แผงทองแดงหนาถูกสร้างเพื่อกระแส ไม่ใช่เพื่อสัญญาณ การเพิ่มความหนาทองแดงเพิ่มภาคตัดขวางของทุกลาย ลายความกว้างเดิมจึงรับกระแสได้มากขึ้นโดยอุณหภูมิเพิ่มน้อยลง และทองแดงยังกระจายความร้อนออกด้านข้างใต้ชิ้นส่วน ทองแดงนำความร้อนที่ 401 W/m·K สูงกว่าลามิเนตรอบข้างราวหนึ่งอันดับขนาด แผงแบบนี้จึงปรากฏทุกที่ที่คอนเวอร์เตอร์ มอเตอร์ หรือภาคกำลังต้องอยู่รอดกับความสูญเสียของตัวเอง
ใช้ที่ไหนบ้าง
- แหล่งจ่ายไฟและคอนเวอร์เตอร์ — ด้านปฐมภูมิและทุติยภูมิของสวิตช์ชิ่งซัพพลาย บัสบาร์ และเส้นทางชันต์
- ไดรฟ์มอเตอร์และอินเวอร์เตอร์ — ภาคเอาต์พุตสามเฟสในระบบควบคุมอุตสาหกรรมและไดรฟ์ปั๊ม ที่กระแสต้องไปถึงคอนเนกเตอร์โดยไม่ผ่านสาย
- ยานยนต์ — ระบบ 48 V การจัดการแบตเตอรี่ สตาร์ทเตอร์-อัลเทอร์เนเตอร์ และฮาร์ดแวร์ชาร์จภายใต้ IATF 16949:2016 อธิบายเพิ่มในหน้า PCB สำหรับยานยนต์
- พลังงานหมุนเวียน — ไมโครอินเวอร์เตอร์โซลาร์ คอนเวอร์เตอร์สตริง และอินเทอร์เฟซกักเก็บพลังงาน ที่ความร้อนและกระแสต้องจัดการบนแผงเดียวกัน ดูพลังงานหมุนเวียน
- งานเชื่อม การชุบ และงานลากจูง — เส้นทางกระแสในอุตสาหกรรม อยู่ใน หน้าควบคุมอุตสาหกรรม
จาก 0.5 oz ถึง 20 oz
ทองแดงหนึ่งออนซ์ราว 35 µm ช่วงงานจึงเริ่มจากฟอยล์ชั้นในบางไปจนถึงราว 700 µm บนชั้นนอก ทองแดงหนา ปกติหมายถึง 3 oz (105 µm) ขึ้นไปต่อชั้น เมื่อสแต็กอัปผสมชั้นกำลังกับชั้นสัญญาณฟีเจอร์ละเอียด ชั้นสัญญาณ ยึดที่เส้นและระยะห่างต่ำสุด 0.06 mm ของโรงงาน ส่วนชั้นทองแดงหนากำหนดต่ำสุดด้วยน้ำหนักทองแดงและยืนยัน ในขั้นตรวจ DFM — การกัดชั้น 20 oz ไม่ใช่กระบวนการเดียวกับการกัดชั้น 1 oz
อะไรเปลี่ยนไปในการออกแบบ
น้ำหนักทองแดงกระทบมากกว่าค่าความต้านทาน ระยะ creepage และ clearance กว้างขึ้น thermal relief ต้องปรับขนาด ให้แพดหนายังบัดกรีด้วยมือหรือรีโฟลได้ หน้าต่างมาสก์บัดกรีและการจัดการรูถูกปรับ และความสมดุลทองแดงทั้งแผง เป็นตัวตัดสินว่าแผงสำเร็จจะโก่งระหว่างอัดลามิเนตและรีโฟลหรือไม่ อัตราส่วน 15:1 และรูกลต่ำสุด 0.15 mm เท่ากับแผงมาตรฐาน และอิมพีแดนซ์คงที่ ±10 % บนชั้นที่ต้องการ
ทองแดงหนาหรือแผงเมทัลคอร์
