor, también es posible utilizarlo para transportar corrientes elevadas, ya que su resistencia óhmica es baja.
Tecnología de integración de chips
Sin embargo, las tecnologías convencionales encuentran limitaciones cuando se instalan en espacios restringidos y confinados, especialmente cuando la densidad de potencia es alta. Para ahorrar espacio, los fabricantes de PCB requieren miniaturización y lo logran instalando algunos componentes dentro de la placa, en lugar de montarlos en su superficie exterior.
Para mejorar la disipación de calor desde un componente caliente dentro de la PCB hasta el disipador de calor, los fabricantes deben utilizar un semiconductor de potencia con un marco de cables. Esto actúa como disipador de calor, reduciendo significativamente la resistencia térmica. Una pesada capa de cobre en la parte superior ayuda a conectar los contactos mediante microvías rellenas de cobre en lugar de los cables de unión que utilizan los módulos de alimentación convencionales. Esta tecnología no sólo ayuda con la disipación del calor, sino que también mejora muchos parámetros eléctricos como:
Resistencia en el estado:
La incorporación de chips prácticamente elimina los cables de unión y la resistencia del paquete asociada. Sin embargo, el valor exacto de la resistencia en estado encendido depende de la generación de la tecnología de semiconductores, su clase de voltaje y el tipo de paquete.
Resistencia termica:
El marco de plomo proporciona una excelente distribución del calor, mejorando así significativamente la resistencia térmica del sistema. Además, la capacidad térmica del marco de plomo también mejora la robustez del dispositivo y su impedancia térmica.
Rendimiento de conmutación:
La parte superior del chip tiene una conexión casi plana con las vías, logrando así un valor de inductancia parásita muy bajo. Esto también conduce a distancias muy cortas entre el semiconductor de potencia y los condensadores del circuito intermedio. El efecto neto de lo anterior permite una conmutación más rápida con pérdidas sustancialmente menores. Esto es especialmente cierto para las tecnologías modernas de conmutación rápida que emplean semiconductores de SiC y GaN.
Miniaturización:
Las aplicaciones presentes y futuras a menudo necesitan una reducción en el factor de forma y al mismo tiempo requieren proporcionar funcionalidad adicional. La integración de chips ayuda a ahorrar un valioso espacio a nivel de PCB.
Mayor confiabilidad:
Reemplazar cerámicas o cables de unión ayuda a mejorar sustancialmente la confiabilidad del sistema. Por ejemplo, las pruebas de ciclos de energía con una diferencia de temperatura de 120 K en placas que utilizan tecnología integrada demostraron que eran capaces de soportar más de 700.000 ciclos activos.
Reducción de costo:
Es posible lograr considerables ahorros de costos mediante la tecnología de chip integrado. Esto se debe al ahorro general de espacio, el aislamiento incorporado, menores problemas de EMC, componentes pasivos más pequeños, componentes de potencia que requieren una menor superficie de chip, refrigeración optimizada y el ahorro en cables y conectores.
Útil para semiconductores de banda prohibida amplia y de alto voltaje
Las tecnologías de integración de chips para PCB mejoran el rendimiento de las aplicaciones de electrónica de potencia. Esta nueva tecnología tiene una inductancia parásita muy baja, lo que permite una conmutación con bajas pérdidas a altas frecuencias. Esto es muy deseable cuando se utilizan semiconductores de banda prohibida amplia y para la próxima generación de accionamientos automotrices que utilizan dispositivos de SiC y GaN.
El aislamiento incorporado ayuda a ensamblar los componentes del Smart Pack directamente en el disipador de calor. Dependiendo de los requisitos, el TIM, o material de interfaz térmica, puede ser conductor o no conductor de electricidad.
La detección de corriente mediante derivaciones es una práctica común. Los fabricantes utilizan derivaciones para medir las corrientes de fase en motores eléctricos de vehículos eléctricos. Las derivaciones, al ser componentes relativamente grandes, son buenos candidatos para los esfuerzos de miniaturización. Al incorporar una derivación como componente Smart Pack se mejora drásticamente su disipación de calor. Esto aumenta la posibilidad de utilizar derivaciones para medir corrientes de hasta 300 A. Para mejorar la confiabilidad, los fabricantes reemplazan las uniones de soldadura de la derivación y el circuito de la placa con microvías.
Conclusión
Según PCB Trace Technologies Inc, las nuevas tecnologías de PCB están respaldando a los vehículos eléctricos de muchas maneras. No solo minimizan los factores de forma, sino que también aumentan el rendimiento y la confiabilidad del sistema al reducir el costo a nivel del sistema. Integrar un dispositivo electrónico de potencia dentro de la PCB ayuda a reemplazar el módulo de potencia convencional, mejorar significativamente el rendimiento del sistema y su confiabilidad. Esto es útil no sólo para aplicaciones de bajo voltaje, sino también para uso de alta corriente, así como para aplicaciones de alto voltaje con dispositivos de banda prohibida amplia.
JH PCBA, one-stop Chinese PCB&PCBA
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