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通宵加班设计的储能板不能用?厚铜 PCB 设计这个问题一定要注意

作者:华秋电子
  • 2023-08-18
    广东
  • 本文字数:1505 字

    阅读完需:约 5 分钟

厚铜 PCB 板的优势

厚铜 PCB 是一种特殊的 PCB,其主要特点是铜厚度大于等于 2oz。相比传统 PCB,厚铜 PCB 在电子制造中有许多优势。例如,它们能够承受更高的电流,具有更好的散热能力,更好的机械强度和更好的电气性能。这些特性使得厚铜 PCB 在高功率设备,例如电源、太阳能电池板设备、医疗、汽车、航空等领域得到广泛应用,因此,厚铜印刷电路板也成为 PCB 行业的最新趋势。


为什么上面这些大电流的产品需要用到厚铜板?

我们根据公式:


(其中,I 表示可负载电流,U 表示电压,R 表示电阻,ρ表示电阻率,L 表示线路长度,w 表示线路宽度,h 表示线路厚度)

可以得出,在其他条件不变的情况下,线路的可负载电流 I 与线路的厚度 h 成正比,线路越厚,则可负载电流越大。因此可以大大减小电路板导通路径的阻抗,提高电路的速率和可靠性。

再根据公式:


(其中,Q 表示发热量,t 表示通电的时间,ρ表示电阻率,L 表示线路长度,w 表示线路宽度,h 表示线路厚度)

可知,在其他条件不变的情况下,线路的发热量与线路厚度成反比。而良好的热传导性能,可以保障电路板的稳定性和寿命。

此外,PCB 板在使用中经常会遇到冲击、振动、变形等问题,而厚铜板也可以提高电路板的抗弯曲、抗拉扯、抗冲击的能力,增强电路板的稳定性和可靠性。

在华秋官网下单时,可以在工艺信息栏目看到铜厚选项,其中四层板、六层板内外层铜厚最高可做到 4oz。


制作厚铜 PCB 的注意事项


前段时间,有个客户晚上 10 点给我打电话,说设计了个储能板,加班熬夜几个月,交期很急,希望赶一下。我打开工程文件,发现了些问题,比较有代表性,这里我拿这个案例出来讲讲,制作厚铜 PCB 时需要注意的事项。下面是客户的设计文件截图,板内局部是 3/3mil 的线宽线距。


但是却提出了内层 2oz 的制造要求,这就好比修建金字塔一样,如果你想建得高一些(成品铜厚厚一些),那底层就要建得宽一些,大一些(走线就要宽一些)。又高又"苗条"的金字塔是做不出来的。

要解释这个问题,还得从 PCB 的加工流程说起。大家都知道,pcb 的线路加工是经过图形转移和蚀刻等流程加工而成的。



从上图中我们可以看出,内层线路加工是把需要的图形用干膜或湿膜保护起来,将不需要留下来的铜箔用酸性药水蚀刻掉。现有线路板上线路的线宽/间距一般都是一次性曝光-蚀刻形成的,由于化学蚀刻过程中的水池效应,致使金属线路产生侧蚀,极易发生尺寸偏差,图形形状发生变化,使得电路板整体性能下降,直至报废。(侧蚀宽度与蚀刻深度之比称之为蚀刻因子)‍



侧蚀不能完全杜绝,只能尽量降到最低。不同成品铜厚的侧蚀量会有所差别,铜越厚,侧蚀越严重


成品后的线路由于侧蚀的影响,会变成梯形。为了避免蚀刻后线路变细,根据 PCB 成品铜厚和蚀刻因子的大小,会做一定的线路补偿,比如 PCB 内层在 2OZ 铜厚时,蚀刻补偿一般在 2mil.如果线路间距过小,曝光显影后,线路蚀刻时会导致线路过细或开路。


总结

厚铜板在大电流设备中的运用上优势非常明显,但在设计中也需要考虑生产制作的问题。通过本文的介绍,相信大家对厚铜板有了初步的了解。也提醒大家在画图前,可以在华秋 pcb 官网查询工艺信息,了解不同铜厚下线宽线距要求,这样才能少踩坑,做到心中有数。华秋 pcb 制造,采用标准资料 CAM 自动化检验,可自动分析设计隐患,排除生产难点、设计缺陷和影响价格因素,优化设计方案,提升工作效率,减少沟通时间成本,大大缩短产品交付周期,最低 24 小时出货。

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