Tungt kobber-PCB er en viktig teknologi i spesifikke høyeffekts- og høystrømsapplikasjoner, spesielt når det gjelder strømforsyning og utstyr som krever høy strømkapasitet.
Kort sagt, tungt kobber-PCB er en type kretskort der kobberfolien er betydelig tykkere enn konvensjonelle PCB-er:
● Konvensjonelle PCB-er: Tykkelsen på det ytre kobberlaget er vanligvis 1 OZ/ft² (omtrent 35 µm), mens de indre lagene vanligvis er 0,5 OZ/ft² eller 1 OZ/ft².
● Tunge kobberkretskort: kretskort med kobbertykkelse ≥ 3OZ/ft² (omtrent 105µm) defineres vanligvis som tunge kobberkretskort. Teknisk sett kan kobbertykkelsen nå 10OZ/ft² (omtrent 350µm) eller enda høyere.
Omdannelse:
1OZ/ft² = 35µm (mikrometer)
Vanlige tykkelser: 1 oz (35 µm), 2 oz (70 µm), 3 oz (105 µm), 4 oz (140 µm), 6 oz (210 µm), 10 oz (350 µm), osv.
1) Høy strømføringskapasitet: Dette er hovedformålet. I henhold til formelen I = k * ΔT^0,44 * A^0,725 (IPC-2221-standarden) er strømføringskapasiteten til en leder positivt korrelert med tverrsnittsarealet (A) til kobberfolien. Dobling av kobbertykkelsen kan øke strømføringskapasiteten betydelig, noe som reduserer risikoen for overoppheting.
2) Utmerket varmeavledning: Kobber er en god leder. Et tykkere kobberlag kan lede varmen som genereres av komponenter (som MOSFET, IGBT osv.) raskere til kjøleribben eller huset, noe som reduserer driftstemperaturen og forbedrer påliteligheten og levetiden.
3) Økt mekanisk styrke: Tunge kobberlag gir større mekanisk styrke til kontaktflatene og viasene. Dette er spesielt gunstig for kontakter som krever kontinuerlig plugging og frakobling, og tykkere kobber gir mer støtte til tunge komponenter.
4) Spesialdesign:
● Plane transformatorer/induktorer: Magnetiske komponenter kan bygges direkte inn i PCB-laget, noe som oppnår høy effekttetthet med tykke kobberfolier.
● Lavimpedansstrømbaner: Reduserer spenningsfall og strømforbruk på strømbaner med høy strøm.
● Strømforsyninger: Høyeffekts AC/DC- og DC/DC-omformere (f.eks. serverstrømforsyninger, industrielle strømforsyninger), UPS.
● Ny energi: Solcelledrevne omformere, vindkraftomformere, nye energikjøretøy (ombordladere (OBC), motorstyringer, batteristyringssystemer (BMS)).
● Effektstyring: Motordrifter, industriell styring, sveiseutstyr.
● Luftfart og militær: Høypålitelig utstyr med høy effekt på luftfart eller satellitt.
● Biler: Lyktekontrollere, strømfordelingsenheter.
● Høyeffekts LED-belysning: Brukes til varmeavledning og overføring av drivstrøm.
Sammenlignet med tradisjonelle PCB-er, gir tunge kobberkort, selv om de tilbyr forbedret spesifikk ytelse, også høyere krav til design og produksjon:
● Linjebredde/-avstand: Etsing resulterer i «sideetsing», som er mer alvorlig med tykkere kobber. Derfor kan det ikke lages veldig fine linjer. Linjer på kraftige kobber-PCB-er er vanligvis bredere med større avstand.
For eksempel, med en kobbertykkelse på 3 oz, kan det hende at minimum linjebredde/-avstand må være 8–10 mil (0,2–0,25 mm) eller mer.
● Krav til kobberbelegg: For å kunne føre høy strøm og sikre mekanisk styrke, må kobberbelegget på innerveggene til viaene også være tykkere (f.eks. 2–3 mil eller mer).
● Lamineringsjustering: På grunn av ujevn kobbertykkelse og varierende flyt under laminering, er justeringskontroll vanskeligere.
● Impedanskontroll: I høyfrekvente applikasjoner påvirker tykk kobber den karakteristiske impedansen, noe som gjør designberegninger mer komplekse.
