厚铜PCB制造 | 3–20盎司 | 高电流与热管理
适用于大电流电力电子的厚铜PCB：铜厚3–20盎司（3至20盎司），依据IPC-2152进行电流分析，配合铜填充散热过孔与差分蚀刻控制。通过热循环与大电流负载测试验证。符合IATF 16949 / ISO 13485标准，提供5–10天（5至10天）快速交付选项。
厚铜工程与成本优化
针对电流密度与热平衡的战略性实施方案当走线电流超过约30–50 A（30至50安培）或需要集成热路径而无需外部母线时，厚铜PCB是合理选择。典型应用包括电源转换器、汽车逆变器和工业驱动器。我们评估铜厚选择（通常3–6 oz足够；高功率级使用10 oz或更高）、热扩散（降低温升10–30°C——10至30摄氏度）以及制造权衡（如电镀均匀性和层间应力）。通过系统的电源分配优化，厚铜板可消除母线并减少40–60%（40至60百分比）的组装步骤。
载流能力遵循IPC-2152指南，需根据环境温度、相邻热源和外壳限制进行降额。例如，10 mm（10毫米）宽的4 oz（4盎司）铜走线在适度温升下可承载约50–80 A（50至80安培）——实际限制取决于铜厚、走线几何形状和气流条件。虽然从2 oz转为厚铜可能使PCB成本增加25–40%（25至40百分比），但由于互连减少和散热改善，系统总成本通常会降低。
关键风险：高电流密度和不良电镀均匀性可能导致局部过热、分层或内层蚀刻不平衡。过厚的铜层若未正确进行铜平衡处理，会在层压时导致面板翘曲或在制造过程中造成钻孔崩裂。
我们的解决方案：我们采用先进的电流密度建模和差分电镀控制技术，实现各层铜均匀分布。在热扩散关键区域集成散热过孔和金属芯PCB。叠层符合IPC-6012 Class 3可靠性标准，并通过X射线验证过孔填充和电镀Cpk ≥ 1.33（大于或等于1.33）。关于热与电协同设计的优化方案，请参阅我们的热设计指南和高导热PCB。
- 铜厚105–700 µm（105至700微米）＝3–20 oz
- 基于IPC-2152建模的载流能力，含环境特定降额
- 用于散热的过孔阵列Ø0.30–0.50 mm（0.30至0.50毫米）
- 混合铜厚的差分蚀刻补偿
- 通过铜扩散控制温升：ΔT 10–30°C（10至30摄氏度）
- 结合电源层与标准控制电路的混合叠层设计
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镀层均匀性与差分蚀刻工艺控制
多阶段制造确保厚度一致性与附着力加厚铜箔的延长电镀工艺（例如约4–8小时——10盎司堆积需4至8小时）采用受控电流密度和脉冲反向曲线，将均匀性保持在±10%（正负10%）范围内。阶梯式蚀刻方案解决侧蚀问题；在极端厚度下，横向蚀刻与铜厚可接近1:1（1比1）比例，因此需精确控制掩膜/化学处理时序。高Tg材料170–180°C（170至180摄氏度）可耐受多次回流焊和长时间电镀暴露。
我们的极端铜处理技术整合了多阶段AOI检测、附着力横截面分析，以及结合红外热成像的高电流负载测试以验证热模型。通过压力曲线层压，典型面板的翘曲度控制在≤0.75%（小于或等于0.75%）。查看我们的组装报价指南了解进度/成本调控因素。
- 计算机控制电镀，25点厚度分布图
- 阶梯式蚀刻实现厚铜区域附近的精细特征
- 高压层压可达≈500 psi（约每平方英寸500磅）
- 汽车级热冲击测试−40°C↔+125°C（零下40至零上125摄氏度）
厚铜PCB能力与性能矩阵
高电流配电的工艺窗口
| 参数 | 标准能力 | 高级能力 | 标准 |
|---|---|---|---|
层数 | 2–8层 | 最高32层 | IPC-2221 |
基材 | FR-4高Tg 170–180°C（170至180摄氏度） | 高导热FR-4、Rogers、金属基板（IMS） | IPC-4101 |
板厚 | 1.6–3.2毫米 | 0.8–8.0毫米 | IPC-A-600 |
铜厚 | 3–6盎司（105–210微米） | 最高20盎司（700微米） | IPC-4562 |
最小线宽/间距 | 150/150微米（6/6密耳） | 100/100微米（4/4密耳） | IPC-2221 |
最小孔径 | 0.30毫米（12密耳） | 0.20毫米（8密耳） | IPC-2222 |
过孔技术 | 通孔、散热过孔 | 填铜过孔、压接、盲/埋孔 | IPC-6012 |
最大面板尺寸 | 571.5×609.6毫米 | 571.5×1200毫米 | 制造能力 |
电流承载能力 | 单走线最高≈100安培（取决于设计） | 200安培以上（视设计而定） | IPC-2152 |
表面处理 | 无铅HASL、ENIG、OSP | 浸银、ENEPIG、硬/厚金 | IPC-4552/4556 |
质量检测 | 电测、AOI、切片分析 | 高电流负载、热冲击、红外热成像 | IPC-9252 / IPC-TM-650 |
认证 | ISO 9001、UL、RoHS | IATF 16949、AS9100、IPC-A-610 Class 3 | 行业标准 |
