تجزیه و تحلیل فرآیند ساخت شینه چند لایه

شینه‌های چند لایه، ساختارهای اتصال رسانا با کارایی بالا هستند که از چند لایه هادی و لایه‌های عایق که در کنار هم قرار گرفته‌اند، تشکیل شده‌اند. آنها به طور گسترده در انرژی های جدید، الکترونیک قدرت، حمل و نقل ریلی، سیستم های ذخیره انرژی و تجهیزات اتوماسیون صنعتی استفاده می شوند. در مقایسه با سازه های هادی سنتی، آنها دارای اندوکتانس کم، ظرفیت حمل{3}}جریان بالا، قابلیت اطمینان بالا و استفاده از فضای زیاد هستند که باعث می شود در سیستم های مبدل توان بالا و سیستم های توزیع دقیق توان به طور گسترده استفاده شوند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

در الکترونیک قدرت مدرن، شینه‌های نیمه چند لایه و میله‌های اتصال ساختار کامپوزیت چندلایه به اجزای مهم سیستم‌های-فرکانس بالا{{2} ولتاژ بالا تبدیل شده‌اند، به ویژه برای اینورترها، ماژول‌های IGBT، مبدل‌های ذخیره انرژی و سیستم‌های محرک الکتریکی برای وسایل نقلیه با انرژی جدید.

 

ساخت شینه های چند لایه نیاز به طراحی سیستماتیک دارد. مرحله طراحی باید به طور جامع عواملی مانند ظرفیت جریان، تداخل الکترومغناطیسی، کنترل افزایش دما، فاصله عایق، فضای نصب و استحکام مکانیکی را در نظر بگیرد. برای شینه‌های چند لایه که در مبدل‌های{2} قدرت بالا استفاده می‌شوند، آرایش رسانا و ساختار لایه‌ای مستقیماً بر اندوکتانس انگلی و عملکرد الکتریکی کلی سیستم تأثیر می‌گذارد. برخی از برنامه‌های پیچیده همچنین از ساختارهای شینه‌های لایه‌ای سه-لایه استفاده می‌کنند تا چگالی توان بالاتر و نیازهای انتقال جریان پایدارتر را برآورده کنند.

 

انتخاب مواد یک مرحله حیاتی در ساخت شینه های چند لایه است. رساناها معمولاً از مس یا آلومینیوم با رسانایی بالا ساخته می‌شوند و شینه‌های مسی{2} روکش شده به دلیل رسانایی عالی و پایداری حرارتی، بیشتر در تجهیزات صنعتی و سیستم‌های انرژی جدید استفاده می‌شوند. لایه‌های عایق اغلب از PET، PI، کامپوزیت‌های رزین اپوکسی، یا فیلم‌های عایق مقاوم در برابر دمای بالا استفاده می‌کنند تا از قابلیت اطمینان طولانی‌مدت عایق و مقاومت در برابر عملکرد ولتاژ اطمینان حاصل کنند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

پردازش لایه هادی به طور معمول شامل فرآیندهایی مانند خالی کردن، مهر زنی، خمش، برش لیزری و ماشینکاری CNC است. کنترل دقیق تلورانس های ابعادی و صافی در طول پردازش برای کاهش مقاومت تماس و بهبود دقت کلی مونتاژ ضروری است. برای محصولات سفارشی‌شده مانند شینه‌های لامینیت اینورتر مسی سفارشی برای نصب برق، ساختارهای نامنظم و طرح‌های چند{2}سوراخ بر اساس رابط تجهیزات مشتری مورد نیاز است.

 

آماده سازی لایه عایق تاکید بیشتری بر یکنواختی ضخامت و پایداری دی الکتریک دارد. مواد عایق معمولاً قبل از لمینیت نیاز به تمیز کردن سطح و پیش تصفیه دارند تا استحکام پیوند بین لایه ها را بهبود بخشد. برای محصولات باس بار القایی پایین چند لایه، کنترل ضخامت لایه عایق از اهمیت ویژه ای برخوردار است، زیرا فاصله بین لایه به طور مستقیم بر اندوکتانس سیستم و عملکرد فرکانس{2}بالا تأثیر می گذارد.

 

لمینیت مرحله اصلی در کل فرآیند تولید است. لایه هادی و لایه عایق به صورت کامپوزیت از طریق پرس گرم یا لمینیت خلاء به هم متصل می شوند. در طول لمینیت، کنترل دقیق دما، فشار و زمان نگهداری برای جلوگیری از مشکلاتی مانند حباب، لایه لایه شدن یا تمرکز تنش موضعی مورد نیاز است. محصولات مورد استفاده در باس میله‌های چند لایه با خازن DC و میله‌های گذرگاه چند لایه خازن پشتیبانی DC معمولاً نیازمندی‌های بالاتری برای پایداری لمینیت هستند، زیرا در محیط‌های پالس فرکانس بالا و جریان بالا برای مدت‌های طولانی کار می‌کنند.

