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厚銅PCB的優勢及生產工藝

2024.12.06

什么叫厚銅PCB?


PCB(印刷電路板)制造中,銅厚是指銅層的厚度,通常以盎司(oz)為單位來衡量。1oz意思是重量1oz的銅均勻平鋪在1平方英尺(ft2)的面積上所達到的厚度。1oz銅的厚度約為35um或者1.35mil。


厚銅PCB一般是指銅厚超過3盎司 (105μm)的PCB,在布線空間有限,無法通過增大線寬來提高PCB線路的載流能力的時候,使用厚銅PCB可以有效滿足線路的載流要求,同時提高PCB的散熱性能。



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平面變壓器(6oz銅厚)


厚銅PCB的優勢:


承載大電流

厚銅PCB能夠在有限空間內承載足夠大的電流,能夠有效提高產品的功率密度。


傳導熱量

厚銅層能夠更好地傳導熱量,從而提高產品的散熱性能,同時減少溫度變化引起的PCB熱膨脹,提高PCB的可靠性。


增強機械強度

厚銅層可以提高PCB的機械強度,從而更加穩定和耐用。


厚銅PCB廣泛應用于通信基站電源、服務器電源、焊接設備、儲能系統、汽車電源系統、航空航天等領域。


如何預估PCB所需銅厚?


如下是IPC-2152給出的Conservative Chart(保守圖表),保守圖表的重要之處是它能應對所有情況,包括內部和外部導體、PCB材料、PCB厚度以及空氣(除真空外)等環境條件,從該圖表中獲得的值非常安全,在任何情況(除真空外的環境)下都有效,不考慮其他變量。


工程師們參照保守圖表做設計時,雖然在成本、面積等方面不是最優的,但一定能滿足電流和溫升要求。


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IPC 2152 PCB 電源線寬與電流和溫升的關系圖

圖源Daniel Grillo



可以通過查IPC-2152 Conservative Chart(保守圖表)來計算PCB走線寬度和選擇相應的銅厚。


如紅色箭頭,PCB走線寬度140 mil,使用1oz的銅厚,垂直找到對應的溫升要求10°C,然后回到y軸找到可通過的最大電流2.75A。


圖片1.png

電源磚(6oz銅厚)


如橙色箭頭,如果PCB導體需要通過1A電流,目標溫升30°C,垂直向下找到不同銅厚下,所需要的走線寬度。如使用0.5oz的銅厚時,走線寬度需要達到40mil。



厚銅PCB的生產工藝


厚銅PCB因為銅厚較厚,給加工帶來了一系列難點。明陽電路針對厚銅PCB的特點打造了厚銅產品線,系統化解決厚銅PCB制造的各種難題。



厚銅PCB的蝕刻


在蝕刻環節,藥水交換難度加大,側蝕量也會變大,需要通過多次快速蝕刻和增加蝕刻補償系數的方式來解決側蝕量變大的問題。


明陽電路定制了厚銅專用DES蝕刻線,可以實現6oz厚銅PCB一次性蝕刻。



圖片2.png

厚銅專用DES線



厚銅PCB的壓合


在層壓環節,由于線路間隙較深,在殘銅率相同的情況下,需要選擇多張流動性好的半固化片來滿足樹脂填充量的需求。同時需要增加鉚釘,加強芯板之間的固定,減少滑板的風險。銅厚的增加導致在壓合時板子的實際升溫速率變慢,需要增加高溫段的持續時間,增加半固化片的固化效果。


明陽電路使用Burkle多層壓合全自動產線和厚銅專用棕化藥水,來保證厚銅PCB的壓合質量,目前通過Mass LAM和Pin LAM相結合的方式,最高可生產50層的厚銅PCB。


圖片3.jpg

Burkle壓機



厚銅PCB的鉆孔


在鉆孔環節,厚銅板厚在2.0mm以上時,可使用分段鉆孔來解決鉆孔難度的問題,同時調節進刀速和退刀速的相關參數來優化鉆孔質量,降低落刀速度,避免產生厚銅焊盤拉裂的問題。



厚銅PCB的阻焊


在阻焊印刷環節,由于線路間隙較深,銅與基材的高低差會導致流油、油厚不夠、線路發紅、針孔氣泡等問題,需要將油墨粘度稀釋,采用多次印刷的方式來解決阻焊印刷的一系列問題。


明陽電路采用全自動阻焊噴涂線,采用預處理+雙面噴涂+預烤+全自動連線技術,通過使用特殊高壓噴頭+高粘度品牌油墨,可實現4OZ厚銅一次噴涂完成。阻焊厚度均勻性好,焊接性友好。


圖片5.jpg

全自動阻焊噴涂線




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