Cosa sai del PCB in rame?

Differenza tra PCB in rame e PCB standard

I PCB in rame utilizzano un dielettrico e il rame, il loro metallo più importante, è costituito da diversi strati di materiale. Presentano un substrato, o base, realizzato in fibra di vetro, polimero, ceramica o un altro materiale non metallico. Molti di questi PCB utilizzano FR-4 come substrato. Questo materiale in fibra di vetro ha un prezzo relativamente conveniente e una durata moderata. Strati aggiuntivi di rame, maschera di saldatura e serigrafia rendono il pannello conduttivo e delineano le posizioni dei componenti. Questi strati possono apparire su un lato della base, su entrambi i lati o in una sovrapposizione multistrato, mentre il PCB in rame ha uno strato simile a qualsiasi altro PCB. Presenta uno o più strati di rame, una maschera di saldatura e una serigrafia sovrapposti.

Invece di avere un supporto in fibra di vetro o plastica, tuttavia, una scheda di circuito di rame ha un supporto in metallo. Questa base contiene principalmente una combinazione di rame. Il nucleo metallico può essere interamente costituito da metallo o avere una combinazione di fibra di vetro e rame. I PCB più comuni sono in genere a faccia singola, ma possono essere anche a doppia faccia. I PCB in rame multistrato sono molto difficili da produrre.

I PCB standard vengono utilizzati in un numero pressoché infinito di applicazioni. Le loro capacità dipendono dai materiali e dalla costruzione, quindi alimentano dispositivi elettronici di fascia bassa e alta. PCB monofaccia compaiono in dispositivi meno complicati come le calcolatrici, mentre le schede multistrato hanno il potenziale per supportare apparecchiature spaziali e supercomputer diversi da quelli in rame le schede ottengono il massimo utilizzo nei LED e nella conversione di potenza elettronica. La luce intensa prodotta dai LED crea un elevato livello di calore, che viene disperso lontano dai componenti.

Un PCB in rame prolunga la durata di un dispositivo LED e ne garantisce maggiore stabilità. I ​​substrati in rame si trovano nei lampioni stradali, nei semafori e nell'illuminazione domestica. Consentono ai convertitori di potenza di modificare la corrente e regolare i componenti elettronici. Anche i creatori di molti altri settori trovano impiego in PCB in alluminio, ma spesso non li implementano.

Diverse caratteristiche del PCB in rame e del PCB standard

I PCB standard sono completi e adattabili. Sono disponibili diverse opzioni di substrato che determinano il prezzo e la durata della scheda. Se si dispone di un budget limitato e di un utilizzo a bassa intensità, è possibile scegliere la fibra di vetro, un materiale più economico. D'altra parte, è possibile investire di più in un materiale di base più resistente che gestisca livelli di stress più elevati. I substrati a radiofrequenza e i substrati flessibili sono adatti ad applicazioni specifiche.

Tuttavia, le schede a circuito stampato FR4 richiedono componenti aggiuntivi per resistere ad applicazioni ad alta temperatura. I substrati non metallici non hanno conduttività termica, quindi è necessario aggiungere un materiale che la abbia. Se il dispositivo ha un design ad alta potenza o ad alta densità, i circuiti diventano soggetti a stress e danni. È necessario aggiungere dissipatori di calore, condotti riempiti di rame o aria forzata per dirigere il calore lontano dai circuiti.

Inoltre, le schede in rame sono una delle opzioni di PCB più termicamente conduttive. Mantengono il più possibile il calore lontano dai componenti vitali, riducendo al minimo i danni al circuito. Grazie alla loro elevata tolleranza al calore, possono gestire circuiti con densità più elevate e livelli di potenza più elevati. I substrati creati da leghe di rame presentano un'elevata durabilità fisica che riduce il rischio di rottura. Rispetto ad altri metalli, il rame ha un impatto ambientale inferiore e un costo ragionevole.

D'altra parte, i PCB in rame tendono ad avere usi più di nicchia rispetto alle schede standard. Sebbene costino meno dell'aggiunta di conduttori a una scheda standard, hanno un prezzo più elevato rispetto ai PCB standard senza tali componenti. Investire in un circuito in rame potrebbe non essere redditizio se l'applicazione non prevede alte temperature. Se si prevede di creare un circuito flessibile, un PCB flessibile in rame può solo flettersi nella sua posizione iniziale. Si piegherà per adattarsi a componenti elettronici più piccoli, ma non resisterà allo stress delle vibrazioni.

La caratteristica del PCB in rame

Il vantaggio principale del rame è la sua elevata conduttività. Ciò significa che può trasmettere facilmente segnali senza perdere elettricità lungo il percorso. Significa anche che i produttori non devono utilizzare tonnellate di rame. Anche una piccola quantità è sufficiente. Nella configurazione più comune, un'oncia di rame può essere trasformata in 35 micrometri, circa 1.4 millesimi di pollice di spessore, che possono coprire un intero piede del substrato del PCB. Il rame è anche facilmente reperibile e relativamente poco costoso.

