Peamised tehnoloogiad PCB tootmisel energiasalvestussüsteemide jaoks: tõhususe, ohutuse ja vastupidavuse suurendamine
Energiasalvestussüsteemid (ESS), sealhulgas akude salvestamine taastuvenergia integreerimiseks ja ruudustiku stabiliseerimiseks, nõuavad PCB -sid, mis on konstrueeritud kõrgete voolude, soojuspinge ja keerukate elektriliste arhitektuuride käitlemiseks. Need süsteemid nõuavad PCB-sid, mis tagavad usaldusväärse energia muundamise, täpse akuhalduse ja pikaajalise vastupidavuse kõikuvates keskkonnatingimustes. Selles artiklis uuritakse ESS-i kriitilisi PCB-tootmistehnoloogiaid, keskendudes suure voolu käitlemisele, soojusjuhtimisele ja täiustatud materjali integreerimisele, et rahuldada tänapäevaste energiasalvestusrakenduste rangeid nõudmisi.
Suure voolu PCB disain energia muundamiseks ja levitamiseks
Energiasalvestussüsteemid tuginevad kahesuunalisele võimsuse muundamisele - energia ülejäägi ajal laadimisele ja nõudluse ajal tühjendamisele - pihustavad PCB -de tohutut pinget, et hallata kõrgeid voolusid ilma pinge langusteta või ülekuumenemiseta. Selle lahendamiseks kasutavad tootjad elektrilise takistuse vähendamiseks paksu vask PCB -sid, kus vasejäljed on paksused, mis ületavad 3 untsi ruutjalga (Oz/FT⊃2;). Paksemad vaskkihid minimeerivad i⊃2; r -kadusid (kus ma on voolu ja R vastupidavus), tagades tõhusa energiaülekande akumoodulite, muundurite ja ruudustiku ühenduste vahel.
Teine uuendus suure voolu PCB-des on manustatud siinide kasutamine, mis integreerivad juhtivad ribad otse PCB substraadisse, et kanda voolu, mis ületab 100A. Need bussid, mis on sageli valmistatud alumiiniumist või vasest, välistavad vajaduse välise juhtmestiku järele, vähendades montaaži keerukust ja parandades töökindlust. Tootjad optimeerivad siinipaigutust, et tasakaalustada voolu jaotust kogu PCB -s, hoides ära lokaliseeritud levialasid, mis võivad alandada isolatsiooni või jooteliigeseid.
Suure voolu PCB-d hõlmavad ka laia mikromeetriat ja optimeeritud disainilahenduste kaudu, et suurendada voolu kandmist. Näiteks parandab vask-täis VIA-dega tehnoloogia VIA-ga termilist ja elektrijuhtivust kihtide vahel, võimaldades kompaktseid disainilahendusi ilma jõudlust ohverdamata. Lisaks kasutavad tootjad osalise tühjenemise (PD) testimist, et kontrollida isolatsiooni terviklikkust kõrgepinge stressi korral, tagades pikaajalise usaldusväärsuse ESS-i rakendustes, kus pidev töö on kriitiline.
Soojusjuhtimislahendused kuumuse hajumiseks tihedates paigutustes
Energiasalvestussüsteemid tekitavad laadimis-/tühjendamistsüklite ajal märkimisväärset soojust, eriti suure võimsusega komponentide, näiteks toitetransistoride, induktorite ja kondensaatori korral. Tõhus soojusjuhtimine on oluline, et vältida komponentide lagunemist, säilitada tõhusust ja tagada ohutus. Üks lähenemisviis on metallituuma PCB-de (MCPCB-de) kasutamine, millel on termiliselt juhtiv dielektriline kiht, mis on ühendatud metalli alusega (tavaliselt alumiiniumist või vask). See struktuur viib soojuse tõhusalt levialadest väliste jahutussüsteemideni, vähendades ristmike temperatuure kuni 50% võrreldes traditsiooniliste FR-4 PCB-dega.
Termiline VIA on ESS PCB-de veel üks kriitiline omadus, mis hõlbustab soojusülekannet pinnale kinnitatud komponentidest sisekihtideni või PCB tagaküljele. Need VIA -d on juhtivuse suurendamiseks sageli täidetud termiliselt juhtiva epoksü või joodisega. Suure tihedusega disainilahenduste jaoks kasutavad tootjad astmeliselt massiivide kaudu või pad-pad-paigutuste kaudu, et maksimeerida soojuse hajumist ilma PCB paksust suurendamata. Lisaks integreeritakse vasest või grafiidist manustatud termilised tasapinnad virnasse, et soojust ühtlaselt jaotada, takistades lokaliseeritud ülekuumenemist, mis võib põhjustada termilist põgenemist aku lahtrites.
