U skladu s globalnim trendom aktivnog prelaska na održivu energiju, nova energetska industrija napreduje. Od novih energetskih vozila do solarne i opreme za proizvodnju energije vjetra, srž mnogih novih energetskih primjena ne može se odvojiti od ključne komponente -novu energetsku ploču. Iako se radi o samo naizgled običnoj tiskanoj ploči, ona je nezamjenjiva u novim energetskim sustavima, nosi složene rasporede strujnih krugova i zadatke prijenosa signala, te je temelj za osiguranje učinkovitog i stabilnog rada nove energetske opreme.
1, Materijal podloge: kamen temeljac performansi
Materijal supstrata novih električnih ploča ključan je čimbenik koji određuje njihovu izvedbu. U usporedbi s tradicionalnim tiskanim pločama, nove energetske aplikacije često se suočavaju sa strožim zahtjevima za okoliš i performanse, tako da je izbor materijala za supstrat izuzetno pedantan.
U području novih energetskih vozila, zbog složenog okruženja poput vibracija, visoke temperature i elektromagnetskih smetnji koje nastaju tijekom rada vozila, supstrat mora imati izvrsnu mehaničku čvrstoću, otpornost na visoke temperature i električnu izolaciju. Laminirana ploča od epoksidne staklene tkanine postala je uobičajen izbor za podloge sklopnih ploča novih energetskih vozila zbog svojih izvrsnih sveobuhvatnih performansi. Ne samo da može izdržati određeni stupanj mehaničkog naprezanja kako bi se osigurala cjelovitost tiskane ploče tijekom vibracija vozila, već također ima visoku temperaturu staklenog prijelaza za održavanje stabilnih električnih performansi u okruženjima visoke temperature. Na primjer, u sklopnoj ploči sustava upravljanja baterijom električnih vozila, FR-4 supstrat može pouzdano podržati krug, osiguravajući točan prijenos signala za praćenje i upravljanje statusom baterije.
U području solarnih fotonaponskih sustava, dugotrajno-izlaganje vanjskom prostoru, naizmjenične visoke i niske temperature te vlažnost zahtijevaju da supstrati tiskanih ploča imaju dobru otpornost na vremenske uvjete i otpornost na kemijsku koroziju. U ovom trenutku pojavljuju se neki posebni-materijali visokih performansi. Poliimidni (PI) supstrati imaju izvrsnu otpornost na visoke i niske temperature i mogu održati stabilnost u ekstremnom temperaturnom rasponu od -200 stupnjeva do 260 stupnjeva. U isto vrijeme, njihova izvrsna otpornost na UV zračenje i kemikalije čini ih prikladnima za dugotrajnu upotrebu u teškim vanjskim okruženjima, učinkovito produžujući životni vijek tiskanih ploča u opremi za proizvodnju solarne energije.
2, Strukturni dizajn: srž optimizacije performansi
Strukturni dizajn novih ploča s energetskim sklopovima zahtijeva sveobuhvatno razmatranje više čimbenika kako bi se postigla bolja električna izvedba i iskoristivost prostora.
Za sklopnu ploču elektroenergetskog sustava novih energetskih vozila, zbog potrebe za prijenosom energije velike-snage i složenim kontrolnim signalima, često se koristi više{1}}slojna struktura ploče. Povećanjem broja slojeva mogu se postići složeniji rasporedi strujnih krugova u ograničenom prostoru, smanjujući križanja vodova i smetnje. Na primjer, u sklopnim pločama motornih pogona obično se koriste strujne ploče s 8 ili čak više slojeva. Unutarnji sloj se može koristiti za postavljanje slojeva napajanja i uzemljenja, osiguravajući stabilno napajanje strujnog kruga i smanjujući interferenciju signala; Vanjski sloj se koristi za spajanje pinova raznih elektroničkih komponenti za postizanje ulaza i izlaza signala. U međuvremenu, ključno je razumno dizajnirati širinu i razmak kruga. Za dalekovode velike struje, širina voda bit će odgovarajuće proširena kako bi se smanjio otpor vodova, minimizirao gubitak energije i stvaranje topline; Za-signalne vodove velike brzine, razmak i duljina vodova bit će strogo kontrolirani kako bi se osigurao integritet signala i smanjila refleksija signala i preslušavanje.
