Производство печатных плат с толстым медным слоем

Тяжелая медная печатная плата
(Высокоточный)

От слоев распределения питания толщиной 3 унций до конструкций толщиной 20 унций и более, заменяющих шины — платы, разработанные для передачи тока, а не только сигналов, без превышения допустимого уровня теплового подъема.

3 унции – 20 унций и более меди IPC-2152 Номинальный ток Дифференциальный слой Cu с шаблонной печатью 2–16 слоев
20oz+
Максимальное стандартное содержание меди
30унция
Специальный медный груз
16L
Максимальное количество слоев
200A+
Номинальная токовая нагрузочная способность
5d
Экспресс-прототип
Что такое печатная плата с толстым медным слоем

Медь как проводник электроэнергии, а не просто сигнальная дорожка

В печатной плате с толстым медным слоем на одном или нескольких слоях используется медный слой толщиной 3 унции (105 мкм) или более — что значительно превышает стандарт 1–2 унции, применяемый для прокладки сигнальных трасс. Дополнительное сечение меди обеспечивает прохождение более высокого тока с меньшим резистивным падением напряжения и меньшим нагревом по формуле I²R, заменяя конструкции, которые в противном случае потребовали бы использования внешних шин или кабельной разводки.

Толстое медное покрытие — это не просто 'более толстое покрытие'. Травление толстого медного слоя без подрезания мелких деталей, нанесение равномерного покрытия в глубокие травильные каналы и обеспечение точности совмещения при ламинировании — все это требует контроля технологического процесса, который существенно отличается от стандартного производства с использованием покрытия толщиной 1 унция.

Во многих конструкциях на одном и том же слое сочетаются толстые медные плоскости питания со стандартной или мелкошаговой медной проводкой для цепей управления и сигнальных цепей — это конструкция с дифференциальной медной проводкой и ступенчатым трафаретом, которую необходимо заложить в схему слоевой структуры и процесс травления с самого начала, а не добавлять впоследствии.

Получить расценки на толстую медь →
Тяжелая медная печатная плата
3 унции – 20 унций и более меди Соответствует стандарту IPC-2152 Дифференциальная медь Медная монета / инкрустация 2–16 слоев
Технология и преимущества

Три решения по техническим характеристикам, определяющие надежность тяжелой меди

Платы, по которым проходит ток, выходят из строя иначе, чем сигнальные платы — вот те факторы, которые имеют наибольшее значение.

01

Токонесущая способность рассчитывается, а не принимается за данность

Ширина дорожки и толщина медного слоя совместно определяют токовую нагрузочную способность и температурный подъем в соответствии со стандартом IPC-2152. Если размер дорожки определяется по приблизительным оценкам, а не на основе расчетов, это приводит либо к нецелевому использованию площади платы из-за избыточного количества меди, либо к недоразмерке дорожки и образованию «горячей точки». Мы рассчитываем размеры каждой силовой дорожки с толстым слоем меди с учётом вашего целевого тока и допустимого повышения температуры до начала изготовления, а не после термического отказа при испытаниях.

Номинальный ток по стандарту IPC-2152 · расчет повышения температуры · определение ширины дорожки
02

Благодаря разной плотности размещения медных слоев можно разместить линии питания и сигнальные линии на одном слое

Технология изготовления с использованием ступенчатого трафарета (дифференциальное травление) позволяет размещать на одном слое как толстые медные силовые дорожки, так и сигнальные дорожки с мелким шагом, каждая из которых травится до различной эффективной толщины. Это требует двухэтапного процесса травления с тщательным контролем толщины фоторезиста и глубины травления — при неправильном выполнении происходит подтравливание элементов с мелким шагом или неполное травление толстых дорожек, что приводит к коротким замыканиям между соседними проводниками.

травление по шаблону · дифференциальное нанесение меди · мелкий шаг + силовые линии на одном слое
03

Коэффициент травления увеличивает практический минимальный размер дорожки/промежутка

При большом весе меди травитель воздействует не только на верхнюю поверхность дорожки, но и на её боковые стороны, подтачивая фоторезист и сужая основание дорожки по сравнению с её шириной в верхней части (коэффициент травления). Это означает, что минимально достижимые ширина дорожки и расстояние между ними увеличиваются с ростом толщины медного слоя — слой толщиной 10 унций не позволяет обеспечить те же значения ширины дорожки и расстояния между ними, что и слой толщиной 1 унция. Проверка этого параметра при сопоставлении с вашей компоновкой на этапе DFM позволяет избежать цикла перепроектирования после изготовления инструментов.

