新エネルギー車の電源システムから、産業オートメーションの高出力駆動デバイス、データセンターの効率的な電源モジュールに至るまで、これらのデバイスの安定した動作の背後で、大電流プリント回路基板が重要なサポートの役割を果たしています。{0}以下では、大電流プリント基板ボードの関連内容を詳しく掘り下げていきます。
大電流プリント基板の特徴
大電流プリント回路基板と通常のプリント回路基板の最も大きな違いは、強力な電流容量です。一般的なプリント回路基板の銅箔の厚さは通常 1 オンスですが、大電流プリント回路基板の銅箔の厚さは通常 2 オンスから始まり、20 オンスに達する場合もあります。一般的な 2 オンスの銅箔を例にとると、その断面積が大幅に増加し、単位面積あたりにより大きな電流を流すことが可能になります。- IPC-2152 規格によれば、特定の温度上昇条件下で、銅箔の電流容量はその断面積と密接に関係しています。厚い銅箔は電流密度を効果的に低減し、回路の発熱を最小限に抑え、安定した回路動作を保証します。
高い放熱性能も大電流プリント基板の重要な特性です。大電流が流れると回路は必然的に発熱します。適時に消散できない場合、コンポーネントの温度が上昇し、性能が低下し、さらには損傷を引き起こす可能性があります。大電流プリント回路基板では、熱伝導率を向上させるために基板にセラミックフィラーを追加したり、アルミニウム基板などの自然な熱放散の利点を持つ材料を使用したりするなど、熱伝導率の高い材料が使用されることがよくあります。同時に、放熱穴の追加や広い面積に銅を敷設するなど、放熱構造を合理的に設計することにより、効率的な放熱チャネルを構築して、熱を迅速に放散し、機器の安定した動作温度を維持できます。
設計のポイント
ルートレイアウト計画
大電流ラインのレイアウトは、短く真っ直ぐの原則に従い、電流伝送経路の曲がりを減らし、ラインの抵抗とインダクタンスを下げる必要があります。たとえば、パワーモジュールでは、入力から出力までの主電流経路は、電流がスムーズに流れるように、ねじれや曲がりをできるだけ避ける必要があります。大電流回路から小信号回路への干渉を防ぎ、信号の完全性を確保するには、回路の異なる電流レベルを合理的に分離する必要があります。
銅箔の厚さと線幅の計算
銅箔の厚さと線幅を正確に計算することが重要です。電流要件と回路設計の許容温度上昇に従って、関連する式を使用して適切なパラメータを計算できます。設計で 20 度以下の温度上昇と 10A の電流容量が必要な場合、必要な銅箔の厚さと線幅は、式を IPC-2152 標準データと組み合わせることで得られます。大出力のモーター駆動回路では、主回路配線に2オンス以上の厚さの銅箔が使用されることが多く、抵抗や発熱を抑えるために線幅もそれに応じて太くなります。
スルーホール設計
回路の異なる層を接続するチャネルとしてのビアは、大電流プリント回路基板の設計において特に重要です。高密度のビアアレイを形成し、垂直方向の電流伝達能力を向上させるには、ビアホールの数を増やし、それらを合理的に分散させる必要があります。同時に、ビアの銅めっきの厚さが十分であることを確認します。大電流下で穴の壁が焼損するのを防ぐために、一般に 25 μm 以上の銅の厚さが必要です。たとえば、多層高電流プリント回路基板では、多数の銅メッキのスルーホールが発熱が集中するパワーコンポーネントの下に密に配置されており、熱を他の層に素早く伝導して放熱を高めます。
製造工程
厚銅箔ラミネート
大電流プリント回路基板の製造では、まず厚い銅箔の積層という課題に直面します。銅箔は厚いため、銅箔を基板に押し付ける際には、気泡や層間剥離などの欠陥がなく銅箔と基板をしっかりと接着させるために、温度、圧力、時間のパラメータを正確に制御する必要があります。高度な真空接合技術により、接合プロセス中に空気を抽出して接合品質を確保し、非常に小さな許容範囲内で媒体の厚さの均一性を制御し、回路基板の全体的な性能を向上させることができます。
深穴電気めっき
深穴電気めっきプロセスは、ビアの良好な導電性を確保するために非常に重要です。従来の電気めっきプロセスでは、厚い銅箔回路基板の深い穴に銅めっきの均一性と厚さを確保することが困難です。深穴電気めっき技術は、めっき液の配合や電流分布方法などを最適化することで穴壁に均一な銅めっきを実現し、高電流容量の要件を満たす穴の銅厚を確保し、通電のボトルネックとなるスルーホールを回避します。
応用分野
新エネルギー車
新エネルギー車の分野では、高電流プリント基板が車の充電器や DC- コンバータなどの主要コンポーネントに広く使用されています。 OBC は、AC 電力を DC 電力に変換してバッテリーを充電します。動作中は電流が大きく、プリント基板の高い通電性能と放熱性能により充電効率と安全性が確保されます。 DC-DC コンバータは、さまざまな電圧レベルの電力変換を実現し、また高電流プリント基板に依存して電流を安定的に伝送し、自動車の電気システムの安定した動作を保証します。
産業オートメーション
高出力サーボドライブ、周波数コンバータ、および産業オートメーションのその他の機器には、安定した電力伝送を提供する高電流プリント基板によるモーター動作の正確な制御が必要です。サーボ ドライブでは、高電流プリント基板がパワー モジュールと制御回路を接続し、大電流を効率的に伝送し、コマンドに対するモーターの高速応答を保証し、正確な制御を実現し、工業生産の高精度と高信頼性の要件を満たします。-
パワーエレクトロニクス機器
太陽光発電インバータ、UPS 無停電電源装置などのパワー エレクトロニクス デバイスには、高電力エネルギーの変換と伝送が含まれます。-太陽光発電インバーターは、ソーラーパネルによって生成された直流を交流に変換し、電力網に統合します。高電流プリント基板は、高電流を効率的に処理し、エネルギー変換効率を向上させるのに役立ちます。 UPS は停電時に機器に非常用電力を供給し、高電流プリント基板基板は高負荷下でも安定した電力供給を確保し、重要な機器の継続動作を保証します。