在PCB（印制電路板）打樣中，厚銅工藝是一種特殊工藝，主要針對需要承載大電流、高功率或需要優(yōu)異散熱性能的應(yīng)用場景。以下是關(guān)于厚銅工藝的詳細介紹：

1. 厚銅工藝的定義

厚銅工藝是指PCB的銅箔厚度顯著高于常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)（通常≥3 oz，即≥105 μm）的制造工藝。常規(guī)PCB的銅厚一般為1 oz（35 μm）或2 oz（70 μm），而厚銅工藝的銅厚可達3 oz、4 oz，甚至更高（如10 oz或以上）。

2. 厚銅工藝的優(yōu)勢

• 高電流承載能力：銅層越厚，導(dǎo)體的橫截面積越大，可顯著降低電阻和溫升，適合大電流（如電源模塊、電機驅(qū)動、電力電子設(shè)備）。

• 優(yōu)異散熱性能：厚銅層可作為散熱通道，將熱量快速傳導(dǎo)至PCB表面或散熱器，降低器件溫度。

• 增強機械強度：厚銅結(jié)構(gòu)可提升PCB的機械穩(wěn)定性和抗彎曲能力，適用于高振動環(huán)境。

• 減少層數(shù)需求：通過厚銅替代多根細線并聯(lián)，可簡化設(shè)計并減少PCB層數(shù)。

3. 典型應(yīng)用場景

• 電源設(shè)備：大功率開關(guān)電源、逆變器、UPS（不間斷電源）。

• 汽車電子：電動汽車的電機控制器、車載充電器（OBC）、電池管理系統(tǒng)（BMS）。

• 工業(yè)控制：電機驅(qū)動器、伺服控制器、焊接設(shè)備。

• 新能源領(lǐng)域：光伏逆變器、風(fēng)力發(fā)電變流器。

• 高功率LED照明：需要散熱和電流承載的LED驅(qū)動板。

4. 厚銅PCB的制作流程

厚銅工藝在常規(guī)PCB制造基礎(chǔ)上需額外處理：

• 銅箔選擇：使用超厚銅箔（如3 oz以上）或通過電鍍工藝疊加銅層。

• 蝕刻控制：

  • 厚銅蝕刻難度大，需調(diào)整蝕刻液濃度、時間和噴淋壓力。

  • 多次蝕刻或采用階梯式蝕刻（Step Etching）以保證線寬精度。

• 線寬/間距設(shè)計：

  • 厚銅PCB的線寬和間距需更大（如≥0.3 mm），避免蝕刻殘留或短路。

  • 側(cè)蝕效應(yīng)更明顯，需補償設(shè)計（如加大線寬）。

• 層壓工藝：

  • 銅厚增加可能導(dǎo)致層壓不均勻，需采用高溫高壓工藝。

  • 基材需選擇高耐熱性材料（如FR-4 High Tg、鋁基板、陶瓷基板）。

• 散熱處理：

  • 可能需增加散熱孔（Thermal Via）、銅塊嵌入或金屬基板設(shè)計。

5. 設(shè)計注意事項

• 線寬與電流匹配：根據(jù)銅厚計算載流能力（如IPC-2152標(biāo)準(zhǔn)），避免過熱。

• 銅厚與層壓平衡：過厚銅層可能導(dǎo)致基材分層，需優(yōu)化疊層結(jié)構(gòu)。

• 散熱設(shè)計：

  • 優(yōu)先使用大面積覆銅（銅平面）或添加散熱銅條（Copper Bar）。

  • 結(jié)合散熱孔和導(dǎo)熱墊片（如導(dǎo)熱硅膠）提升散熱效率。

• 成本控制：厚銅工藝材料成本高，且良率較低，需在設(shè)計中平衡性能與成本。

6. 打樣與量產(chǎn)難點

• 加工設(shè)備要求：需要高精度蝕刻和電鍍設(shè)備支持厚銅工藝。

• 銅厚均勻性：需嚴(yán)格控制銅層分布，避免局部過薄或過厚。

• 鉆孔與孔銅：厚銅板鉆孔易產(chǎn)生毛刺，需優(yōu)化鉆頭參數(shù)；孔壁鍍銅需加厚以保證可靠性。

7. 厚銅工藝的成本與交期

• 成本：因材料、工藝復(fù)雜度提升，厚銅PCB價格通常比常規(guī)PCB高30%~100%。

• 交期：打樣周期可能延長1~2周（視銅厚和工藝難度而定）。

總結(jié)

厚銅工藝是應(yīng)對高功率、高散熱需求的關(guān)鍵技術(shù)，廣泛應(yīng)用于電力電子和工業(yè)領(lǐng)域。設(shè)計時需結(jié)合載流能力、散熱方案和工藝限制進行優(yōu)化，同時需與PCB制造商充分溝通工藝細節(jié)，以確保設(shè)計可行性和可靠性。