коэффициент травления · соотношение «трасса/промежуток» и толщина медного слоя · равномерность нанесения покрытия в глубоких канавках
Технические характеристики

Полная спецификация изготовления печатных плат из толстой меди

Токонесущая способность рассчитана в соответствии со стандартом IPC-2152 и подтверждена измерением сопротивления для каждой производственной партии.

Параметры изготовления

Диапазон веса меди3 унции – 20 унций (стандартные) · 30 унций и более (специальные)
Количество слоев2–16 слоев
Мин. расстояние между дорожками / промежуток (толстая медная обложка)8 / 8 мил при 6 унций · расширяется под действием веса
СтроительствоСтандартная толстая медь · дифференциальная (ступенчатый трафарет)
Толщина доски0,8 мм – 6,4 мм

Производительность и стандарты

Метод расчета текущего номинального токаРасчет по стандарту IPC-2152
Варианты системы терморегулированияВделанная медная монета / медная инкрустация
Отделка поверхностиHASL · ENIG · Иммерсионное серебро · Селективное золото
Стандарт сборки IPCКласс 2 по умолчанию - Класс 3 по запросу
Оборот прототипаЭкспресс-доставка за 5 дней · Стандартная доставка за 8 дней
Производственный процесс

Как изготавливаются печатные платы из толстой меди

Удлиненные циклы травления и гальванического покрытия по сравнению со стандартной медью — каждый этап откалиброван с учетом заданной массы меди.

01
Шаг 01

Выбор исходной меди и визуализация

Выбирается ламинат с медным покрытием большой толщины, соответствующий заданному весу, после чего на него наносится фоторезист увеличенной толщины, способный выдержать более длительный цикл травления.

02
Шаг 02

Контролируемое глубокое травление

Увеличение времени травления позволяет удалить медь до получения окончательного рисунка схемы, при этом применяется компенсация коэффициента травления, чтобы сохранить геометрию дорожек при заданной толщине медного слоя.

03
Шаг 03

Сверление и толстое меднение

Сквозные отверстия просверливаются и покрываются с использованием удлиненных циклов электролитического нанесения меди, что позволяет обеспечить равномерную толщину стенок переходных отверстий, несмотря на толстые наружные слои меди.

04
Шаг 04

Паяльная маска, окончательная обработка и проверка сопротивления

На ступенчатые медные контуры наносится паяльная маска, выполняется финишная обработка поверхности, а проверка сопротивления и целостности цепи с помощью теста 100% подтверждает целостность токопроводящих цепей.

Приложения

Когда печатная плата с толстым медным слоем — это правильный выбор

Любая конструкция, для которой в противном случае потребовались бы внешние шины, кабельная разводка или силовые модули с радиаторами, подходит для использования толстостенной меди.

01

Распределение электроэнергии / Замена шин

Медные шины сечением от 6 до 20 унций, заменяющие дискретные шины для распределения постоянного тока внутри корпуса.

02

Сварочное оборудование

Тяжёлые медные платы, по которым протекают высокие импульсные токи в резистивных и инверторных сварочных источниках питания.

03

Модули питания и инверторы для электромобилей

Дифференциальные медные платы, сочетающие в себе трассы для передачи сильного тока тягового питания с трассировкой сигналов управления затворами с мелким шагом.

04

Солнечные инверторы

Мощные медные выходные каскады для струнных и центральных солнечных инверторов, рассчитанные на высокий ток в цепи постоянного тока.

05

Контроллеры ветровых турбин

Массивные медные платы управления и питания, рассчитанные на схемы управления двигателями поворота и рыскания с высоким током.

06

Приводы для промышленных двигателей

Тяжёлые медные платы с встроенными медными монетами для силовых каскадов частотно-регулируемых приводов и сервоприводов с концентрированными источниками тепла.

