هل سيؤدي وجود عدد كبير جدًا من المكونات على لوحة الدوائر المطبوعة إلى حدوث حمل زائد

عندما يكون هناك الكثير من المكونات على ثنائي الفينيل متعدد الكلور، يمكن أن يؤدي ذلك إلى زيادة التحميل، مما قد يسبب آثارًا ضارة مثل تدهور الأداء الكهربائي وانخفاض تبديد الحرارة. لذلك، عندما يكون هناك العديد من المكونات على لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور، كيف يمكننا تحديد ما إذا كان ثنائي الفينيل متعدد الكلور مثقلاً أم لا؟

طرق تحديد التحميل الزائد لثنائي الفينيل متعدد الكلور

1. اختبار البارامتر الحالي

• استخدام مقياس مشبك عالي الدقة لقياس تيار التشغيل للدوائر الحرجة
• قارن مع معايير التصميم:
  - تتمتع الموصلات التقليدية بمقاس 1.5 مم² بتصنيف تيار آمن يبلغ 16 أمبير (عند درجة حرارة محيطة تبلغ 30 درجة مئوية)
  - يبلغ عرض الخط 100 ميل/سمك النحاس 100 ميل/سمك النحاس 100 أوقية ويبلغ الحد الأقصى لمعدل التيار 4.5 أمبير (بناءً على معيار ارتفاع درجة الحرارة 10 درجات مئوية)
• معايير التحديد: إذا كان التيار المقاس ≥80% من قيمة التصميم، يلزم إصدار تحذير

2.تحليل خصائص ارتفاع درجة الحرارة

• أداة الاختبار:جهاز التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء (الدقة ≤ 0.1 درجة مئوية)
• عتبات السلامة:
  - مادة PVC العازلة: درجة حرارة الموصل ≤ 70 درجة مئوية
  - ركيزة FR-4:ارتفاع درجة الحرارة المحلية ≤ 20 درجة مئوية (بالنسبة لدرجة الحرارة المحيطة)
• مؤشرات غير طبيعية:تلون/تلين طبقة العزل، تشوه مفصل اللحام

3.التحقق من سعة الحمولة

• معادلة الحساب:I = Kx - P / (U - cosφ)
  (Kx مأخوذة من 0.7 إلى 0.8، وجيب التمام موصى به 0.85)
• مثال على التحقق:
  220 فولت/3500 واط حساب تيار الحمل المقاوم ≈: 15.9 أمبير
  يتطلب سلكًا مطابقًا 2.5 مم² (هامش التصميم 20%)

4.تشخيص الحالة البدنية

• خصائص الخلل النموذجي:
  - تقشير رقائق النحاس (إجهاد القص يتجاوز الحد المسموح به)
  - علامات الكربنة (درجة حرارة عالية موضعية > 300 درجة مئوية)
  - التشغيل غير الطبيعي لأجهزة الحماية (≥3 رحلات خلال 24 ساعة)

5.التحقق من مواصفات التصميم

جدول مطابقة المعلمات الرئيسية:

إعطاء الأولوية للفحص السريع من خلال قياس التيار + مراقبة درجة الحرارة، جنبًا إلى جنب مع حساب الحمل والتحقق من الفحص المادي المتقاطع. بالنسبة لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية الطاقة، حدد بدقة عرض الخط وسماكة النحاس وفقًا لجدول القدرة الاستيعابية الحالية في مرحلة التصميم المبكرة، واحتفظ ببدل تبديد الحرارة. ما هي عواقب التحميل الزائد على لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور؟

آثار الحمل الزائد على مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور

1. آلية التدمير الثلاثي للأداء الكهربائي

1. تأثير عدم استقرار المعاوقة
   زيادة ملحوظة في مقاومة السلك: ΔR = ρ - L - (1/S₁ &#8211؛ 1/S₂) (S هي التغير في مساحة المقطع العرضي)
   الحالة النموذجية: يؤدي الحمل الزائد لخطوط الطاقة إلى تذبذب بنسبة ±15% في جهد إمداد وحدة MCU، مما يؤدي إلى إعادة ضبط النظام (بيانات القياس الفعلية)
2. انهيار تكامل الإشارة
   مقاييس تدهور الإشارة عالية السرعة:
   إغلاق مخطط العين > 30%
   انحراف التأخير ≥ 50 ps
   نسبة التقاطع إلى الضوضاء > -12 ديسيبل
3. 3إشعاع 3EMI يتجاوز المعايير
   تزيد مستويات ذروة التداخل الكهرومغناطيسي الكهرومغناطيسي على الخطوط المحملة فوق طاقتها بمقدار 20-35 ديسيبل ميكروفولت/م
   مثال على تدهور نسبة الإشارة إلى الضوضاء في الدوائر الحساسة:
   يزداد معدل خطأ أخذ عينات ADC الصوتية من 0.1% إلى 3.2%

