¿Qué es una Placa de Circuito Impreso de Alta Corriente?
Una placa de alta corriente es una placa de circuito impreso con circuitos capaces de soportar altas corrientes.
A medida que avanza la electrificación de vehículos como los híbridos, VE y PHEV, también se exige cada vez más que las placas de circuito impreso tengan componentes electrónicos capaces de soportar altas corrientes.
Es posible responder a los mayores requisitos de corriente de las placas de circuito impreso ampliando la anchura del patrón. Sin embargo, la ampliación de la anchura de los patrones tiene un límite hoy en día, cuando se requiere que los componentes electrónicos sean más pequeños al mismo tiempo.
Por lo tanto, es posible manejar corrientes elevadas aumentando el grosor de la lámina de cobre de la placa de circuito impreso.
Mientras que el grosor del cobre de una placa de circuito impreso típica es de 35 µm, las placas de alta corriente permiten circuitos con un grosor de cobre de hasta 2000 µm, lo que hace posible manejar altas corrientes.
Usos de las Placas de Circuito Impreso de Alta Corriente
El sustrato de alta corriente puede utilizarse no sólo en vehículos con motor de gasolina, cada vez más electrónicos, sino también en vehículos eléctricos, híbridos y PHEV.
También se utilizan para miniaturizar componentes eléctricos con grandes cargas eléctricas, como robots y otros circuitos de control de alta corriente, fuentes de alimentación de alta potencia, circuitos de conmutación y motores, disyuntores y cajas de fusibles.
También se utilizan como placas de circuito impreso con excelente difusión y disipación térmica en dispositivos de potencia que generan calor a altas temperaturas, como IGBT, MOSFET de potencia, diodos Schottky y tiristores, y en algunas medidas de disipación térmica de LED, como semáforos y vallas publicitarias exteriores.
Principio de las Placas de Circuito Impreso de Alta Corriente
Para conducir una corriente elevada a través de una placa de circuito impreso, la sección transversal del patrón de cobre debe ser amplia. Esto se consigue aumentando la anchura del patrón y el grosor de la lámina de cobre.
1. Variación de la Anchura del Patrón
Al aumentar la anchura del patrón, es fácil mezclar cableados con espesores de conductor finos y gruesos. Ajustando el área de la sección transversal del patrón de cobre para adaptar la cantidad de corriente que fluye a través del ancho del patrón, el diseño puede llevarse a cabo de la misma manera que para una placa de transmisión de señal normal.
2. Variación del Grosor de la Lámina de Cobre
Cuando se aumenta el grosor de la lámina de cobre, se pueden diseñar incluso grandes recorridos de corriente con una anchura de patrón relativamente pequeña. Dado que existe una relación proporcional entre el grosor de la lámina de cobre y la cantidad de corriente que puede fluir, duplicar el grosor de la lámina de cobre al diseñar una determinada trayectoria de corriente permite reducir a la mitad la anchura del patrón.
Por otro lado, la desventaja es que la línea y el espacio (L/S), la relación entre la anchura del cableado y el espaciado entre el cableado adyacente, es mayor que en una placa normal; si L/S es mayor, no se pueden diseñar pads con espaciado entre pads pequeño o no se pueden montar pads con componentes grandes.
Hay que tener cuidado, ya que esto crea restricciones en el diseño y la selección de componentes.
Más Información sobre Placas de Circuito Impreso de Alta Corriente
1. Formas de Fabricar una Placa de Circuito Impreso de Alta Corriente
Las placas de circuito impreso de alta corriente soportan corrientes muy elevadas en comparación con las placas de circuito impreso normales.
La electrónica del automóvil, por ejemplo, requiere aproximadamente de 2 A a 100 A. El área transversal del patrón de cobre debe crearse para que coincida con la cantidad de corriente que fluye a través del patrón.
En la actualidad, el método de fabricación habitual para las placas de circuitos impresos es el método de grabado (disolución de la lámina de cobre). El cobre se graba (disuelve) basándose en un patrón de resistencia al grabado dibujado en la superficie del cobre.
En cambio, las placas de circuito impreso de alta corriente tienen una lámina de cobre más gruesa, por lo que en este método la disolución procede de la superficie superior de la lámina de cobre. Dado que el grabado no sólo se produce en la dirección de la profundidad, sino también entre los patrones, la sección transversal del patrón es trapezoidal. Esto da lugar a una sección transversal menos precisa.
Por lo tanto, no es aconsejable diseñar placas de circuito impreso de alta corriente utilizando las mismas técnicas que para las placas de circuito impreso de señal ordinarias.
Las placas de circuito impreso de alta corriente se fabrican utilizando métodos propios del fabricante, como la optimización de la tecnología de fabricación multicapa para interconexiones de cobre grueso y la realización de circuitos de cobre grueso utilizando el método de preimpregnado y la prensa de laminación al vacío.
2. Costos de Fabricación
Las placas de circuito impreso de alta corriente utilizan laminados revestidos de cobre con una lámina de cobre gruesa. La desventaja es que se trata de un material no estándar y, por tanto, más caro, lo que se traduce en mayores costes de fabricación.
Aunque el coste es considerablemente más elevado que el de las placas de circuito impreso generales, se trata de una ventaja significativa para los usuarios que fabrican en serie productos de alta corriente.