무거운 구리 PCB 제조-PCBasic

현대 전자 제품들은 점점 더 높은 전력, 신뢰성, 그리고 열 문제에 직면하고 있습니다. 따라서 무거운 구리 PCB가 선도적인 기술 솔루션으로 부상하고 있습니다. 기존 인쇄 회로 기판은 일반적으로 약 1온스/ft² 두께의 구리 층을 사용하지만, 무거운 구리 PCB는 훨씬 더 두꺼운 구리 트레이스와 플레인을 사용합니다.

무거운 구리 PCB

업계 전문가들은 두꺼운 구리 PCB를 내부 또는 외부 층에 3온스/ft²(105μm) 이상의 구리가 포함된 PCB로 정의합니다. 일부 자료에서는 구리 두께가 2온스(70μm)인 보드도 포함될 수 있다고 덧붙입니다. 이러한 특수 보드는 일반적으로 3온스에서 20온스/ft²의 구리 무게로 구성되며, 일부 극단적인 버전은 최대 200온스/ft²에 달할 수 있습니다.

무거운 구리 PCB는 일반 기판에 비해 분명히 장점이 있습니다. 구리의 무게 증가는 전력 소모가 많은 장치의 전류에 낮은 저항 경로를 제공하여 효율성을 높이고 소손 위험을 줄입니다. 예를 들어, 3온스 구리 두께의 PCB는 10년 동안 20~10암페어의 전류를 안정적으로 처리할 수 있는 반면, 10온스 두께의 PCB는 50암페어 이상을 처리할 수 있습니다.

이 보드는 열 관리 성능이 매우 뛰어나 혹독한 환경에서도 부품이 최상의 온도에서 작동할 수 있도록 합니다. 견고한 구리 소재 덕분에 관통 구멍과 커넥터 강도가 향상되어 열 사이클링, 진동 및 기계적 응력에 대한 저항성이 더욱 강화되었습니다.

무거운 구리 인쇄 회로 기판 생산에는 특수 에칭 및 도금 공정이 필요합니다. 최신 제조 공정은 도금과 에칭 공정을 결합하여, 거친 트레이스 측벽을 초래했던 이전 공정과 달리 언더컷이 최소화된 직선 측벽을 구현합니다. 이제 제조업체는 동일한 층에 서로 다른 중량의 구리를 증착할 수 있으므로 고전류 회로와 표준 제어 회로를 동일한 기판에 지원할 수 있습니다.

이 기술은 열전도도가 향상되고, 전압 내구성이 높아지고, 혹독한 환경에서도 성능이 개선된 전자 제품에 대한 소비자의 수요가 증가하고 있다는 점에 대응합니다.

무엇이 무거운 구리 PCB (또는 두꺼운 구리 PCB)?

표준 PCB는 1온스(3oz)에서 3온스(2oz) 두께의 구리 층으로 구성되어 있어 일반 전자 제품에 적합합니다. 두꺼운 구리 PCB(또는 두꺼운 구리 PCB)는 모든 층 또는 일부 층에 70온스(XNUMXoz) 이상의 구리 두께를 포함합니다. 일부 업계 전문가들은 XNUMX온스(XNUMXμm)를 초과하는 구리 두께의 기판을 두꺼운 구리 PCB라고 부릅니다.

이러한 용도별 PCB는 일반적으로 4온스(10g)에서 20온스(200g) 사이의 구리를 사용합니다. 초고두께 PCB는 매우 높은 전류 부하를 견딜 수 있으며, 평방피트당 최대 XNUMX온스(XNUMXg)에서 XNUMX온스(XNUMXg)까지 가능합니다. 구리 두께가 증가하면 보드의 전기적 및 열적 특성이 변화합니다.

두꺼운 구리 PCB는 초고열 관리와 고전력 전류가 동시에 요구되는 고전력 애플리케이션에 가장 적합합니다. 일반 PCB는 이러한 극한 환경에서 견디기 어렵지만, 두꺼운 구리 기판은 전류 흐름 관리에 매우 적합합니다.

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내부 구조 무거운 구리 무대

무거운 구리 PCB는 일반적인 보드 제조 공정을 뛰어넘는 특수 공정을 거쳐 제작됩니다. 에칭과 전기 도금이라는 간단한 공정은 동일하지만, 이러한 PCB에는 특수 에칭 및 도금 기술만 필요합니다. 이를 통해 정밀한 사양에 맞는 트레이스 측벽과 언더컷을 확보할 수 있습니다.

무거운 구리 PCB 구조

제조업체는 이러한 특수 보드를 제작하기 위해 여러 가지 기술을 사용합니다.

● 블루 바 프로세스

두꺼운 구리 막대가 회로 기판에 직접 삽입됩니다. 이렇게 하면 수지가 구리 회로 영역으로 스며들어 전체 무게가 최소화되고 평면 평탄도가 향상됩니다.

● 적층 증착

이 기술은 신뢰성과 일관성을 위해 두꺼운 구리 베이스를 사용합니다. 또한 미세한 선의 가장자리를 쉽게 조절할 수 있습니다.

● 묻힌 구리

두꺼운 구리는 프리프레그에 미리 설치되어 있습니다. 수지 두께와 레이저 절단은 구리 두께를 결정하는 요소입니다.

두께 불균일은 생산 과정에서 여전히 가장 큰 기술적 난관으로 남아 있습니다. 기판 내 구리 분포의 균형을 맞추기 위해서는 제조업체가 패드 위치와 층 정렬을 정확하게 설정해야 합니다.