2.طيف الفشل الديناميكي الحراري

1. عتبات الأضرار المادية نوع المادة درجة الحرارة الحرجة درجة الحرارة الحرجة وضع العطل ركيزة FR-4 130 درجة مئوية تفريغ وتشقق 1 أونصة نحاس 260 درجة مئوية ذوبان وتشوه لحام الرصاص والقصدير 183 درجة مئوية انتقال سائل حبر قناع اللحام 70 درجة مئوية تفحيم وتقشير
2. سلسلة الأعطال الحرارية النموذجية
   التيار الزائد → ارتفاع درجة الحرارة المحلية > 85 درجة مئوية → زيادة مقاومة التلامس → زيادة مقاومة التلامس → الهروب الحراري (حلقة التغذية الراجعة الإيجابية)

3.مصفوفة المخاطر على مستوى النظام

1. توزيع احتمالية الفشل
   وحدة الطاقة: 68%
   واجهة الطاقة: 22%
   خطوط الإشارة: 10%
2. نموذج الضرر الثانوي
   نصف قطر تأثير الإشعاع الحراري: R = 3.5 - √P (P هي طاقة توليد الحرارة، الوحدة: W)
   الحالة:يتسبب مصدر حرارة بقوة 10 وات في انحراف السعة بنسبة ± 15٪ ضمن 3 سم من MLCC

حل نظام التحميل الزائد لثنائي الفينيل متعدد الكلور (نظام التحسين رباعي الأبعاد)

1. حل تحسين الأداء الكهربائي

• تعزيز القدرة الاستيعابية الحالية

• تحسين طبقة النحاس: نحاس بسماكة 4 أوز + أسلاك على الوجهين بعرض 15 مم (حل بمستوى 100 أمبير)
• العمليات المحسّنة:
  طلاء القصدير الذي يفتح النوافذ على الموصلات (تحسين قدرة حمل التيار بنسبة 40%)
  مشاركة التيار الإضافي لقضيب التوصيل النحاسي (حالة تطبيق 200 أمبير من الدرجة الصناعية)

• تقنية التحكم في المعاوقة

• طبقة طاقة بتصميم مستوى نحاسي كامل (مقاومة &lt؛ 5mΩ)
• مصفوفة عبر مصفوفة (12 ميل عبر مجموعة تتشارك تيار 20 أمبير)

2.حل الإدارة الحرارية الذكي

• تصميم هيكل تبديد الحرارة

• تكوين المكونات عالية الحرارة (＞ 5 وات):
  مجموعة فتحات تبديد الحرارة السفلية (Φ0.3 مم × 50 فتحة)
  تخطيط حافة اللوحة + المشتت الحراري المصنوع من سبائك الألومنيوم (انخفاض درجة الحرارة بنسبة 60%)

• مواصفات التخطيط الحراري

• تباعد مكونات الحساسية الحرارية ≥8 مم
• توزيع متساوٍ لمصادر الحرارة (التحكم في فرق درجة الحرارة <15 درجة مئوية)

3.استراتيجية التخطيط عالي الكثافة

• تصميم تكامل الإشارة

• عزل الطبقة الرقمية/الطبقة التناظرية (تدريع طبقة GND الوسيطة)
• إشارات عالية السرعة:
  تحكم في الطول المتساوي (± 50 مل)
  تخطيط متماثل لمكونات التردد اللاسلكي (تقليل الضوضاء بمقدار 12 ديسيبل لوحدات الجيل الخامس)

• حل عزل الجهد العالي

• >أكثر من 50 فولت:
  مسافات أمان 15 مم
  عزل فتحة العزل 2 مم

4.حلول المعالجة المتقدمة

• عملية التصفيح الخاصة

• هيكل طبقة نحاسية ساندويتش (طبقة نحاسية مدمجة 1.5 مم)
• تطبيق مواد الألواح عالية التردد (روجرز 4350B@1 جيجا هرتز+)

• نظام التحقق

• المحاكاة الحرارية (ΔT &lt؛ 15 درجة مئوية/سم)
• اختبار الإشارات (تذبذب معاوقة TDR ≤ 10%)
• معايير سوق دبي المالي (عرض/مسافة الخط ≥ 4 مل)

ملاحظة: بعد تطبيق هذا الحل على وحدة محطة قاعدية من الجيل الخامس، تم تحقيق النتائج التالية:

• زيادة قدرة الحمل المستمر للتيار بنسبة 300%
• انخفض معدل الفشل الحراري بنسبة 82%
• وصل معدل الامتثال لسلامة الإشارة إلى 100%

لمنع الحمل الزائد لثنائي الفينيل متعدد الكلور، ما هي التدابير التي يجب اتخاذها؟ يتطلب منع التحميل الزائد على ثنائي الفينيل متعدد الكلور تحكمًا تعاونيًا خلال عملية التصميم والتصنيع والاختبار بأكملها.