แผงทองแดงหนาและแผงบนฐานโลหะปรากฏในที่เดียวกับที่งานออกแบบสูญเสียความร้อน แต่ไม่ใช่คำตอบเดียวกัน ทองแดงหนาเก็บความร้อนไว้ในแผง ภาคตัดขวางที่หนาขึ้นสูญเสียน้อยลงตั้งแต่แรก และส่วนที่เหลือกระจายออกด้านข้างใต้ชิ้นส่วน แผงจึงกลายเป็นส่วนหนึ่งของเส้นทางความร้อน ส่วนฐานโลหะหุ้มฉนวนนำความร้อนออกจากระนาบ ทองแดงยังรับกระแสอยู่ ฉนวนบางกั้นไว้ และฐานอะลูมิเนียมหรือทองแดงส่งความร้อนต่อไปยังสิ่งที่แผงยึดอยู่
คำถามแรกคือความร้อนได้รับอนุญาตให้ไปที่ใด ในกล่องปิดสนิท บนขาตั้งในอากาศนิ่ง หรือตรงที่เส้นทางกระแสเป็นแหล่งความร้อนเอง ทองแดงหนายังเป็นคำตอบที่ง่ายกว่าเพราะไม่มีอะไรต้องออกจากแผง หากด้านล่างมีแชสซี ฮีตซิงก์ หรือแผ่นทำความเย็น เส้นทางแนวดิ่งคือสิ่งที่สำคัญ และโครงสร้างเมทัลคอร์ไปถึงจุดนั้นด้วยทองแดงที่น้อยกว่า ข้อแลกเปลี่ยนคือฉนวนต้องทนแรงดันได้ ขีดจำกัดจึงกลายเป็นฉนวนไม่ใช่ตัวนำ ทั้งสองโครงสร้างอธิบายไว้ในหน้าแผงเมทัลคอร์ และงานออกแบบผสมจะถูกเสนอราคาร่วมกัน
คำถามที่สองคือต้องหนาขึ้นเพียงใดของแผง เมื่อรูปทรงภายนอกมีที่ว่าง การขยายเฉพาะไม่กี่เน็ตที่รับกระแสด้วยน้ำหนักทองแดงที่ต่ำกว่าถูกกว่าการทำให้ทุกชั้นหนัก ทองแดงหนาคุ้มค่าเมื่อภาคตัดขวางต้องพอดีกับความกว้างที่กำหนด เช่น ระยะพิทช์คอนเนกเตอร์ ช่องในกล่อง หรือพื้นที่ของบัสบาร์ ไม่ใช่เพียงเพราะกระแสสูง และเมื่อทองแดงทำหน้าที่เป็นฉากกำบังหรือทางคืนกระแสที่มีความเหนี่ยวนำต่ำด้วย ชั้นเดียวก็ตอบสองข้อกำหนดพร้อมกัน อีกด้านหนึ่งคือความแข็งเกร็ง ชั้นทองแดงหนางอได้น้อยลงและทนการเปลี่ยนอุณหภูมิซ้ำได้แย่กว่า แผงที่ต้องงอจึงขัดกับทองแดงหนา
ข้อที่สามคือการประกอบ ชั้นทองแดงหนากักเก็บความร้อนไว้มาก ข้อต่อบนแพดกำลังจึงต้องใช้พลังงานและเวลาหล่อเหลวมากกว่าชิ้นส่วนฟีเจอร์ละเอียดบนแผงเดียวกัน และโพรไฟล์รีโฟลที่เหมาะกับฝ่ายหนึ่งอาจให้ความร้อนแก่อีกฝ่ายไม่พอ หากแยกตรรกะความหนาแน่นสูงกับเส้นทางกระแสหนาออกจากกันในเลย์เอาต์ไม่ได้ ส่วนสัญญาณบน PCB หลายชั้น เคียงกับบอร์ดกำลังแยกต่างหากมักถูกกว่าการใช้สแตกเดียวรับทั้งสองข้อกำหนด
งานประกอบ การทดสอบ และเอกสาร
