Az elektronikai termékek folyamatosan haladnak a nagy teljesítmény és a nagy teljesítmény felé. Az elektromos járművek töltőrendszereitől az ipari berendezések nagy-teljesítményű tápegységeiig a nagy-teljesítményű elektronikus alkalmazások szigorú követelményeket támasztanak az áramkörök áramterhelhetőségével szemben. A vastag réz NYÁK lapok kiváló áramvezető tulajdonságaik miatt kulcsfontosságú műszaki támogatássá váltak ezen követelmények teljesítéséhez.
Definíciója és előnyeivastag réz NYÁK tábla
A vastag réz NYÁK tábla általában olyan NYÁK-táblát jelent, amelynek rézfólia vastagsága nagyobb, mint a hagyományos 1 uncia (körülbelül 35 μm). A szokásos vastagságok közé tartozik a 2oz (körülbelül 70 μm), 3oz (körülbelül 105 μm), 4oz (körülbelül 140 μm) stb. A közönséges NYÁK táblákhoz képest a vastag réz NYÁK lapok jelentős előnyökkel rendelkeznek az áramterhelhetőség terén. Az Ohm-törvény szerint az áram áthaladásakor keletkező hő arányos annak ellenállásával, míg az ellenállás fordítottan arányos a vezető keresztmetszeti területével. A vastag réz NYÁK lapok a vastagabb rézfóliának és a vezetékek nagyobb keresztmetszeti területének{13}} köszönhetően jelentősen csökkentik az ellenállást, és nagyobb áramot képesek szállítani, hatékonyan csökkentve az áramkör teljesítményveszteségét és fűtési jelenségeit.
Az áramterhelhetőséget befolyásoló legfontosabb tényezők
A rézfólia vastagsága: A rézfólia vastagsága az áramterhelhetőséget meghatározó fő tényező. Az IPC-2221 szabvány empirikus képletet ad a NYÁK-nyomok aktuális teherbíró képességének kiszámítására szabványos környezetben (környezeti hőmérséklet 25 °C, maximális hőmérséklet-emelkedés 10 °C): I=k × (Wb × Tc), ahol I a megengedett legnagyobb áramerősség, W a vezeték szélessége, T a réz szélessége, cpirikus állandó és k, belső vagy külső réteg). A képletből jól látható, hogy más állandó körülmények között a rézfólia vastagságának növekedése jelentősen javítja az áramterhelhetőséget. Például egy 1 uncia vastagságú réz általában körülbelül 1 A/mm áramot képes szállítani, míg a 2 uncia vastagságú réz jelentősen megnöveli az áramterhelhetőségét.
Vezeték szélessége: A huzal szélessége szintén jelentős hatással van az áram terhelhetőségére. A szélesebb vezeték nagyobb áramutat biztosíthat, csökkentheti az áramsűrűséget és minimalizálhatja a hőtermelést. A gyakorlati mérnöki gyakorlatban a vezeték szélességének növekedésével a NYÁK áramterhelhetősége javul, de ez nem szigorúan lineáris növekedés, hanem a növekedés fokozatosan csökken. Például 10 C-os hőmérséklet-emelkedés mellett egy 1 uncia rézvastagságú és 100 mil (2,5 mm) vezetékszélességű áramköri lap 4,5 A áramot képes átengedni. Ahogy a vezeték szélessége tovább növekszik, az áramterhelhetőség javításának sebessége lelassul.
Környezeti hőmérséklet és hőelvezetési feltételek: Nem hagyható figyelmen kívül a környezeti hőmérséklet és a hőelvezetési viszonyok hatása a vastag réz NYÁK lapok áramterhelhetőségére. Amikor a környezeti hőmérséklet emelkedik, a réz elektromos ellenállása nő, a vezeték ellenállása nő, és több hő keletkezik ugyanazon áram alatt. A jó hőelvezetési feltételek, mint például a hűtőbordák hozzáadása, a kényszerített léghűtés vagy a folyadékhűtés, hatékonyan csökkenthetik a NYÁK kártya hőmérsékletét és javíthatják az aktuális teherbíró képességét. Például a nagy-teljesítményű elektronikai eszközökben, ha nagy-felületű hűtőbordákat szerelnek fel vastag réz NYÁK-lapokra, és ventilátorokat használnak a kényszerhűtéshez, jelentősen javíthatja az áramterhelhetőséget magas-hőmérsékletű környezetben, és biztosíthatja a berendezés stabil működését.
Áramterhelhetőség számítása és értékelése
Szabványos képleteken alapuló számítás: Amint azt az IPC-2221 szabvány képletben korábban említettük, ismert rézfólia vastagság, huzalszélesség és annak megállapítása mellett, hogy az áramköri lap belső vagy külső réteg, előzetesen megbecsülhető az áramterhelhetőség. Ez a képlet azonban meghatározott szabványos környezetekből származik, és a gyakorlati alkalmazásokban a számítási eredményeket korrigálni kell olyan tényezők alapján, mint a környezeti hőmérséklet és a hőelvezetési feltételek.