• Eliminazione di complesse configurazioni di bus cablati
• Maggiore capacità di trasporto di corrente
• Maggiore resistenza alle sollecitazioni termiche
• Utilizzo ottimizzato di materiali esotici ad alta temperatura con minore probabilità di guasto del circuito
• Capacità di incorporare più pesi di rame sullo stesso strato di circuito (riduzione del numero di strati)
• Aggiunta placcatura in rame nelle vie di calore (riduzione della resistenza termica)
• Le aree selezionate rivestite con rame pesante possono funzionare come dissipatore di calore o interfaccia con la piastra fredda (dissipatori di calore integrati)
• Integrazione di circuiti ad alta corrente e circuiti di controllo su un singolo PCB

Applicazione dei PCB in rame

La domanda di circuiti stampati in rame ad alto spessore nei settori automobilistico, informatico, dei controlli industriali e militare è in rapida crescita. Oltre l'80% dei produttori di PCB esistenti è limitato o non è in grado di produrre circuiti stampati in rame ad alto spessore affidabili.

• Convertitori di energia solare
• Sistemi di sicurezza e di segnalazione
• Energie rinnovabili e impianti di pompaggio di accumulo
• Controlli Torԛue
• Raddrizzatori ad alta potenza
• Relè di sovraccarico
• Convertitori di potenza per sistemi ferroviari
• Monitor di linea elettrica
• Convertitori di trazione per applicazioni ferroviarie
• Sistemi UPS
• Ricarica di veicoli elettrici (commerciali e industriali)
• Relè di protezione
• Sistemi di eccitazione per regolatori di potenza
• Sistemi di controllo della posizione
• Sistemi di commutazione della rete elettrica
• sistemi HVAC
• Accumulo di energia e backup della rete elettrica
• Applicazioni dell'energia nucleare
• Reattori in linea
• centrali idroelettriche
• Protettori da sovratensione
• Blocchi fusibili
• Attrezzatura per saldatura
• Sistemi di controllo delle armi
• Sistemi radar

Il motivo alla base della richiesta di PCB in rame è il continuo aumento dei requisiti di potenza, prestazioni e costi. Conosciuti nel settore come esperti nella gestione termica dei PCB, Amitron produce PCB con placcatura in rame pesante dal 1994 e siamo in grado di produrre oltre 20 once di rame finito e di applicare a spruzzo in modo affidabile una maschera di saldatura protettiva e uniforme con nomenclatura illustrata. Un circuito in rame estremo potrebbe utilizzare 6 once. nelle pareti del foro e 20 once di rame di superficie.

Specifiche del rame

Il rame è un metallo amagnetico di media resistenza. Possiede eccellenti proprietà di conduttività elettrica e termica e ha un costo relativamente basso. Nella sua forma pura è morbido e malleabile, ma l'introduzione di elementi di lega offre numerosi utilizzi industriali e commerciali.

Spesso è anche un sottoprodotto della produzione dell'argento. Solfuri, ossidi e carbonati sono i minerali più importanti. Il rame e le leghe di rame sono tra i materiali ingegneristici più versatili disponibili. La combinazione di proprietà fisiche come resistenza, conduttività, resistenza alla corrosione, lavorabilità e duttilità rende il rame adatto a un'ampia gamma di applicazioni. Inoltre, queste proprietà possono essere ulteriormente migliorate con variazioni nella composizione e nei metodi di produzione.

• Limite di snervamento del rame: Il punto di snervamento per le leghe di rame non è definito in modo netto. Di conseguenza, tende a essere riportato come un allungamento dello 0.5% sotto carico o come un offset dello 0.2%. Più comunemente, il limite di snervamento per allungamento dello 0.5% del materiale ricotto si attesta a circa un terzo del limite di trazione. L'indurimento mediante lavorazione a freddo fa sì che il materiale diventi meno duttile e che il limite di snervamento si avvicini al limite di trazione.
• Punto di fusione del rame: Il punto di fusione del rame puro è 1083ºC.
• Struttura del rame: Il rame ha una struttura cristallina cubica centrata sulla faccia. È giallo-rosso nell'aspetto fisico e quando lucidato sviluppa una brillante lucentezza metallica.
• Resistenza alla corrosione del rame: Tutte le leghe di rame resistono alla corrosione causata da acqua dolce e vapore. Nella maggior parte delle atmosfere rurali, marine e industriali, le leghe di rame sono resistenti anche alla corrosione. Il rame è resistente a soluzioni saline, terreni, minerali non ossidanti, acidi organici e soluzioni acide. L'ammoniaca umida, gli alogeni, i solfuri, le soluzioni contenenti ioni ammoniaca e gli acidi ossidanti, come l'acido nitrico, attaccano il rame. Anche le leghe di rame hanno scarsa resistenza agli acidi inorganici. La resistenza alla corrosione delle leghe di rame deriva dalla formazione di film aderenti sulla superficie del materiale. Questi film sono relativamente insensibili alla corrosione, proteggendo quindi il metallo di base da ulteriori attacchi.

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