В мощной электронике традиционные печатные платы с медным покрытием 1 oz или 2 oz часто не справляются с требуемыми нагрузками по току или теплоотведением. Здесь на помощь приходят толстые медные печатные платы, также известные как heavy copper PCBs.
Толстая медная печатная плата обычно имеет медные слои толщиной 3 oz (105 мкм) или более. Эти платы разработаны для надежной работы в условиях высоких токов, температур или механических нагрузок. Они часто используются в:
- Модулях питания
- Системах защиты и зарядки аккумуляторов электромобилей
- Схемах солнечных инверторов
- Промышленных контроллерах двигателей
- Военных или аэрокосмических системах
Фабрика Highleap PCB производила многослойные платы с 6 oz меди и гибридные платы (например, 4 oz для силовых слоев + 1 oz для сигнальных слоев), которые прошли испытания на термоциклирование, вибрацию и воздействие окружающей среды для клиентов в секторах электромобилей и возобновляемой энергии. Эти примеры подчеркивают важность как электрических характеристик, так и механической надежности в реальных условиях.
1. Что такое толстая медная печатная плата и зачем она нужна?
Толстая медная печатная плата — это любая печатная плата с медными слоями толщиной более 3 oz/ft². В то время как обычные платы используют 1 oz меди, толстые медные конструкции часто варьируются от 3 oz до 10 oz в зависимости от требований к току, тепловым и механическим характеристикам.
Области применения
Толстая медь необходима в приложениях с высокими токами (40А–100А), таких как:
- DC/DC-преобразователи
- Системы управления батареями
- Промышленные драйверы и сервоконтроллеры
- Силовые распределительные панели
- Высоковольтные энергетические системы
Почему инженеры выбирают толстую медь
- Пропускная способность по току: большее сечение снижает резистивные потери
- Тепловая надежность: толстая медь действует как теплораспределитель
- Механическая прочность: снижает риск повреждения дорожек при нагрузках
- Устойчивость к короткому замыканию: выдерживает переходные импульсные энергии
- Снижение падения напряжения: лучшая стабильность напряжения в зонах высокой нагрузки
2. Рекомендации по проектированию толстых медных печатных плат
Проектирование толстой медной печатной платы — это не просто увеличение толщины меди. Это влияет на правила разводки, импеданс, структуру слоев и технологичность производства.
a. Расчет ширины дорожек
Используйте стандарт IPC-2152 вместо устаревших таблиц IPC-2221 для определения ширины дорожек. Например, для тока 10А на 4 oz меди может потребоваться ширина дорожки 100 mil+ в зависимости от нагрева и воздушного потока. Онлайн-калькуляторов недостаточно — уточняйте у производителя.
b. Управление теплом
Толстая медь помогает проводить тепло, но правильное распределение слоев**, **термопереходы и симметричная структура остаются критически важными для избежания локальных перегревов и расслоения. Не размещайте все высокомощностные дорожки на одном слое.
c. Минимальные зазоры и травление
Толстая медь требует увеличенных зазоров из-за перетравливания. Например:
- 1 унция меди: 4/4 мил
- 4 унции меди: типично 10/10 мил
- 6 унций меди: предпочтительно ≥12 мил
Всегда сверяйтесь с техническими возможностями вашего производителя.
d. Сбалансированная структура слоев
Для предотвращения коробления сохраняйте симметрию меди между слоями. Если внешний слой 6 унций, внутренние слои должны быть соответствующим образом скорректированы. Несбалансированные конструкции часто деформируются во время пайки или термических циклов.
3. Ключевые аспекты при заказе толстомедных PCB
a. Проверка конструкции и структуры
На заводе Highleap PCB мы помогаем клиентам проверять структуру перед производством. Мы учитываем:
- Распределение смолы при высокой толщине меди
- Температуру склейки слоев и показатель Tg
- Металлизацию отверстий в толстослойных конструкциях
Раннее взаимодействие исключает неожиданности при изготовлении.
b. Стандарты качества и надежности
Наши толстомедные платы соответствуют IPC-6012 Классу 2 или 3 в зависимости от ваших требований. Каждый заказ включает:
- Проверенные допуски толщины меди (±10%)
- Опциональные отчеты по микросрезам и термоциклированию
- 100% электрическое тестирование и проверку импеданса (при необходимости)
Толстая медь — это не только производство, но и стабильные результаты в серии.
c. Сроки и производственные мощности
Типовые сроки:
- Прототипы: 7–10 рабочих дней
- Малые серии: 10–14 рабочих дней
- Средние серии: до 18 рабочих дней
Доступны срочные услуги. Структура проверяется перед подтверждением сроков для соблюдения графика.
d. Факторы стоимости и советы по расчету
Влияющие на стоимость факторы:
- Дорогая медь и дополнительные пресс-циклы
- Износ сверл и сниженная скорость обработки
- Корректировки AOI и допусков травления
Для оптимизации затрат:
- Используйте только необходимую толщину меди
- Комбинируйте сигнальные и силовые слои
- Запрашивайте стандартные материалы при возможности
Мы предоставляем прозрачные расчеты с детализацией структуры и инженерными рекомендациями для снижения затрат без ущерба надежности.
e. Доставка и упаковка
Толстомедные платы тяжелее и менее гибкие. Мы используем:
- Вакуумную антистатическую упаковку
- Жесткую пену + внешнюю коробку
- Международные службы доставки с готовыми таможенными документами
Для комплексных поставок предлагаем комбинированную упаковку PCB + PCBA для снижения логистических затрат и рисков.
4. Монтаж толстомедных PCB: практические корректировки для надежного производства
a. Пайка оплавлением и тепловая масса
Толстая медь действует как радиатор при пайке. Это требует:
- Медленного нагрева и увеличенного времени выдержки
- Предварительного прогрева для селективной пайки
- Корректировки трафаретов или объема паяльной пасты
На заводе Highleap PCB все профили пайки для толстой меди настраиваются внутренне на основе моделирования структуры.
b. Конструкция контактных площадок и оптимизация CAM
Мы адаптируем конструкцию контактных площадок для теплового облегчения и смачивания припоем. Используемые методы включают:
- Тепловые спицы на больших медных полигонах
- Контактные площадки, определяемые паяльной маской, для контроля нагрева
- Заполнение переходных отверстий в площадках для уменьшения капиллярного эффекта на внутренних медных слоях
Наша команда CAM анализирует ваши данные и при необходимости рекомендует корректировки компоновки, особенно для плат с мощными медными заливками земли или высокоплотными компонентами.
Заключение: Технологичность начинается с инженерной осведомленности
Толстые медные печатные платы необходимы для современной силовой электроники, но они успешны только тогда, когда проектирование, производство и сборка согласованы.
На заводе Highleap PCB мы не просто производим — мы консультируем, проверяем и поставляем. Наша цель — обеспечить, чтобы ваша толстомедная плата была электрически надежной, механически прочной и готовой к производству от первой до последней партии.
Проектируете ли вы надежный промышленный контроллер двигателя, высокотоковый батарейный модуль или компактный преобразователь солнечной энергии — мы готовы поддержать вас от проектирования слоев до своевременной отгрузки.