07

Источники питания

Платы вторичной обмотки для импульсных источников питания, рассчитанные на высокие токи и требующие низкого резистивного падения напряжения.

08

Системы управления аккумуляторными батареями

Массивные медные платы для измерения тока и балансировки, предназначенные для систем управления батарейными блоками (BMS) высокой емкости.

Производство и качество

Качество толстой медной проволоки — от расчёта допустимой силы тока до проверки сопротивления.

Обеспечение качества на плате с толстым медным слоем начинается с расчета токонесущей способности с учетом проектной нагрузки. В ходе нашей экспертизы DFM мы проверяем влияние коэффициента травления на макет платы до изготовления инструментов. После производства тест на сопротивление 100% подтверждает, что фактическое поперечное сечение медного слоя соответствует номинальным характеристикам.

  • ISO 9001 : 2015Управление качеством, прошедшее аудит третьей стороной
  • IPC-6012Квалификация и производительность жестких печатных плат
  • IPC-2152Стандарт расчета токонесущей способности
  • IPC-A-600 Класс 2 / 3Критерии приемлемости
  • RoHS / REACHСоответствие требованиям ЕС по опасным веществам

Методы контроля и испытаний

  • 100% Электрические испытания - летающий зонд / приспособлениеРазмыкание / замыкание всех цепей
  • 100% — проверка сопротивления / целостности цепиПодтверждает целостность текущего маршрута для каждой сети
  • Анализ микросечений и поперечных сеченийПроверка толщины медного слоя по каждому слою
  • Распределение толщины покрытияПроверка однородности глубинных каналов и стенок переходных отверстий
  • Прочность на отрыв — толстая медьАдгезия в соответствии с IPC-TM-650, раздел 2.4.8
  • Бант и твистIPC-TM-650 2.4.22
  • Термоциклирование / Проверка повышения температурыПо сравнению с расчетным рейтингом по стандарту IPC-2152
  • Степ-покрытие паяльной маскиПерекрывающиеся массивные медные контуры
Примеры возможностей

Мы изготовили толстые медные платы

Реальные проблемы при производстве высокоточных устройств — решены.

Электромобиль · Встроенное зарядное устройство

Замена шины бортового зарядного устройства для электромобилей на 150 А

Медная плата с дифференциальным слоем толщиной 10 унций, заменяющая три отдельных шины в бортовом зарядном устройстве на 150 А, объединяющая трассировку силовых сигналов и сигналов управления затвором на одной 8-слойной конструкции.

150A
Номинальный ток
10унция
Медный груз
8L
Слои
Результат

Были исключены 3 отдельных шины и соответствующие крепежные элементы, что позволило сократить время сборки на 40% и снизить резистивный падение напряжения на 15% по сравнению с конструкцией с кабельной разводкой.

Возобновляемые источники энергии · Солнечный инвертор

Струнный солнечный инвертор с мощной медной силовой частью

Мощная медная плата весом 6 унций со встроенной медной монеткой под управляющими MOSFET-транзисторами для компенсации концентрированных потерь при переключении в компактном струнном инверторе.

6унция
Медный груз
Cuмонета
Управление тепловым режимом
12°C
Снижение температуры
Результат

Температура корпуса MOSFET снизилась на 12 °C при полной нагрузке, что позволило использовать радиатор меньшего размера и уменьшить общую занимаемую площадь корпуса на 9%.

Промышленное оборудование · Сварочное оборудование

Инверторный сварочный аппарат с силовой платой на 20 унций

Однослойная печатная плата весом 20 унций для инвертора контактной сварки, заменяющая узел из медных стержней и сокращающая сроки изготовления по сравнению с изготовлением на заказ.

20унция
Медный груз
300A
Пиковый ток
35%
Снижение затрат
Результат

Снижение себестоимости изготовления силового каскада на 35% по сравнению с изготовлением медных стержней на заказ при соблюдении тех же требований к току и повышению температуры.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Часто задаваемые вопросы о печатных платах с толстым медным слоем

Технические вопросы, касающиеся изготовления изделий из толстой меди, номинального тока и схемы размещения.

