
咱们先从最基础的开始聊,毕竟搞电子制造的,基础概念拎不清可不行。厚铜 PCB 听着挺专业,其实拆解开也不难理解,接下来就用一问一答的方式,把厚铜 PCB 的那些事儿说清楚。
一、基础认知篇
啥是厚铜 PCB 啊?和咱们平时见的普通 PCB 有啥本质区别不?
其实厚铜 PCB 简单说就是印制电路板里铜箔厚度比普通 PCB 厚不少的那种。普通 PCB 的铜箔厚度一般在 18μm 到 70μm 之间,而厚铜 PCB 的铜箔厚度通常得超过 70μm,有的甚至能到几百微米。本质区别就是铜箔厚度,这一厚,后续在电流承载、散热这些方面的能力就跟普通 PCB 拉开差距了。
为啥要专门做厚铜 PCB 呢?普通 PCB 不能满足哪些需求才催生了它呀?
主要是有些电子设备对电流和散热要求特别高。比如那些大功率的电源设备、工业控制里的大电流模块,普通 PCB 的薄铜箔载流能力不够,电流一大就容易发热厉害,时间长了还可能烧板。这时候厚铜 PCB 就派上用场了,厚铜箔能承载更大的电流,散热也更快,能解决普通 PCB 扛不住的问题。
二、技术参数篇
厚铜 PCB 的铜箔厚度有没有统一标准啊?常见的厚度规格有哪些呢?
目前行业里没有一个绝对完全统一的标准,但一般默认铜箔厚度≥70μm 就算是厚铜 PCB 了。常见的规格还挺多的,比如 70μm、105μm、140μm、210μm 这些,更厚的还有 350μm 甚至以上的,具体用哪种,得看设备的实际需求,比如需要承载多大的电流、要求多高的散热效率。
厚铜 PCB 的铜箔是怎么做到这么厚的呀?和普通 PCB 的铜箔制作工艺有啥不同?
制作厚铜箔主要有两种常见方式。一种是直接采用厚铜箔基材,就是在生产 PCB 基材的时候,就用厚度符合要求的铜箔压合上去;另一种是采用电镀增厚的方式,先在基材上敷一层薄铜箔,然后通过电镀工艺,让铜离子在薄铜箔上不断沉积,慢慢达到需要的厚度。普通 PCB 大多直接用薄铜箔基材,很少需要后续电镀增厚,而厚铜 PCB 如果要求的厚度比较特殊或者较厚,往往会用到电镀增厚的工艺。
厚铜 PCB 的线路制作会不会更难啊?比如线路精度能达到普通 PCB 的水平不?
确实会难一些。因为铜箔厚,在蚀刻线路的时候,不容易控制蚀刻的均匀度,很容易出现线路边缘不整齐、线宽偏差大的情况。而且厚铜箔比较硬,在后续的钻孔、压合等工序中,也更容易出现问题。至于线路精度,一般来说很难达到普通 PCB 的水平,普通 PCB 能做到很细的线路,比如线宽线距 0.1mm 甚至更小,而厚铜 PCB 的线路通常得更宽一些,精度相对低一点,不过现在工艺在不断改进,一些高端的厚铜 PCB 也能做到比较高的精度了。
三、性能优势篇
厚铜 PCB 在电流承载方面到底有多厉害?和普通 PCB 比,能多承载多少电流啊?
这得看具体的铜箔厚度和线路宽度。举个例子,同样宽度的线路,比如 1mm 宽的线路,普通 18μm 厚的铜箔,大概能承载 1A 左右的电流;而如果是 70μm 厚的铜箔,差不多能承载 3A 到 4A 的电流;要是 140μm 厚的铜箔,承载电流能到 6A 到 8A。当然这只是大概的参考值,实际还会受环境温度、散热条件等因素影响,但总体来说,厚铜 PCB 的电流承载能力比普通 PCB 强不少,厚度越厚,承载能力越强。
除了承载电流,厚铜 PCB 的散热能力是不是也很突出?具体能起到啥作用呢?
那肯定啊,铜本身就是很好的导热材料,铜箔越厚,导热路径越宽,散热效率就越高。比如在大功率 LED 驱动电源里,用厚铜 PCB 的话,元器件工作时产生的热量能通过厚铜箔快速传递到整个电路板,再散发到空气中,或者传递到散热片上,这样就能避免元器件局部温度过高,延长元器件的使用寿命,也能保证设备稳定工作,不会因为过热而出现故障。
厚铜 PCB 的机械强度咋样?比如在震动、冲击比较大的环境下,能比普通 PCB 更耐用不?
