Zware koper PCB's: Fabrikanten, toepassingen en belangrijke industrieën

Zware koperen PCB's, gedefinieerd door een koperdikte van 105 μm of meer, vormen de ruggengraat van high-power elektronica.de efficiënte verdeling van grote stromen mogelijk maken in toepassingen variërend van elektrische voertuigen (EV's) tot industriële machinesIn tegenstelling tot standaard PCB's (1 ̊2oz koper) leveren zware koperen ontwerpen een superieure thermische geleidbaarheid, stroomdragend vermogen en mechanische sterkte.Zij zijn onmisbaar voor systemen die onder extreme omstandigheden betrouwbaarheid vereisen..

Deze gids onderzoekt de unieke eigenschappen van zware koper-PCB's, de uitdagingen bij de productie, de beste fabrikanten en de toepassingen in de echte wereld in verschillende industrieën.Of u nu een 500A EV-batterijbeheersysteem ontwerpt of een industriële omvormer met een hoog vermogen, zal het begrijpen van de technologie van zwaar koper u helpen de juiste oplossing te kiezen voor uw hoge stroombehoeften.

Belangrijkste lessen
1.Zware koperen PCB's gebruiken 3oz (105μm) tot 20oz (700μm) koper, en ondersteunen stromen tot 500A10x meer dan standaard 1oz PCB's.
2.Ze verdrijven warmte 3x sneller dan standaard PCB's, waardoor de onderdelentemperatuur met 20-30°C wordt verlaagd bij krachtige toepassingen.
3.Critische productietechnieken omvatten gecontroleerd etsen, press-fit technologie en thermische beheersingsfuncties zoals koper gevulde vias.
4Toonaangevende fabrikanten (bv. LT CIRCUIT, Sanmina) zijn gespecialiseerd in zware koper-PCB's en bieden toleranties van ± 5% voor sporenbreedtes.
5Belangrijke industrieën zijn elektrische voertuigen, hernieuwbare energie, industriële automatisering en luchtvaart, waar hoge stroom en duurzaamheid niet onderhandelbaar zijn.

Wat zijn PCB's met zwaar koper?
Zware koperen PCB's zijn circuitboards met dikke koperschichten (3 oz+) op stroomvlakken en sporen, ontworpen om grote stromen te dragen en warmte efficiënt te verdrijven.De dikte van het koper wordt gemeten in ounces per vierkante voet (oz/ft2), waarbij 1 oz gelijk is aan 35 μm. Zware koperontwerpen variëren meestal van 3 oz (105 μm) tot 20 oz (700 μm), hoewel aangepaste toepassingen nog dikkere lagen kunnen gebruiken.

Hoe PCB's met zwaar koper werken
De dikke koperlagen vervullen twee primaire functies:

1.High Current Handling: Bredere, dikkere sporen verminderen de weerstand (Ohm's wet), waardoor meer stroom kan stromen zonder oververhitting.4oz koper spoor kan 50A5x meer dragen dan een 1oz spoor van dezelfde breedte.
2.Thermische dissipatie: de hoge thermische geleidbaarheid van koper (401 W/m·K) verspreidt warmte van componenten zoals MOSFET's en transformatoren, waardoor hotspots worden voorkomen die de prestaties verminderen.

Zwaar koper versus standaard koper PCB's

Belangrijkste eigenschappen van PCB's van zwaar koper
Zware koperen PCB's hebben een unieke reeks kenmerken die ze ideaal maken voor toepassingen met een hoog vermogen:

1. Hoog stroomdragend vermogen
Het belangrijkste voordeel van zwaar koper is het vermogen om grote stromen te verwerken.die steeds dikker en breder wordt.:

Opmerking: hogere omgevingstemperaturen verminderen de amperheid, aangezien de warmteafvoer minder efficiënt wordt.

2. Superieure thermische beheersing
Dikke koperschichten fungeren als ingebouwde warmteafvoeringen, waardoor warmte van componenten wordt verwijderd:

a. Een koperen vlak van 4 oz verlaagt de temperatuur van de onderdelen met 25 °C vergeleken met een vlak van 1 oz in een stroomvoorziening van 100 W.
b.Kopergevulde thermische via's (0,3 ∼0,5 mm diameter) brengen warmte van op het oppervlak gemonteerde onderdelen naar de binnenste lagen, waardoor de dissipatie verder wordt verbeterd.

Testgegevens: Een EV-omvormer met 4 oz zware koperen PCB's werkt bij 85 °C onder volle belasting, tegenover 110 °C voor een 2 oz-ontwerp dat de levensduur van de halfgeleider met 2x verlengt.

3Mechanische duurzaamheid
Zware koperen sporen en vliegtuigen zijn beter bestand tegen fysieke stress:

a.Verdraagbare trillingen (20-2.000 Hz) in de automobiel- en industriële omgeving (conform MIL-STD-883H).
b.Weerstand bieden tegen vermoeidheid door thermische cyclus (-40 °C tot 125 °C), waardoor de uitval van de soldeergewrichten met 50% wordt verminderd in vergelijking met standaard PCB's.