Vedela jahutamise integreerimine on kujunemas lahendusena äärmuslike termiliste koormuste jaoks suuremahulistes ESS-i paigaldustes. Inverterite või akuhaldusüksuste PCB -d (BMUS) võivad sisaldada mikrokanalijahuteid või manustatud jahutusorusid, mis ringlevad dielektrilist vedelikku, et neelata soojust otse komponentidest. See lähenemisviis nõuab täpset joondamist jahutuskanalite ja soojust genereerivate alade vahel, mis on PCB valmistamise ajal sageli saavutatud 3D-trükitud vormide või laserlõikega šabloonide kaudu. Tootjad optimeerivad ka vedeliku voolukiiruseid ja temperatuure, et tasakaalustada termilist jõudlust energiatõhususega.
Täiustatud materiaalne integreerimine keskkonna- ja elektrilise vastupidavuse jaoks
Energiasalvestussüsteemid töötavad erinevates keskkondades, alates siseruumides andmekeskustest kuni päikeseenergia farmideni, paljastades PCB -d temperatuuride äärmuste, niiskuse, tolmu ja keemiliste saasteaineteni. Pikaajalise töökindluse tagamiseks kasutavad tootjad täiustatud materjale, millel on täiustatud mehaanilised, termilised ja keemilised omadused. Kõrg-TG (klaasist üleminekutemperatuur) laminaate, näiteks polüimiid või BT (bismaleimiid-triasiini) vaigud, kasutatakse kõrgel temperatuuril väändumise või delaminatsiooni vältimiseks, mis võivad tekkida kiire laadimise ajal või suure võimsusega tühjendades. Need materjalid pakuvad ka paremat vastupidavust niiskuse imendumisele, vähendades niiske kliima korral elektrilise lekke või korrosiooni riski.
Mehaanilise stressiga kokkupuutunud PCB-de puhul, näiteks vibratsiooniohtlikes rack-paigaldatud süsteemide, paindlike või jäikade paiksete arhitektuuride puhul. Polüimiidkiledest valmistatud painduvad PCB-d taluvad korduvaid paindetsüklit ilma pragunemata, samas kui jäigad-flex PCB-d ühendavad komponentide paigaldamiseks jäigad sektsioonid koos painduvate sektsioonidega ühenduste jaoks. See hübriidne lähenemisviis vähendab pistikute või kaablite vajadust, mis on potentsiaalsed tõrkepunktid dünaamilises keskkonnas. Lisaks kasutavad tootjad kleepumatuid paindelaminaate, et saavutada õhemaid profiile ja suuremat usaldusväärsust kosmosepiiratud rakendustes, näiteks akumooduli ühendused.
Keemiline takistus on veel üks prioriteet ESS PCB materjalides, eriti elektrolüütide ladustamis- või jahutussüsteemide lähedal asuvate komponentide puhul, kus lekked võivad tekkida. Nende piirkondade PCB -d on kaetud kemikaalide rünnaku eest kaitstud püroolene, silikooni- või akrüülvaikude konformaalsete kihtidega. Need katted moodustavad õhukese, mitteläbilaske tõkke, mis hoiab ära korrosiooni, segamata elektrilist jõudlust. Kõrgepingerakenduste jaoks võivad tootjad rakendada ka kaarekindlaid katteid, et pärssida elektriliste tõrgete ajal PCB pindade jälgimist või karboniseerimist, suurendades ohutust ruudukujulistes salvestussüsteemides.
Kuna energiasalvestussüsteemid arenevad, et toetada kõrgemaid mahtusid ja kiiremaid laadimismäärasid, peavad PCB -tootjad nende väljakutsete täitmiseks uuendama disaini, soojusjuhtimise ja materjalide osas. Integreerides suure voolu lahendusi, täiustatud termilisi tehnikaid ja vastupidavaid materjale, saab tööstus toota PCB-sid, mis võimaldavad turvalisemat, tõhusamat ja pikemaajalist energiahoidla infrastruktuuri.
