Sota la tendència global de transició activa cap a l'energia sostenible, la nova indústria energètica està prosperant. Des de vehicles d'energia nova fins a equips de generació d'energia solar i eòlica, el nucli de moltes aplicacions energètiques noves no es pot separar d'un component clau - elplaca de circuit d'energia nova. Tot i que només és una placa de circuit aparentment ordinària, és indispensable en els nous sistemes energètics, amb dissenys de circuits complexos i tasques de transmissió de senyals, i és la base per garantir el funcionament eficient i estable dels nous equips d'energia.
1, material del substrat: la pedra angular del rendiment
El material del substrat de les noves plaques de circuits d'energia és un factor clau que determina el seu rendiment. En comparació amb les plaques de circuit tradicionals, les noves aplicacions energètiques sovint s'enfronten a requisits ambientals i de rendiment més estrictes, de manera que la selecció dels materials del substrat és extremadament meticulosa.
En el camp dels vehicles d'energia nova, a causa de l'entorn complex com ara la vibració, l'alta temperatura i la interferència electromagnètica generada durant el funcionament del vehicle, el substrat ha de tenir una resistència mecànica excel·lent, una resistència a alta temperatura i un aïllament elèctric. El tauler laminat de tela de vidre epoxi s'ha convertit en una opció habitual per als substrats de plaques de circuit de vehicles d'energia nova a causa del seu excel·lent rendiment integral. No només pot suportar un cert grau d'estrès mecànic per garantir la integritat de la placa de circuit durant la vibració del vehicle, sinó que també té una temperatura de transició de vidre elevada per mantenir un rendiment elèctric estable en entorns d'alta temperatura. Per exemple, a la placa de circuits del sistema de gestió de la bateria dels vehicles elèctrics, el substrat FR-4 pot donar suport al circuit de manera fiable, assegurant la transmissió precisa dels senyals de control i gestió de l'estat de la bateria.
En el camp de la solar fotovoltaica, l'exposició a l'exterior a llarg termini-, altes i baixes temperatures alternades i la humitat requereixen que els substrats de les plaques de circuit tinguin una bona resistència a la intempèrie i a la corrosió química. En aquest moment, estan sorgint alguns materials especials d'alt rendiment-. Els substrats de poliimida (PI) tenen una excel·lent resistència a les altes i baixes temperatures i poden mantenir l'estabilitat en el rang de temperatures extrems de -200 graus a 260 graus. Al mateix temps, la seva excel·lent resistència als UV i als productes químics els fa adequats per a un ús a llarg termini en entorns exteriors durs, allargant eficaçment la vida útil de les plaques de circuit en equips de generació d'energia solar.
2, Disseny estructural: el nucli de l'optimització del rendiment
El disseny estructural de noves plaques de circuit d'energia requereix una consideració integral de múltiples factors per aconseguir un millor rendiment elèctric i una utilització de l'espai.
Per a la placa de circuit del sistema d'energia dels vehicles d'energia nova, a causa de la necessitat de gestionar la transmissió d'energia d'alta-potència i els senyals de control complexos, s'utilitza sovint una estructura de plaques multi-capes. En augmentar el nombre de capes, es poden aconseguir dissenys de circuits més complexos en un espai limitat, reduint els encreuaments de línies i les interferències. Per exemple, a les plaques de circuit d'accionament del motor, s'utilitzen habitualment plaques de circuit amb 8 o fins i tot més capes. La capa interior es pot utilitzar per organitzar capes d'alimentació i terra, proporcionant una font d'alimentació estable per al circuit i reduint la interferència del senyal; La capa exterior s'utilitza per connectar pins de diversos components electrònics per aconseguir l'entrada i sortida del senyal. Mentrestant, és crucial dissenyar l'amplada i l'espaiat del circuit de manera raonable. Per a línies de transmissió d'alta corrent, l'amplada de la línia s'ampliarà adequadament per reduir la resistència de la línia, minimitzar la pèrdua d'energia i la generació de calor; Per a línies de senyal d'-alta velocitat, l'espaiat i la longitud de les línies es controlaran estrictament per garantir la integritat del senyal i reduir la reflexió i la diafonia del senyal.