 

پس از لمینیت، فرآیندهای ماشینکاری بعدی مورد نیاز است، از جمله حفاری، برش لبه، پرچ کردن و جوشکاری. محصول نهایی باید از لبه‌های آزاد{1}}، محل دقیق سوراخ‌ها و عدم تغییر شکل هادی اطمینان حاصل کند تا الزامات مونتاژ خودکار را برآورده کند. برای سناریوهای نصب پیچیده، مانند شینه های چند لایه برای نصب شینه های پیچیده، چیدمان فضایی و راحتی مونتاژ نیز باید در نظر گرفته شود.

 

تست تداوم یک آیتم بازرسی اساسی در ساخت شینه های چند لایه است. با آزمایش رسانایی بین هر لایه هادی، مشکلاتی مانند اتصال کوتاه، مدارهای باز و کنتاکت های ضعیف را می توان به طور موثر تشخیص داد. به طور همزمان، آزمایش عملکرد عایق نیز ضروری است، از جمله تست مقاومت عایق، تست ولتاژ مقاومتی، و آزمایش تخلیه جزئی. مخصوصاً در برنامه‌های{3}}ولتاژ بالا مانند انفجار ولتاژ بالا-شیشه‌های اینورتر مقاوم، قابلیت اطمینان عایق مستقیماً بر ایمنی عملیاتی سیستم تأثیر می‌گذارد.

 

برای افزایش دوام محصول و سازگاری محیطی، برخی از محصولات تحت عملیات سطحی قرار می گیرند. فرآیندهای متداول شامل آبکاری قلع، آبکاری نیکل، اسپری کردن، و درمان ضد اکسیداسیون-. آبکاری قلع به طور موثر جوش پذیری و مقاومت در برابر خوردگی را بهبود می بخشد و آن را برای تجهیزاتی مانند شینه های چند لایه برای سیستم های توزیع برق DC که در محیط های پیچیده برای مدت طولانی کار می کنند مناسب می کند.

 

با توسعه صنعت انرژی های جدید و صنعت حمل و نقل ریلی، حوزه های کاربرد باسبارهای چند لایه به طور مداوم در حال گسترش است. به عنوان مثال، اتوبوس های چند لایه برای اتومبیل های الکتریکی به طور گسترده در سیستم های باتری خودروهای انرژی جدید، سیستم های محرک الکتریکی و سیستم های شارژ استفاده می شود. باسبارهای اینورتر برای ترافیک ریلی و باسبارهای چند لایه مترو به طور گسترده در تجهیزات مبدل حمل و نقل ریلی و سیستم های منبع تغذیه استفاده می شود.

 

در تجهیزات الکترونیکی با قدرت{{0}بالا، شینه‌های لامبدار سفارشی برای IGBT به دلیل توانایی آنها در کاهش اندوکتانس سرگردان و بهینه‌سازی مسیرهای فعلی، به راه‌حل مهمی برای اتصال ماژول IGBT تبدیل شده‌اند. در همین حال، شینه‌های بره‌دار برای اینورترهای سه سطحی و شینه‌های لامپد برای مبدل‌های با ظرفیت بزرگ-به{{5} نیز به طور گسترده در مبدل‌های ذخیره‌سازی انرژی، سیستم‌های مبدل نیروی باد و تجهیزات اینورتر صنعتی در مقیاس بزرگ استفاده می‌شوند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

از دیدگاه تولید، شین‌های چند لایه فقط اتصال دهنده‌های رسانا ساده نیستند، بلکه اجزای الکتریکی مهمی هستند که رسانایی، سازگاری الکترومغناطیسی، مدیریت حرارتی و یکپارچگی ساختاری را متعادل می‌کنند. در سیستم‌های الکترونیک قدرت مدرن، شین‌های بره‌دار به‌عنوان اجزای الکترونیکی غیرفعال، به تدریج به اجزای اساسی برای بهبود قابلیت اطمینان تجهیزات و چگالی توان تبدیل شده‌اند.

 

در آینده، با روند ولتاژ بالاتر، فرکانس بالاتر و یکپارچگی سیستم،شینه های چند لایهبه ایفای نقش حیاتی در انرژی های جدید، وسایل نقلیه الکتریکی، سیستم های ذخیره انرژی، مبدل های فرکانس صنعتی و حمل و نقل ریلی ادامه خواهد داد و به سمت اندوکتانس کمتر، چگالی توان بالاتر و ساختارهای یکپارچه پیچیده تر تکامل خواهد یافت.