Szimulációs elemzés: Professzionális elektronikai tervezőautomatizálási szoftverrel szimulálható a vastag réz NYÁK táblák aktuális szállítási helyzete. Pontos áramköri modell felépítésével és olyan paraméterek beállításával, mint az áramerősség, a hőmérséklet és a hőleadás a tényleges munkakörülmények között, a szoftver intuitív módon képes megjeleníteni az árameloszlást a NYÁK kártyán, a különböző részek hőmérséklet-változásait és a potenciális hotspot területeket, pontosabb és részletesebb adattámogatást nyújtva az áramterhelhetőség értékeléséhez.
Tényleges tesztelés és ellenőrzés: A termékfejlesztési folyamat során a minták készítése és a tényleges tesztelés fontos lépései az aktuális teherbírás ellenőrzésének. Különböző áramszintek alkalmazásával a mintára, olyan paraméterek monitorozásával, mint a hőmérséklet-változások és a NYÁK kártya áramköri feszültségesése, összehasonlítva ezeket az elméleti számításokkal és szimulációs eredményekkel, tovább optimalizálva a tervezést annak érdekében, hogy a vastag réz NYÁK lapok megfeleljenek az áramfelvételi követelményeknek a gyakorlati alkalmazásokban.
Jelenlegi átviteli teljesítmény az alkalmazási forgatókönyvekben
Erőteljes elektronikai berendezések: A vastag réz NYÁK kártyák kulcsszerepet játszanak a nagy{0}}teljesítményű elektronikus berendezésekben, például az inverterekben és az elektromos járművek töltőállomásaiban. Ha például az elektromos járművek töltőállomásait vesszük figyelembe, ezek töltési teljesítménye folyamatosan nő, a kezdeti több kilowattról több tíz kilowattra vagy még ma is magasabbra. A nagy áram stabil és hatékony átvitelének biztosítása érdekében a töltőállomáson belüli áramkör általában vastag réz NYÁK kártyákat használ. Ha 4 uncia vastag réz NYÁK kártyát használnak, ésszerű vezetékezéssel kombinálva, akkor könnyen szállíthat több száz amperes töltőáramot, biztosítva, hogy a töltőállomás gyorsan és megbízhatóan tudja tölteni az elektromos járműveket.
Ipari vezérlés és automatizálás: A nagy teljesítményű motorhajtások, frekvenciaváltók és egyéb berendezések ipari környezetben nagy üzemi áramuk miatt nagy megbízhatóságot igényelnek. A vastag réz NYÁK lapok nagy áramterhelhetőségükkel és jó mechanikai szilárdságukkal stabilan működnek összetett ipari környezetben. A nagy motoros hajtásrendszerekben a vastag réz NYÁK kártyák vezérlőáramkörökként és erőátviteli áramkörökként történő használata hatékonyan csökkentheti a túlzott áram okozta vezetékhibákat, javíthatja a berendezés stabilitását és a termelés hatékonyságát.
Kommunikációs bázisállomások energiaellátó rendszere: Az 5G kommunikációs technológia népszerűsítésével a kommunikációs bázisállomások energiaigénye jelentősen megnőtt. A bázisállomás tápellátási rendszeréhez nagy áramok átvitelére képes NYÁK-kártya szükséges a stabil tápellátás biztosítása érdekében. A vastag réz NYÁK kártyák kommunikációs bázisállomási tápegységekben való alkalmazása kielégítheti azok magas áramfelvételi követelményeit, míg a jó hőelvezetési teljesítmény hozzájárul a berendezések hőmérsékletének csökkentéséhez, az energiaellátó rendszerek megbízhatóságának és élettartamának javításához, valamint a kommunikációs bázisállomások 24 órás, zavartalan működésének biztosításához.
A vastag réz NYÁK kártyák áramvezető kialakításának fő pontjai
Ésszerű bekötési tervezés: Vastag réz NYÁK lapok tervezésekor a nagyáramú áramkörök hosszát lehetőleg le kell rövidíteni az áramkör ellenállásának és induktivitásának csökkentése érdekében. Ugyanakkor kerülje az éles kanyarokat vagy szűk keresztmetszeteket a vezetékben, hogy biztosítsa az áram zökkenőmentes áthaladását. Több-rétegű kártyakialakítás esetén fontos a táp- és földrétegek ésszerű elosztása, az áramutak optimalizálása és az áramelosztás egyensúlya.
Növelje az átmenő lyukak számát: A több-rétegű vastag réz NYÁK lapokon az átmenő lyukak kulcsfontosságú csatornák a különböző rézfóliarétegek összekapcsolásához. Az átmenetek számának ésszerű növelése hatékonyan csökkentheti a rétegek közötti áram átviteli ellenállását, egyensúlyba hozhatja az áramelosztást, és csökkentheti a túlzott helyi áramsűrűség problémáját. Például a nagy áramerősségű útválasztási területeken, ha rendszeres időközönként több vias-t állít be egy via-tömb kialakításához, jelentősen javíthatja az áramátviteli kapacitást.