En els sistemes distribuïts de generació d'energia nova, com ara parcs eòlics i centrals d'energia solar, les plaques de circuits poden haver d'adaptar-se a diferents requisits d'instal·lació i connexió. En aquest punt, va sorgir el disseny estructural modular. Dividiu tota la placa de circuit en diversos mòduls independents segons les seves funcions, i cada mòdul es pot dissenyar, fabricar i provar per separat abans del muntatge. Aquest disseny modular no només facilita la producció i el manteniment, sinó que també permet un ajust flexible de les combinacions de mòduls segons escenaris d'aplicació reals, millorant la versatilitat i escalabilitat de les plaques de circuit. Per exemple, en el disseny de la placa de circuits dels inversors solars, el circuit d'entrada, el circuit inversor, el circuit de sortida, etc. es poden dissenyar com a mòduls independents i es poden seleccionar el nombre i les especificacions de mòduls adequats per combinar-los segons els requisits de l'inversor de diferents nivells de potència.
3, procés de fabricació: garantia de qualitat
El procés de fabricació de noves plaques de circuit d'energia afecta directament la seva qualitat i rendiment, i cada pas, des del processament del substrat fins a la inspecció del producte final, s'ha de controlar estrictament.
El processament del substrat és el primer pas en la fabricació, incloent el tall, la perforació i altres operacions sobre el substrat. Durant el procés de tall, calen equips de tall d'alta-precisió per garantir la precisió de les dimensions del substrat i controlar els errors dins d'un rang molt reduït. El procés de perforació és encara més crític. Per a un gran nombre de forats passants en plaques de circuits d'energia noves, es requereix una gran precisió d'obertura i parets de forats llises. La tecnologia de perforació làser avançada juga un paper important en aquest procés, ja que pot aconseguir un mecanitzat d'alta-precisió de obertures petites (com per sota de 0,1 mm) amb un dany mínim a la paret del forat, que és beneficiós per a la galvanoplastia i connexions elèctriques posteriors.
La fabricació de circuits és un dels processos bàsics de la fabricació, que es completa principalment mitjançant tècniques de fotolitografia i gravat. Durant el procés de fotolitografia, primer es recobreix uniformement la superfície del substrat amb fotoresistència i, després, s'utilitza un equip de fotolitografia d'alta{1}}precisió per exposar el patró de circuit dissenyat a la fotoresistent a través d'una màscara. Després de l'exposició, el fotoresistent se sotmet a un tractament de desenvolupament, deixant un patró fotoresistent coherent amb el patró del circuit. A continuació, es realitza un gravat per eliminar la làmina de coure que no està protegida per fotoresist mitjançant una solució de gravat químic, formant així un circuit precís. Aquest procés requereix una neteja ambiental extremadament alta, i fins i tot petites partícules de pols poden provocar defectes com curtcircuits o circuits oberts al circuit. Per tant, els tallers de fabricació solen utilitzar equips de purificació-sense pols per garantir que els processos de litografia i gravat es portin a terme en un entorn d'alta neteja.
Després de completar la producció del circuit, cal realitzar un tractament superficial a la placa de circuits per millorar-ne la soldabilitat i el rendiment protector. Els processos comuns de tractament de superfícies inclouen la polvorització d'estany, el revestiment d'or, el niquelat químic, etc. A les plaques de circuits d'energia noves, a causa dels requisits d'alta fiabilitat, s'utilitzen àmpliament els processos de revestiment d'or d'immersió i niquelat sense electros. El procés d'immersió d'or pot formar una capa uniforme d'or a la superfície de la làmina de coure. La bona conductivitat i la resistència a la corrosió de l'or no només milloren la soldabilitat de la placa de circuit, sinó que també prevenen eficaçment l'oxidació de la làmina de coure i allargan la vida útil de la placa de circuit; El procés de revestiment d'or de níquel sense electrodes diposita primer una capa de níquel a la superfície de la làmina de coure, seguida d'una capa d'or. La capa de níquel pot servir com a capa de barrera per evitar que els àtoms de coure es difonguin a la capa d'or, millorant encara més la fiabilitat i l'estabilitat de la placa de circuit.
Placa de circuit d'energia nova fr4 pcb