U distribuiranim novim sustavima za proizvodnju energije, kao što su vjetroelektrane i solarne elektrane, strujne ploče će se možda morati prilagoditi različitim zahtjevima instalacije i povezivanja. U ovom trenutku pojavio se modularni strukturni dizajn. Podijelite cijelu tiskanu ploču na više neovisnih modula prema njihovim funkcijama, a svaki modul može biti projektiran, proizveden i ispitan zasebno prije sklapanja. Ovaj modularni dizajn ne samo da olakšava proizvodnju i održavanje, već također omogućuje fleksibilnu prilagodbu kombinacija modula prema stvarnim scenarijima primjene, poboljšavajući svestranost i skalabilnost tiskanih ploča. Na primjer, u dizajnu sklopova solarnih pretvarača, ulazni krug, krug pretvarača, izlazni krug itd. mogu se dizajnirati kao nezavisni moduli, a odgovarajući broj i specifikacije modula mogu se odabrati za kombinaciju prema zahtjevima pretvarača za različite razine snage.
3, Proizvodni proces: osiguranje kvalitete
Proizvodni proces novih energetskih ploča izravno utječe na njihovu kvalitetu i izvedbu, a svaki korak od obrade supstrata do pregleda konačnog proizvoda mora biti strogo kontroliran.
Obrada podloge je prvi korak u proizvodnji, uključujući rezanje, bušenje i druge operacije na podlozi. Tijekom procesa rezanja potrebna je visoko{1}}precizna oprema za rezanje kako bi se osigurala točnost dimenzija podloge i kontrole pogrešaka unutar vrlo malog raspona. Proces bušenja još je kritičniji. Za veliki broj prolaznih rupa na novim energetskim pločama potrebna je visoka točnost otvora i glatke stijenke rupa. Napredna tehnologija laserskog bušenja igra važnu ulogu u ovom procesu jer može postići visoku-preciznost obrade malih otvora (kao što su ispod 0,1 mm) s minimalnim oštećenjem stijenke rupe, što je korisno za naknadnu galvanizaciju i električne spojeve.
Izrada sklopova jedan je od temeljnih procesa u proizvodnji, koji se uglavnom dovršava tehnikama fotolitografije i jetkanja. Tijekom procesa fotolitografije, površina supstrata prvo se ravnomjerno oblaže fotootpornim materijalom, a zatim se koristi visoko{1}}precizna fotolitografska oprema za izlaganje dizajniranog uzorka sklopa na fotootpornom materijalu kroz masku. Nakon izlaganja, fotootporni materijal prolazi tretman razvijanja, ostavljajući uzorak fotootpornog materijala koji je u skladu s uzorkom strujnog kruga. Zatim se provodi jetkanje kako bi se uklonila bakrena folija koja nije zaštićena fotorezistom pomoću kemijske otopine za jetkanje, čime se formira precizan krug. Ovaj proces zahtijeva izuzetno visoku čistoću okoliša, a čak i sitne čestice prašine mogu uzrokovati kvarove kao što su kratki spojevi ili prekidi u krugu. Stoga proizvodne radionice obično koriste-opremu za pročišćavanje bez prašine kako bi osigurale da se procesi litografije i jetkanja izvode u okruženju visoke čistoće.
Nakon dovršetka proizvodnje strujnog kruga potrebno je izvršiti površinsku obradu strujne ploče kako bi se poboljšala njezina sposobnost lemljenja i zaštitna svojstva. Uobičajeni procesi površinske obrade uključuju prskanje kositrom, pozlaćivanje, kemijsko poniklavanje, itd. U novim energetskim pločama, zbog visokih zahtjeva pouzdanosti, naširoko se koriste postupci pozlaćivanja uranjanjem i elektroličkim poniklavanjem. Postupkom uranjanja zlata može se formirati jednoličan sloj zlata na površini bakrene folije. Dobra vodljivost i otpornost na koroziju zlata ne samo da poboljšavaju sposobnost lemljenja tiskane ploče, već i učinkovito sprječavaju oksidaciju bakrene folije i produžuju životni vijek tiskane ploče; Postupkom pozlaćivanja bez elektroličkog nikla prvo se taloži sloj nikla na površinu bakrene folije, a zatim sloj zlata. Sloj nikla može poslužiti kao barijerni sloj koji sprječava difuziju atoma bakra u zlatni sloj, čime se dodatno poboljšava pouzdanost i stabilnost tiskane ploče.
Nova energetska ploča fr4 PCB