Наш стандартный диапазон плотности медного слоя составляет от 3 до 20 унций на слой. Специальные конструкции с плотностью выше 20 унций — до 30 унций и более — доступны в индивидуальном порядке для конкретных проектов; как правило, они требуют удлиненных циклов травления и гальваники, а также специальной экспертизы DFM для подтверждения возможности соблюдения требуемых размеров дорожек и междорожечного пространства при заданной плотности. Свяжитесь с нашей инженерной командой и сообщите целевой ток и ограничения по компоновке для проверки технической осуществимости.

Да, с использованием конструкции с дифференциальной медной прокладкой (шаговый трафарет), при которой в результате двух этапов травления в зонах питания формируется толстая медная прокладка, а в зонах передачи сигналов того же слоя — стандартная или тонкая. Такой подход широко применяется в силовых модулях электромобилей и платах привода двигателя, где требуется как передача высокого тока, так и прокладка сигналов управления или запуска затворов с мелким шагом. Это требует более тщательного контроля технологического процесса, чем в случае плат с равномерной толщиной медного слоя, и подробно анализируется на этапе DFM.

Токонесущая способность рассчитывается в соответствии со стандартом IPC-2152, который учитывает ширину дорожки, вес/толщину меди, допустимый температурный подъем, а также то, расположена ли дорожка на внутреннем или внешнем слое (внутренние слои имеют меньшее конвективное охлаждение и более низкую номинальную токонесущую способность при одинаковой геометрии). В рамках проверки DFM перед изготовлением мы предоставляем расчёт токопроводимости для ваших критически важных токопроводящих дорожек.

При травлении толстой меди материал удаляется не только с верхней поверхности дорожки, но и с боковых сторон — этот эффект называется «коэффициентом травления». Чем толще слой меди, тем больше боковое травление по отношению к высоте дорожки, что приводит к сужению основания дорожки и увеличению фактического минимального расстояния между дорожками и промежутками по сравнению со стандартной медью толщиной 1 унция. При толщине 6 унций минимальное расстояние между дорожками и промежутками обычно составляет около 8/8 мил; более толстые слои требуют постепенно более широкой геометрии, что мы подтверждаем в ходе анализа DFM с учетом вашей конкретной структуры слоев.

Медная монета (или медная вставка) представляет собой цельный медный блок, вмонтированный в печатную плату непосредственно под высокомощным компонентом, что обеспечивает вертикальный тепловой путь с низким сопротивлением к радиатору или корпусу, с которым не могут сравниться одни только толстые медные слои. Обычно её предусматривают под силовыми MOSFET, IGBT или другими источниками концентрированного тепла в силовых каскадах приводов двигателей, инверторов и сварочного оборудования, где ограничивающим фактором является локальный нагрев, а не общая токопроводимость платы.

Мы изготавливаем многослойные печатные платы с толстым медным слоем от 2 до 16 слоев. Большее количество слоёв с толстым медным слоем требует тщательного планирования ламинирования, поскольку толстые медные слои создают более широкие зазоры для потока смолы, которые необходимо равномерно заполнить во время прессования, чтобы избежать образования пустот. Смешанные комбинации слоёв — силовые слои с толстым медным слоем в сочетании со слоями сигнала со стандартной толщиной — являются распространённой практикой и планируются в цикле прессования на этапе инженерной экспертизы.

Получить предложение

Закажите экспертную оценку вашей конструкции из толстой меди — прямо сегодня.

Пришлите нам файлы Gerber и укажите требуемый ток. Наши инженеры в течение 8 часов проведут анализ плотности меди, размеров трасс и коэффициента травления.

  • Анализ технологичности (DFM) и оценка токопропускной способности включены в каждый запрос
  • Подписание NDA по запросу - стандартная практика
  • Ответ в течение 8 рабочих часов
  • Доступен 5-дневный экспресс-прототип
  • Для получения предложения не требуется никаких обязательств
Запросить расценки на печатные платы с толстым медным слоем Все файлы зашифрованы - Максимум 80 МБ - Обзор DFM включен
Бесплатная консультация

Запрос Цитировать

Введите данные ниже, и мы свяжемся с вами в ближайшее время.

WhatsApp