交付周期 | 7–10天 | ≈5天（视复杂度而定） | 生产计划 |
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热设计集成与电流分布策略
超越简单的电流表格：根据IPC-2152规范计算走线尺寸，并通过边界条件（环境温度、气流、外壳）进行验证。对于连续工作状态，许多设计将ΔT限制在10–20°C（10至20摄氏度）附近，瞬态可达30–40°C（30至40摄氏度）。与相同截面积的孤立走线相比，大面积铜平面可散发约3–5倍（3至5倍）的热量。
散热过孔：在发热器件下方使用Ø0.30–0.50毫米（0.30至0.50毫米）孔径，间距1.0–1.5毫米（1至1.5毫米）。填铜过孔可使垂直导电率提高约10–20倍（10至20倍）。建立直达散热层或散热器的路径。参见散热过孔设计。
混合铜厚需要规划叠层以避免树脂不足和厚度突变。将3–6盎司（3至6盎司）电源层靠近外层可改善散热；内部1–2盎司（1至2盎司）层处理控制信号。这种混合方法可在满足电流目标的同时降低20–30%（20至30百分比）材料成本。
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顺序加工与质量控制方法
基材铜箔（35–70微米）影响附着力和最终形态。电镀沉积速率约25–30微米/小时（25至30微米每小时）可保持晶粒结构。霍尔槽与测试片映射用于调节电流密度。光阻厚度随铜厚变化（例如75–100微米对应≈10盎司）以承受更长蚀刻时间；再生蚀刻保持稳定的铜负载。差分蚀刻可在厚铜旁实现100–150微米（100至150微米）特征尺寸。验收标准符合IPC Class 3显微切片规范。
层压：分阶段升温至≈185°C（约185摄氏度）与最高≈500 psi（约每平方英寸500磅）压力以防止空洞。尺寸稳定性控制在每300毫米±0.10毫米（正负0.10毫米/300毫米）。厚铜焊盘的组装可能需要预热和延长回流时间以确保润湿。
基于热学与电气性能的基材选择
根据导热系数、Tg和Z轴CTE选择材料。FR-4高Tg 170–180°C适用于中等温升（<40–50°C——低于40至50摄氏度）。对于更高负载，填充体系提供0.6–1.0 W/m·K（0.6至1.0瓦每米·开尔文），约为标准FR-4的2–3倍（2至3倍）。极端散热场景下，IMS（金属基板）提供1.0–8.0 W/m·K（1至8），但限制层数；参见金属基PCB。
在电源层间使用导热半固化片（0.5–0.7 W/m·K——0.5至0.7）组成混合叠层，配合信号层标准材料，可在保持热性能的同时降低30–40%（30至40百分比）成本。需通过多次回流后的分层测试和高电压路径的CAF耐性验证。
可靠性测试矩阵与性能验证
大电流负载测试施加50–200 A（50至200安培），同时红外热成像确认稳态温度且无热点（>10°C——高于平均值10摄氏度将被标记）。耐久测试可持续4–8 h（4至8小时），汽车级测试要求高达100 h（100小时）。
热循环测试：−40°C至+125°C（零下40至零上125摄氏度），每次停留15分钟，循环500–1000次（500至1000次）。若ΔR ≤10%（小于或等于10%）则判定合格。横截面检查通孔裂纹与附着力。参见热可靠性测试。
机械测试：Ø0.80毫米孔的目标PTH拉拔强度>8 lbf（大于8磅力）；组装工艺将6–10 oz（6至10盎司）焊盘的浸润时间延长以确保润湿。完整追溯覆盖每批次的材料、工艺参数和测试数据。
特定应用场景的重铜实现方案
电动汽车电力电子/BMS： 6–10 oz（6至10盎司）主总线支持200–400 A（200至400安培）连续电流，结至冷却剂热阻θJB <0.5°C/W（小于每瓦0.5摄氏度）。
工业驱动器/焊接设备： 10–20 oz（10至20盎司）铜厚应对>300 A（大于300安培）峰值电流，分布式散热过孔（每个TO-247器件50–100个）支持>100 W/cm²（大于每平方厘米100瓦）。
可再生能源： 仅在高电流路径采用选择性重铜以平衡成本与寿命可靠性。
工程保证与认证
经验： 经量产验证的重铜与极厚铜构建技术，含分区控制层压与分阶段蚀刻。
专长： IPC-2152建模+红外验证；电镀/蚀刻SPC控制；Cpk目标≥1.33（大于或等于1.33）。
权威认证： IPC Class 3、IATF 16949、ISO 13485、AS9100；备查文档齐全。
可信赖性： MES系统关联批次代码/序列号与在线测试数据；提供热/负载测试报告。
- 工艺控制：电镀厚度、蚀刻侧蚀量、层压压力/温度
- 可追溯性：单元序列化、元件批次追踪、数字化流程单
- 验证：负载测试、热循环/冲击测试、IPC-TM-650标准显微切片
常见问题
什么是厚铜与极厚铜的厚度标准？
散热过孔与铜平面如何协同工作？
哪些工厂控制对可靠性最为关键？
何时应选择IMS或金属基板而非FR-4厚铜？
厚铜会影响组装吗？
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