当PCB需要处理比标准板更高的电流或应对更多热量时，选择更厚的铜可能是一个更好的选择。

这就是 重铜PCB 技术发挥作用的地方。通过在内层或外层使用更厚的铜，PCB可以承载更大的电流，并提供一个更好的散热路径。

重铜PCB常用于电源、汽车电子、电动汽车充电系统、工业设备、可再生能源系统以及其他需要仔细管理电流和热量的应用。

在本指南中，我们将探讨重铜PCB是什么，铜厚如何影响性能，这些电路板为何更难制造，以及在选择制造商时需要考虑的事项。

什么是重铜PCB？

重铜PCB是一种印刷电路板，其铜厚度明显大于标准PCB。根据设计和制造商的不同，重铜可以用于外层、内层或两者兼有。

标准PCB通常使用0.5盎司到2盎司的铜，而重铜设计通常从3盎司开始，对于专业应用甚至可以更高。

简单的对比如下：

铜重	约铜厚	典型应用
1 盎司	~35 µm	通用电子产品
2 盎司	~70 µm	高电流电路
3-4 盎司	~105-140 µm	电源、工业设备
6-8 盎司	~210-280 µm	电力电子、逆变器、电动汽车系统
10 盎司+	~350 µm+	专业高电流应用

最终的铜厚取决于电路板的结构和制造工艺，因此在最终确定设计之前，最好先确认制造商的能力。

使用更厚铜的主要原因很简单： 更多的铜为电流提供了更大的流通路径，并有助于更有效地散热。

什么铜厚被认为是重铜？

对于每个PCB制造商，并没有一个普遍的定义，但 3盎司及以上的铜通常被描述为重铜.

对于某些应用，3盎司或4盎司的铜可能就足够了。其他设计可能需要6盎司、8盎司、10盎司甚至更厚的铜。

合适的铜厚取决于几个因素，包括：

• 所需电流
• 走线宽度
• 允许的温升
• 板材结构
• 可用空间
• 散热要求
• 制造能力

因此，更厚的铜并不一定更好。目标是根据电路板的实际电气和热要求选择足够的铜。

工程师为什么选择重铜PCB？

最常见的原因是 电流.

当PCB需要承载大电流时，使用标准铜可能需要非常宽的走线。在某些设计中，板上根本没有足够的空间。

使用更厚的铜可以在不使所有走线都非常宽的情况下提供更大的载流能力。

更高的载流能力

更厚的铜层为电流提供了更大的横截面积。

简单来说： 走线宽度 × 铜厚 = 横截面积

增加走线宽度或铜厚都可以增加可用的横截面积。

因此，对于空间有限的设计，增加铜厚是处理更高电流的实用方法。

更好的散热管理

铜也有助于将热量从功率元件产生热量的区域移走。

例如，MOSFET、IGBT、功率IC和其他功率元件在运行过程中会产生显著的热量。设计合理的铜区域可以帮助将这些热量分散到整个PCB并导向其他散热结构。

然而，重铜不应被视为所有类型散热器或冷却系统的替代品。实际的散热性能取决于完整的PCB设计。

更好的耐用性

更厚的铜也可以使PCB的某些部分在机械上更坚固。

这在暴露于振动、温度变化或其他苛刻操作条件的应用中非常有用。

铜厚如何影响PCB性能？

铜厚的影响不仅仅是载流能力。

它还影响PCB的设计和制造方式。

1. 电阻

在相同的走线宽度和长度下，增加铜厚会降低走线的电阻。

2. 载流能力

更多的铜通常允许走线承载更多电流，同时将温升保持在规定范围内。

但是，载流能力不能仅凭铜厚来确定。走线宽度、走线长度、允许温升、层位置以及周围的PCB结构也很重要。

3. 走线宽度和间距

这是重铜PCB设计的一个实际挑战。

随着铜厚增加，由于蚀刻工艺，实现非常精细的走线和紧密的间距变得更加困难。

因此，设计者在决定最终的线宽和间距之前，应检查制造商的能力。

4. 热应力

重铜和周围的PCB材料会随着温度变化而以不同的速率膨胀和收缩。

对于要求严苛的应用，需要考虑材料选择和叠层设计，以降低可靠性问题的风险。

重铜PCB制造挑战

制造重铜PCB不仅仅是将更多的铜放到标准PCB上那么简单。

铜越厚，在几个制造步骤中就需要越多的关注。

1. 铜蚀刻

蚀刻是主要挑战之一。

当铜变厚时，去除不需要的铜变得更加困难。更长的蚀刻时间也可能增加侧蚀，从而影响最终的线宽。因此，重铜制造需要仔细控制蚀刻工艺，并在PCB成像和生产过程中进行适当补偿。