1) Mønsteroverføring/eksponering: Tykk kobberfolie gjør det vanskelig for tørrfilm eller flytende fotoresist å dekke mønsteret fullstendig og danne et ensartet mønster, noe som krever høy eksponeringseenformethet.
2) Etsing: En av de største utfordringene. Etseprosessen krever mer tid, og sideetsing kan forekomme, noe som resulterer i trapesformede tverrsnitt i stedet for ideelle rektangler. Det er nødvendig å kontrollere etseparametere og kjemikalier nøyaktig.
3) Laminering: Tykke kobbermønstre gir betydelig ujevnhet under laminering, noe som krever fylling av store mengder prepreg-harpiks. Dette kan føre til problemer som bobler og ujevn harpiksflyt, noe som krever spesielle fyllings- og lamineringsprosesser.
4) Boring: Tykke kobberlag forårsaker rask boreslitasje, noe som potensielt kan føre til høyere ruhet i hullveggen. Justeringer av boreparametrene og grundigere rengjøring av hullveggen er nødvendig.
5) Elektroplettering: Det å sikre at et tilstrekkelig tykt kobberlag er jevnt plettert på vias og overflater, medfører flere utfordringer.
For å møte utfordringene ovenfor må produsentene vurdere:
● Trinnvis etsing: Etsing i flere trinn, der en del av dybden etses hver gang for å redusere lateral etsing.
● Spesielle etseløsninger: Bruk av løsninger med lave laterale etsehastigheter, som for eksempel sur kobberklorid.
● Presser for høy tonnasje: Bruker høyt trykk for å sikre at harpiksen fyller hullene mellom linjene fullstendig.
● Flerlagslaminering: For ekstremt tykke kobberplater eller flerlags tykke kobberplater kan flere lamineringstrinn brukes.
● Laserablasjon: For tykke kobbermønstre med ekstremt høy presisjon kan direkte laserforming brukes i stedet for tradisjonell etsing.
Dette er en vanlig forvirring:
● Tunge kobber-PCB-er: Refererer til kort med svært tykk kobberfolie på sporlagene, mens substratet forblir som isolerende harpiksmateriale som FR-4, CEM-3 eller PI. Hovedfunksjonen er å øke strømføringsevnen, og den sekundære fordelen er utmerket varmespredning.
● Kobbersubstrater PCB-er: En type metallsubstrat, strukturen er: Topplag kobberfolie → Isolerende og termisk ledende dielektrisk lag → Overordnet metallsubstrat (vanligvis aluminium eller kobber). Det tar primært for seg problemer med varmespredning. Kobbertykkelsen kan være enten standard 1 OZ eller tykkere kobber. Kjernefunksjonen er et enkelt metallstykke som fungerer som kjøleribbe.
Kort sagt: et tungt kobber-PCB betyr at lederne i seg selv er veldig tykke, mens et kobbersubstrat betyr at det er et enkelt stykke metallsubstrat.
| Kjennetegn | Standard PCB | Tung kobber PCB |
| Hovedformål: | Signaltransport, lavstrøms strømbæreevne | Høy strømføringskapasitet, effektiv varmeavledning |
| Typisk kobbertykkelse | 1 oz (35 µm) | ≥ 3 oz (105 µm) |
| Linjenøyaktighet | Høy, gir rom for fine linjer | Lav, krever større linjeavstand |
| Koste | Relativt lav | Høy (materialer + spesielle prosesser) |
| Bruksområder | Industriell kontroll, medisin, sikkerhet, telekommunikasjon, robotikk, forbrukerelektronikk, etc. | Strømforsyninger, ny energi, industriell kontroll, bilkraft |
Når ingeniører skal velge hvilken type PCB som skal brukes, må de vurdere strøm, krav til termisk styring, plassbegrensninger, kostnadsbudsjett og ledningstetthet grundig, for deretter å avgjøre om et tungt kobber-PCB er det ideelle alternativet, og hvor tykk kobberfolien bør være. For krav til høy strøm og varmespredning kan en kombinasjon av et tykt kobber-PCB med metallsubstrat noen ganger også vurderes.
Benlida har fokusert på PCB-produksjon i 14 år, produksjonserfaring, med markedsorientert og kundesentrert tankegang, oppgraderer vi kontinuerlig produksjonsanlegget og optimaliserer produksjonsprosessene våre. Hvis du trenger å produsere tunge kobber-PCB-er, er du velkommen til å kontakte oss!
no
WhatsApp