机械强度确实更好。厚铜箔比薄铜箔更有韧性和强度,和基材的结合力也更强。在一些震动、冲击比较大的环境,比如工业设备、汽车电子里,普通 PCB 可能时间长了线路会出现断裂、脱落的情况,而厚铜 PCB 因为铜箔厚,抗震动和抗冲击的能力更强,能减少线路损坏的概率,让电路板更耐用,设备的可靠性也更高。
四、应用场景篇
哪些电子设备里一定会用到厚铜 PCB 啊?能举几个具体的例子不?
有不少设备都离不开它。比如大功率电源设备,像通信基站里的电源模块、工业用的高频电源,这些设备需要输出大电流,必须用厚铜 PCB 才能扛住;还有新能源汽车里的电控系统,比如电机控制器、电池管理系统,工作时电流大、热量高,厚铜 PCB 能满足电流承载和散热的需求;另外,工业控制领域的一些大功率驱动板,比如变频器里的电路板,还有医疗设备里的一些大功率模块,也都会用到厚铜 PCB。
在汽车电子领域,厚铜 PCB 主要用在哪些部分?为啥汽车电子对厚铜 PCB 的需求这么大呢?
汽车电子里,除了刚才说的电机控制器、电池管理系统,还有车载充电器、DC-DC 转换器这些部分也常用厚铜 PCB。主要是因为现在汽车越来越向电动化、智能化发展,电动车的电池电压和电流都比较大,车载电子设备的功率也在不断提高,普通 PCB 满足不了大电流和高散热的要求。而且汽车在行驶过程中,会遇到震动、温度变化大等复杂环境,厚铜 PCB 的机械强度和稳定性更好,能适应汽车电子的严苛工况,所以需求就越来越大了。
五、选型与使用篇
咱们在选厚铜 PCB 的时候,得考虑哪些因素啊?比如怎么根据自己的产品需求选合适的?
首先得明确自己产品需要承载的最大电流,根据电流大小来确定铜箔的厚度,电流越大,选的铜箔就得越厚;然后是散热需求,如果产品里元器件发热厉害,除了考虑铜箔厚度,还得看看 PCB 的基材导热性能,有时候可能还需要配合散热设计;接着是线路精度要求,如果产品线路比较复杂、要求精度高,就得选工艺水平高的厂家,确保能做出符合要求的线路;另外,成本也是一个因素,厚铜 PCB 比普通 PCB 贵,铜箔越厚、工艺越复杂,成本越高,得在满足需求的前提下,平衡好成本;还有就是环境适应性,比如产品要在高温、高湿或者震动大的环境下用,就得考虑 PCB 的耐温、耐湿和机械强度等性能。
厚铜 PCB 在使用过程中,有没有啥需要特别注意的地方?比如安装、维护的时候。
安装的时候,得注意安装力度,因为厚铜 PCB 相对硬一些,要是用力过大,可能会导致 PCB 变形或者线路损坏;而且厚铜 PCB 的重量比普通 PCB 重,安装固定的时候要确保牢固,避免在使用过程中因为震动而松动。维护的时候,要是需要焊接元器件,得注意焊接温度和时间,厚铜箔导热快,可能需要更高的焊接温度或者稍长的焊接时间才能焊牢,但也不能温度太高、时间太长,不然会损坏 PCB 基材和元器件;另外,维护时不要用尖锐的东西去刮蹭线路,厚铜线路虽然耐用,但刮蹭多了也可能破坏线路,影响使用。
六、常见疑问篇
厚铜 PCB 是不是越厚越好啊?有没有可能铜箔太厚反而不好?
肯定不是越厚越好。虽然铜箔越厚,电流承载和散热能力越强,但太厚的话,成本会大幅增加,而且制作难度也会更高,比如蚀刻更难控制,PCB 的重量也会增加,可能会给产品整体设计带来不便。另外,如果产品本身不需要那么大的电流和散热能力,用太厚的铜箔就是浪费,还可能因为铜箔太厚导致线路之间的干扰增加,影响信号传输。所以得根据实际需求来选,够用就行,不是越厚越好。
厚铜 PCB 和高 Tg PCB 有啥关系啊?是不是厚铜 PCB 一定是高 Tg PCB?
两者没啥必然的联系,是从不同角度定义的 PCB。厚铜 PCB 是按铜箔厚度来分的,高 Tg PCB 是按基材的玻璃化转变温度(Tg)来分的,高 Tg PCB 的基材在高温下不容易变形,稳定性更好。有些厚铜 PCB 会采用高 Tg 基材,因为厚铜 PCB 常常用在高温环境下,高 Tg 基材能提高 PCB 的耐高温性能,但不是所有厚铜 PCB 都是高 Tg PCB。如果厚铜 PCB 用在温度不高的环境,也可以用普通 Tg 的基材,具体看使用场景的温度要求。
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