Productie van PCB's van zwaar koper: uitdagingen en oplossingen
Voor de productie van zware koperen PCB's zijn gespecialiseerde processen vereist om dik koper te verwerken met behoud van precisie:

1Gecontroleerd etsen
Het is lastig dik koper (3 oz+) te etsen zonder ondersnijden (overmatig verwijderen van sporen van de zijkanten).

a. Zuurkopersulfaat etsen: langzamere etseringssnelheden (1 ‰ 2 μm/min) met nauwkeurige temperatuurregeling (45 ‰ 50 °C) om de trace-nauwkeurigheid te behouden.
b.Step Etching: Meerdere passages met een verlaagde concentratie etser om ondersnijden tot een minimum te beperken, waardoor sporentoleranties van ±5% worden bereikt.

Resultaat: Een 4oz koperen spoor met een doelbreedte van 10mm behoudt 9,5×10,5mm afmetingen, waardoor een consistente stroomstroom wordt gewaarborgd.

2Laminatie en binding
Dikke koperlagen vereisen een sterkere hechting aan het substraat (bv. FR4, keramiek) om delaminatie te voorkomen:

a.High-Pressure Lamination: 400-500 psi druk bij 180°C zorgt voor een goede binding tussen koper en substraat.
b.Adhesifvrije processen: directe binding (bv. DBC voor keramische substraten) elimineert epoxylagen, waardoor de thermische geleidbaarheid wordt verbeterd.

3. Thermische via's en functies voor warmtebeheer
PCB's van zwaar koper bevatten vaak extra thermische eigenschappen:

a. met koper gevulde vias: bekleed met koper van 20-30 μm om de warmteoverdracht tussen de lagen te verbeteren.
b.Integreerde warmteafvoerpunten: dikke koperen vlakken (10 ̊20 oz) verbonden met aluminiumkernen voor extreme thermische belastingen (bijv. 500 A EV-systemen).

Topfabrikanten van PCB's van zwaar koper
De keuze van de juiste fabrikant is van cruciaal belang voor kwaliteit en prestaties.
1- Het is niet goed.
Vermogen: 3 ¢ 20 oz koper, 4 ¢ 20 laag PCB's, strakke toleranties (± 5% spoorbreedte).
Specialiteiten: batterijbeheersystemen voor elektrische voertuigen, industriële omvormers en PCB's voor hernieuwbare energie.
Certificeringen: IATF 16949 (automotive), ISO 9001, UL 94 V-0.

2Sanmina.
Vermogen: 3 ̊12 oz koper, grootformaat PCB's (tot 600 mm × 1200 mm).
Specialiteiten: lucht- en ruimtevaart en defensie, medische beeldvorming.
Certificeringen: AS9100, ISO 13485.

3. TTM Technologies
Capaciteiten: 3 ̊20 oz koper, hybride PCB's (zwaar koper + HDI).
Specialiteiten: stroomvoorzieningen voor datacenters, EV-tractie-omvormers.
Certificeringen: ISO 9001, IATF 16949.

4Multek.
Capaciteit: 3 ̊10 oz koper, grote productie (10k+ eenheden per week).
Specialiteiten: consumentenelektronica (laders met een hoog vermogen), industriële motoren.
Certificaten: ISO 9001, UL-gecertificeerd.

Toepassingen van PCB's van zwaar koper
Zware koperen PCB's worden gebruikt in industrieën waar hoge stroom en duurzaamheid van cruciaal belang zijn:

1Elektrische voertuigen en hybride elektrische voertuigen
a. Batteriemanagementsystemen (BMS): 4 ‰ 10 oz koperen sporen monitoren en balanceren 800V batterijpakketten, waarbij 200 ‰ 500A wordt verwerkt tijdens het opladen/ontladen.
b. Trekkingsomvormers: DC van de batterij omzetten in wisselstroom voor de motor, met behulp van 6 ¢ 12 oz koper om 300 ¢ 600 A-stromen te beheren.
c.On-Board Chargers (OBC): 3 ‰ 6 oz koperen PCB's verwerken 10 ‰ 40 A AC-naar-DC-omzetting, met thermische via's om warmte te verdrijven.

2Vernieuwbare energie
a.Zonne-omvormers: 4 8 oz koperen PCB's zetten stroom van zonnepanelen in wisselstroom om en kunnen 50 100 A-stroom weerstaan in buitenomgevingen.
b.Windturbinecontrollers: 6 ̊10 oz koper beheert de energie van turbines, weerstaan trillingen en temperatuurschommelingen (-40 °C tot 85 °C).

3Industriële automatisering
a.Motor aandrijvingen: 3 ‰ 6 oz koperen PCB's regelen industriële motoren (10 ‰ 50 pk), die 50 ‰ 200 A verwerken in variabele frequentie aandrijvingen (VFD's).
b.Sweisapparatuur: 10 20 oz koper draagt 100 500 A stroom in booglassen, met dikke vlakken om warmte van hoogvermogende bogen te verdrijven.