แผงทองแดงหนาเดินบนสาย SMT สี่สายที่ 6 ล้านชิ้นต่อวัน และสาย DIP สามสายที่ 1.6 ล้านชิ้นต่อวัน โดยตั้งโพรไฟล์รีโฟลให้รับมวลความร้อนที่เพิ่มขึ้น การตรวจ X-ray ครอบข้อต่อใต้คอนเนกเตอร์ ซ่อม BGA และ re-balling ทำในโรงงาน และแผงผลิตตาม IPC-6012B และ IPC-A-600H พร้อมการรับรอง UL ภายใต้ไฟล์ E354070
จุดที่งานผลิตทองแดงหนาไปผิดทาง
ปัญหาทองแดงหนาส่วนใหญ่ถูกตัดสินในบันทึกการผลิต ไม่ใช่บนสายกัด
- การกัดด้านข้างกับความกว้างสำเร็จ — ทองแดงหนาถูกกัดทั้งลงลึกและด้านข้าง ความกว้างบนฟิล์มจึงไม่ใช่ความกว้างสำเร็จ ระบุความกว้างสำเร็จและปริมาณการกัดกินด้านข้างที่ยอมรับได้บนแบบ แล้ววัดจากชิ้นทดสอบของแผงเดียวกันแทนการคาดเดา
- เรซินไม่พอตอนอัด — ลวดลายทองแดงหนาเหลือที่ให้พรีเพรกไหลน้อย ความหนาฉนวนและชนิดพรีเพรกจึงต้องเลือกพร้อมกัน และตรวจกำลังยึดติดตั้งแต่แผงแรก เพราะลามิเนตที่แห้งจะแสดงออกมาในภายหลังเป็นการแยกชั้นหรือเส้นทางนำไฟฟ้าระหว่างเน็ต
- มาสก์บัดกรีบนขั้นบันได — ชั้นทองแดงหนาสร้างขั้นบันไดทางกายภาพบนผิว และมาสก์ที่บางลงตรงขอบขั้นจะแตกร้าวแล้วไหลข้ามไปยังแพดข้างเคียง กำหนดความหนามาสก์และความกว้างดัม และเมื่อแพดอยู่บนขั้นให้อุดมาสก์กลับแทนการพิมพ์ให้บาง
- ความหนาโลหะในรูกับทองแดงบนผิว — ความหนาแน่นกระแสตอนชุบขึ้นกับพื้นที่ผิว แผงที่ชั้นนอกหนาจึงชุบไม่เหมือนแผงมาตรฐาน ระบุความหนาทองแดงขั้นต่ำในผนังรูและยืนยันด้วยการตัดขวาง
- ความร้อนที่จุดบัดกรี — ทองแดงที่รับกระแสยังดึงความร้อนออกจากหัวบัดกรีหรือโซนรีโฟลด้วย ช่องระบายความร้อน การพรีฮีต และเวลาคงอยู่จึงต้องตกลงร่วมกับกระบวนการประกอบ ไม่ใช่ปล่อยให้ผู้ปฏิบัติงานตัดสินเอง
การขอใบเสนอราคา
ส่งชุด Gerber พร้อมน้ำหนักทองแดงต่อชั้น กระแสที่แต่ละเน็ตต้องรับ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นที่ยอมรับได้ ความหนาแผง และจำนวน ต้นแบบคืนใน 1–3 วัน ปริมาณปานกลาง 4–10 วัน หน้าขีดความสามารถ เก็บขีดจำกัดกระบวนการ และหน้าใบรับรองเก็บใบรับรองที่ออกแล้ว
แผงทองแดงหนาที่ต่อเนื่องไปถึงงานประกอบอยู่ในหน้าประกอบ PCB ในจีน พร้อมการจัดหาชิ้นส่วนและการประกอบสำเร็จรูป