خطة الحماية من الحمل الزائد لثنائي الفينيل متعدد الكلور

1. استراتيجية الحماية في مرحلة التصميم

• تصميم القدرة الاستيعابية الحالية الدقيقة

• معيار حساب القدرة الاستيعابية الحالية:
  الرياضيات
  I_{max} = K \cdot \Delta T^{0.44} \cdot W^^{0.725}
  (K = 0.048، ΔT هو الارتفاع المسموح به في درجة الحرارة، W هو عرض الخط بالملي)
• مخططات التكوين النموذجية:
  • التطبيقات التقليدية: 2OZ سمك النحاس 2OZ + عرض الخط 100 ميل (فئة 10A)
  • مخططات التيار العالي:سمك النحاس 4OZ + آثار مزدوجة الوجهين 15 مم + قضبان نحاسية (فئة 100 أمبير)

• تصميم سلامة الطاقة

• مصفوفة مكثف الفصل:
  • نطاق الترددات العالية: 0402 10nF 10nF مكثف سيراميك (ESL &lt؛ 0.5nH)
  • نطاق التردد المتوسط: مكثف 0603 100nF 100nF
  • نطاق التردد المنخفض: مكثف التنتالوم 1206 10μF 10μF

• الإدارة الحرارية المحسّنة

• مواصفات مصفوفة ثقب تبديد الحرارة:
  • قطر الثقب: Φ0.3 مم
  • مسافة المركز:0.8 مم
  • ترتيب قرص العسل (تحسين كفاءة تبديد الحرارة بنسبة 35%)

2.عمليات التصنيع المتقدمة

• تقنيات المعالجة الخاصة

• عملية القدرة الاستيعابية العالية للتيار العالي:
  • حشوة النحاس VIPPO (تقليل مقاومة التلامس بنسبة 40%)
  • سماكة النحاس الانتقائية (سماكة 4 أوقية في المناطق المحلية)

• نظام الحماية

• معلمات عملية الطلاء الثلاثية المقاومة للطلاء:

3.نظام الاختبار والمراقبة

• معايير اختبار الإنتاج

• عناصر اختبار تكنولوجيا المعلومات والاتصالات:
  • اختبار المعاوقة (تفاوت تفاوت ± 5%)
  • مقاومة العزل (≥100MΩ)
  • اختبار جهد التحمل (500 فولت تيار مستمر/60 ثانية)

• نظام المراقبة الذكي

• معلمات المراقبة في الوقت الحقيقي:
  • الكثافة الحالية (≤4 أمبير/مم²)
  • درجة حرارة النقطة الساخنة (≤85 ℃)
  • طيف الاهتزاز (<5g RMS)

4.مواصفات التصميم الرئيسية

5.حلول عالية الموثوقية

• حماية من الدرجة العسكرية

• تصميم صفائح متماثل (≤5% انحراف المعاوقة ≤5)
• عبوات مملوءة بالنيتروجين (محتوى الأكسجين <100 جزء في المليون)

• نظام التحذير من الفشل

• آلية تحذير من ثلاثة مستويات:
  المستوى 1: إنذار مسموع ومرئي عندما تتجاوز درجة الحرارة 85 درجة مئوية
  المستوى 2: تخفيض التردد التلقائي عندما يتجاوز التيار الحد الأقصى
  المستوى 3: حماية الصمامات (وقت العمل &lt؛ 50 مللي ثانية)

الملخص

تنطوي مشكلات التحميل الزائد لثنائي الفينيل متعدد الكلور على تدهور الأداء الكهربائي والفشل الحراري ومخاطر استقرار النظام، ويجب التحكم فيها خلال عملية التصميم والتصنيع والاختبار بأكملها. من خلال استخدام حسابات دقيقة لسعة حمل التيار (على سبيل المثال، سمك النحاس 4 أونصة + عرض التتبع 15 مم يدعم 100 أمبير)، والتصميم الحراري المتقدم (مصفوفات ثقب تبديد الحرارة على شكل قرص العسل التي تقلل من ارتفاع درجة الحرارة بنسبة 35%)، والتحكم الصارم في العملية (تعبئة النحاس VIPPO التي تقلل المقاومة بنسبة 40%)، والمراقبة الذكية (تنبيهات التيار/درجة الحرارة في الوقت الفعلي)، يمكن تعزيز موثوقية ثنائي الفينيل متعدد الكلور بشكل كبير.