4Luchtvaart en defensie
a.Verdeling van de stroom van vliegtuigen: 6 ̊12 oz koperen PCB's beheersen 28 V gelijkstroomsystemen in vliegtuigen, die bestand zijn tegen hoogtegerelateerde temperatuurveranderingen.
b. Militaire voertuigen: 10 ̊15 oz koperen PCB's die radar- en communicatiesystemen aansturen, die bestand zijn tegen schokken en trillingen in gevechtsomgevingen.

5Medische hulpmiddelen
a. Imaging-apparatuur (CT, MRI): 3 ̊6 oz koperen PCB's verwerken hoge stromen in stroomvoorzieningen en zorgen voor een stabiele werking voor nauwkeurige beeldvorming.
b.Lasertherapie systemen: 4 8 oz koper verdrijft warmte van 50 100W lasers, waardoor de prestaties tijdens de behandelingen constant blijven.

Vragen over PCB's met zwaar koper
V1: Wat is de minimale sporenbreedte voor PCB's van zwaar koper?
A: Voor 3 oz koper is de minimale sporenbreedte 0,5 mm (20 mil) om etseringsproblemen te voorkomen.

V2: Kunnen zware koperen PCB's worden gebruikt met hoogfrequente signalen?
A: Ja, maar dik koper kan signaalverlies veroorzaken bij >1 GHz. Fabrikanten verminderen dit door hybride ontwerpen te gebruiken: zwaar koper voor energielagen en standaard koper (1 oz) voor hoogfrequente signaallagen.

V3: Hoe verminderen zware koperen PCB's de systeemkosten?
A: Door de noodzaak van externe hitteafvoerders en busbars weg te nemen, verminderen zware koperen PCB's het aantal onderdelen en de assemblagetijd.Een EV-omvormer met 4 oz koper bespaart $15 ¢ $20 per eenheid door een 1 oz PCB + warmtezuiger te vervangen.

V4: Welke substraten worden gebruikt met zwaar koper?
A: FR4 (hoge Tg, Tg≥170°C) is standaard voor de meeste toepassingen.

V5: Voldoen PCB's van zwaar koper aan RoHS?
A: Ja – fabrikanten gebruiken loodvrij koper en substraten, zodat de normen RoHS, REACH en IATF 16949 (automotive) worden nageleefd.

Conclusies
Zware koperen PCB's zijn essentieel voor elektronica met een hoog vermogen en maken het mogelijk om efficiënt met grote stromen om te gaan in elektrische voertuigen, hernieuwbare energiesystemen en industriële machines.Hun vermogen om hoge stroomcapaciteit te combineren, warmteafvoer en mechanische duurzaamheid maken ze onvervangbaar in toepassingen waar standaard PCB's falen.

Hoewel zware koper-PCB's aanvankelijk duurder zijn, resulteert hun vermogen om de complexiteit van het systeem te verminderen (bijv. het elimineren van warmteafzuigers) en de levensduur van componenten te verlengen in lagere totale kosten in de loop van de tijd.Door samen te werken met ervaren fabrikanten zoals LT CIRCUIT of TTM TechnologiesIn het kader van de nieuwe technologie kunnen ingenieurs gebruikmaken van zware kopertechnologie om betrouwbare, hoogwaardige systemen te bouwen die voldoen aan de eisen van de energiezuchtige elektronica van morgen.

Aangezien industrieën zoals elektrische voertuigen en hernieuwbare energie blijven groeien, zullen zware koperen PCB's een steeds belangrijkere rol spelen bij het mogelijk maken van efficiënte,De Commissie heeft in haar advies over het voorstel voor een richtlijn van het Europees Parlement en de Raad betreffende de onderlinge aanpassing van de wetgevingen van de lidstaten betreffende de onderlinge aanpassing van de wetgevingen der lidstaten inzake de onderlinge aanpassing van de wetgevingen van de lidstaten inzake de onderlinge aanpassing van de wetgevingen van de lidstaten inzake de onderlinge aanpassing van de wetgevingen van de lidstaten inzake de onderlinge aanpassing van de wetgevingen van de lidstaten inzake de onderlinge aanpassing van de wetgevingen van de lidstaten inzake de onderlinge aanpassing van de wetgevingen van de lidstaten inzake de onderlinge aanpassing van de wetgevingen van de lidstaten inzake de onderlinge aanpassing van de wetgevingen van de lidstaten inzake de onderlinge aanpassing van de wetgevingen van de lidstaten inzake de onderlinge aanpassing van de wetgevingen van de lidstaten inzake de onderlinge aanpassing van de wetgevingen van de lidstaten inzake de onderlinge aanpassing van de wetgevingen van de lidstaten inzake de onderlinge aanpassing van de wetgevingen van de lidstaten.Een dikker koper is altijd beter.