确切的限制取决于铜厚和制造商的工艺能力。

2. 铜电镀

铜电镀是重铜PCB制造的另一个重要环节。

更厚的铜可能需要更长的电镀时间并更严格地控制电镀过程。当需要在孔内以及电路板表面上增加铜时，这一点尤其重要。

良好的铜分布和电镀均匀性对于电气性能和可靠性都很重要。

3. 层压和树脂填充

厚铜特征会在内层铜图案之间产生更大的间隙。在层压过程中，这些区域需要用树脂正确填充。如果材料选择或层压工艺不当，可能会出现空隙或分层等问题。

因此，对于多层重铜板，需要结合铜厚来考虑叠层和预浸料的选择。

4. 材料选择

合适的PCB材料取决于应用的温度、可靠性和电气要求。

对于具有更高热需求的应用程序，可以考虑使用高Tg材料。

材料选择不应仅基于铜厚。需要同时考虑工作温度、层结构、热要求和可靠性要求。

5. 钻孔和孔电镀

重铜结构也可能使钻孔和孔电镀更具挑战性。

制造工艺需要考虑铜厚和整体板结构，以确保电镀孔符合规定的要求。这对于具有许多电镀通孔的多层板尤其重要。

重铜PCB设计注意事项

如果您正在设计重铜PCB，有几件事在流程早期值得与制造商进行核实。

1. 走线宽度和间距

不要假设用于标准PCB的相同线宽和间距也适用于4盎司、6盎司或更厚的铜。

所需的设计规则取决于铜厚和制造商的蚀刻能力。

2. 过孔设计

高电流设计可能需要仔细的过孔尺寸和分布。

根据电流和热量要求，可以使用多个过孔提供额外的电气和热路径。

3. 热管理

大面积铜有助于散热，但元件布局、散热过孔、铜平面和外部冷却都应作为同一热设计的组成部分进行考虑。

4. 层叠结构

对于多层重铜板，铜在叠层中的分布很重要。

合适的叠层有助于板的平衡、散热性能和可制造性。

当重铜与诸如 HDI PCB 或 多层PCB等技术结合时，在生产前需要仔细检查叠层和制造规则。

重铜PCB与标准PCB

特点	标准PCB	厚铜PCB
铜重	通常为0.5–2 盎司	通常为3 盎司及以上
载流能力	适用于一般应用	适用于高电流设计
散热管理	标准	更好的基于铜的散热
精细线路能力	通常更容易	随着铜变厚而更具挑战性
制造	标准工艺	更苛刻的蚀刻和电镀
成本	通常较低	通常较高
典型应用	通用电子产品	电源和高电流应用

关键在于 重铜PCB并非对所有应用都更好.

如果电路板仅处理低电流，标准铜可能更经济且易于制造。当电气、热或机械要求证明其合理时，重铜才更有意义。

重铜PCB用于何处？

重铜PCB主要用于需要处理更高电流、热量或功率的电路板。

1. 汽车和电动汽车系统

重铜可用于功率分配、电池相关系统、逆变器和车载充电设备等区域。

2. 电源

AC-DC转换器、DC-DC转换器、工业电源和其他电力电子设备可能使用更厚的铜来处理更高的电流。

3. 可再生能源

太阳能逆变器、储能系统和其他电力转换设备可以从重铜结构中受益。

4. 工业设备

电机控制、工业驱动器、焊接设备和其他大功率系统是常见应用。

5. 其他大功率系统

重铜也用于UPS系统、配电设备以及其他需要高电流和热管理的场合。

重铜PCB的成本是多少？

重铜PCB通常比标准PCB成本更高，但实际价格在很大程度上取决于电路板设计。

一些主要成本因素包括：

1. 铜厚

更多的铜意味着更多的材料和通常更多的加工。

2. 层数

一个6层重铜板显然比一个简单的2层板复杂得多。

3. 板尺寸

更大的电路板需要更多的材料，并可能影响生产效率。

4. 材料

所需的层压板和预浸料会对最终价格产生重大影响。

5. 线宽和间距

厚铜结合紧密的线/间距要求会使制造更加困难。

6. 数量

原型和小批量订单有不同的成本结构。

因此，很难根据铜重单独给出有意义的重铜PCB价格。制造商通常需要Gerber文件和关键规格才能提供准确的报价。

如何选择重铜PCB制造商？

并非所有PCB制造商在厚铜板方面都拥有相同的经验。

在下订单之前，值得检查几件事。

1. 检查铜厚能力

确保制造商能够稳定地生产设计所需的铜厚，如果需要，包括外层和内层。

2. 检查制造能力

询问他们在重铜板方面的蚀刻、电镀、钻孔、层压和其他工艺。

3. 检查工程支持

一个好的制造商应该能够在生产前审查设计，并指出潜在的制造问题。

4. 检查质量控制

对于要求严苛的应用，询问检验和测试程序，包括AOI、电气测试以及适当情况下的截面分析。

5. 检查原型和生产能力

如果您计划从原型转向批量生产，与能够支持这两个阶段的制造商合作会很有帮助。

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