多层厚铜 PCB 通过增加铜层厚度等方式,有效提升散热控温能力。它主要应用于高功率电子设备,如服务器、汽车电子等。其技术价值在于保障电子设备稳定运行,延长使用寿命。
多层厚铜 PCB 是什么?
多层厚铜 PCB 是指在传统多层 PCB 基础上,增加铜箔厚度的印制电路板。其核心功能是增强散热和导电性能。基本原理是利用厚铜层更好地传导热量,以及承载更大的电流。技术特点包括高散热效率、高电流承载能力。典型应用于需要高功率处理和严格散热要求的场景,如 AI 服务器、新能源汽车的电池管理系统等。
为什么需要多层厚铜 PCB?
应用变化:现代电子设备不断向小型化、高性能化发展,如 AI 服务器计算能力大幅提升,功率密度不断增加。
产生新的技术挑战:高功率带来大量热量,如果不能及时散热,会导致设备温度过高,影响性能甚至损坏元件。
PCB 面临什么问题:传统 PCB 的散热能力有限,无法满足高功率设备的散热需求。
需要什么技术解决:多层厚铜 PCB 能够有效解决散热问题,通过厚铜层快速传导热量,保持设备温度在合理范围内。
核心技术解析
铜厚:铜层厚度增加,一般大于常规的 1 盎司(约 35 微米),常见有 2 盎司(约 70 微米)甚至更厚。厚铜层能降低电阻,减少热量产生,同时提高电流承载能力。在设计时,需根据功率大小精确计算所需铜厚,制造过程中要保证铜层均匀性和附着力。
散热设计:采用散热过孔技术,通过在 PCB 上设置大量过孔,将热量从发热元件快速传导到 PCB 的其他层和表面。还会结合散热片或风扇等外部散热装置,增强散热效果。在设计散热过孔时,要考虑过孔的大小、间距和数量,以达到最佳散热性能。
热传导材料:选择具有高导热系数的基板材料,如陶瓷基板等,配合厚铜层进一步提升热传导效率。同时,在元件与 PCB 之间使用导热硅胶等填充材料,减少热阻。
典型应用场景
AI 服务器:AI 服务器运算量大,发热严重。多层厚铜 PCB 能快速将处理器等关键元件产生的热量散发出去,确保服务器稳定运行。对 PCB 材料要求高导热、低损耗,结构上需要合理布局散热通道,工艺上要保证厚铜层的高精度制造,以满足信号完整性和散热需求。
新能源汽车:在电池管理系统中,多层厚铜 PCB 用于连接电池模组,需要承载大电流并有效散热,以保障电池安全和性能。对材料要求具备良好的电气绝缘性和耐高温性能,结构上要适应汽车内部空间布局,工艺上要保证焊接可靠性和长期稳定性。
如何选择多层厚铜 PCB?
材料体系:
FR - 4:成本较低,适用于一般功率需求的场合,但散热性能相对有限。
高 TG 材料:具有较高的玻璃化转变温度,能在高温环境下保持较好的性能,适合对散热和可靠性要求较高的应用。
陶瓷基板:导热系数高,适合高功率、高精度散热需求,但成本较高。
制造能力:
厚铜层加工精度:确保铜层厚度均匀,偏差在合理范围内,以保证散热和导电性能的一致性。
过孔加工质量:过孔的大小、位置精度要高,且孔壁光滑,以提高散热效率。
阻抗控制:对于高速信号传输的应用,要保证阻抗匹配,减少信号反射和干扰。
品质能力:
DFM(可制造性设计):确保设计的 PCB 在制造过程中不会出现工艺问题,提高生产效率和良品率。
AOI(自动光学检测):能检测 PCB 表面的缺陷,如短路、开路等。
电测:测试 PCB 的电气性能,确保各项参数符合要求。
交付能力:
PCB 打样:快速提供样品,便于研发阶段的验证和调整。
小批量试产:满足产品初期生产的需求,及时发现和解决生产中的问题。
批量制造:具备大规模生产的能力,保证产品质量的稳定性和一致性。
一站式制造能力:选择具备从 PCB 制造到 PCBA 加工一站式服务的厂家,能减少中间环节,提高生产效率和产品质量的可控性。
聚多邦相关制造能力
聚多邦可提供多层厚铜 PCB 制造服务,具备精确控制铜厚的能力,能满足不同功率需求的设计要求。在散热设计方面,拥有丰富的经验,可优化散热过孔布局和选择合适的热传导材料。同时,聚多邦提供 PCB 打样、小批量试产和批量制造服务,以及 PCBA 加工服务,涵盖从研发到生产的全过程。
行业发展或技术趋势
随着电子设备功率不断提升,多层厚铜 PCB 的需求将持续增长。未来,其技术发展趋势包括进一步提高铜层厚度和均匀性,开发更高效的散热结构和材料,以及与先进封装技术的融合,以实现更高的集成度和散热性能。
FAQ
Q:多层厚铜 PCB 的铜厚一般是多少?
A:常见的铜厚有 2 盎司(约 70 微米)及以上,具体根据应用需求而定。
Q:多层厚铜 PCB 的散热原理是什么?
A:通过厚铜层传导热量,以及散热过孔将热量传导到其他层和表面,再结合外部散热装置实现散热。
Q:多层厚铜 PCB 适用于哪些电子设备?
A:适用于 AI 服务器、新能源汽车电池管理系统、工业控制高功率设备等。
Q:选择多层厚铜 PCB 厂家时,最重要的是什么?
A:制造能力、品质能力和交付能力都很重要,要综合考虑,确保产品符合要求且能按时交付。
Q:聚多邦在多层厚铜 PCB 制造方面有哪些优势?
A:聚多邦能精确控制铜厚,有丰富的散热设计经验,提供从打样到批量生产的一站式服务。