무거운 구리 PCB

무거운 구리 PCBs가 사용되나요?

자동차, 전력 전자 장치, 산업 장비에는 혹독한 환경을 견딜 수 있는 기판이 필요합니다. 무거운 구리 인쇄 회로 기판은 이러한 엄격한 요구 사항을 견딜 수 있도록 설계되었으며, 일반 기판은 금방 고장날 수밖에 없는 솔루션을 제공합니다.

일반 PCB 대 무거운 구리 PCB

표준 구리 PCB와 고중량 구리 PCB는 구리 무게에 따라 크게 다릅니다. 일반적인 상업용 PCB는 0.5~3oz/ft²의 구리 무게를 사용하는데, 이는 신호 전송에는 충분하지만 전력 소모가 큰 설계에는 충분하지 않습니다. 고중량 구리 PCB는 4~60oz/ft²의 구리 무게를 사용하므로 전력 소모가 큰 설계에 훨씬 더 강력한 플랫폼을 제공합니다.

특색	일반 PCB	무거운 구리 PCB
구리 두께	0.5온스/ft² ~ 2온스/ft²	3온스/ft² ~ 20온스/ft² 이상
현재 용량	일반(제한된 암페어)	훨씬 더 높음(고전류에 이상적)
기계적 강도	Standard	매우 강하고 튼튼합니다
열 발산	보통	우수함(더 많은 열을 처리함)
제조 난이도	더 쉽고, 더 저렴하다	더 어렵고, 더 비싸다
공통 응용 프로그램	가전제품, 컴퓨터	전원 공급 장치, 자동차, 군사, 산업 시스템
비용	낮 춥니 다	더 높은

Benefits of 무거운 구리 PCBs

구리의 추가 중량은 불안정한 회로 기판을 강력하고 안정적인 배선 플랫폼으로 바꿔줍니다. 무거운 구리 인쇄 회로 기판은 전력 소모가 많은 장치의 전류에 낮은 저항 경로를 제공하여 효율을 높이고 소손 위험을 줄입니다.

● 높은 전류 용량

3온스 구리 두께의 프로토타입 PCB는 10년 이상 20~10암페어의 전류를 안정적으로 처리할 수 있습니다. 50온스 두께의 보드는 XNUMX암페어 이상을 쉽게 처리할 수 있습니다. 이처럼 전류 전달 능력이 크게 향상되어 이러한 프로토타입 PCB는 고전력 밀도 애플리케이션에 이상적입니다.

● 우수한 방열

추가된 구리 무게는 방열판 역할을 하여 전력 소모가 많은 부품의 열을 효율적으로 방출합니다. 이러한 향상된 열 관리 기능은 핫스팟 발생을 방지하고 시스템 안정성을 향상시킵니다.

● 커넥터 부위의 기계적 강도 향상

TCT(열 사이클 테스트) 결과, 최소 0.57밀 구리 도금 기판의 경우 2.5사이클 이후 XNUMX%의 낮은 불량률을 보였습니다. 이처럼 향상된 기계적 강도 덕분에 이러한 PCB는 일반 기판이 고장 나는 커넥터 부위와 도금 관통홀에 적합합니다.

● 혹독한 환경에서도 높은 신뢰성

이 PCB는 열 사이클링으로 인한 기계적 응력에 매우 강합니다. 이러한 뛰어난 내구성 덕분에 항공우주, 방위, 산업 제어 분야에서 널리 사용되고 있으며, 특히 고장이 용납되지 않는 분야에서 널리 사용됩니다.

설계 고려 사항 무거운 구리 PCBs

무거운 구리 PCB 설계는 기술적 매개변수가 표준 PCB 설계 절차와 크게 다르기 때문에 각별히 주의해야 합니다. 특히 3온스/ft² 이상의 구리 중량을 다룰 경우, 제조 성능, 신뢰성 및 제조 가능성 측면에서 여러 중요한 요소를 고려해야 합니다.

구리 두께 및 트레이스 폭

구리 두께

구리 PCB 두께와 트레이스 폭은 두꺼운 구리 PCB 설계에서 중요한 관계를 갖습니다. 구리 두께가 증가함에 따라 최소 트레이스 폭도 증가해야 합니다. 표준 설계 규칙은 더 이상 유효하지 않습니다. 3온스 또는 0.5온스 구리 두께에 적합한 1밀(3mil) 선폭은 더 무거운 구리 PCB에는 충분하지 않습니다. 20~XNUMX온스 구리층 기판은 적절하게 제조하려면 훨씬 더 넓은 트레이스가 필요합니다. 두꺼운 구리의 에칭 시에는 더욱 공격적인 화학 물질 노출이 필요하므로 설계자는 잠재적인 언더컷을 고려해야 합니다.

올바른 구리 두께를 선택하는 방법

적절한 구리 PCB 두께를 선택하는 최적의 방법은 애플리케이션의 전류 요구 사항을 파악하는 것에서 시작됩니다. 트레이스 폭 계산기는 트레이스 폭, 전류 용량, 온도 상승이라는 세 가지 매개변수를 계산하는 데 유용한 도구입니다. 이 도구는 두 개의 매개변수가 입력으로 주어지면 세 번째 매개변수를 계산하여 최적의 구리 PCB 두께를 선택할 수 있도록 합니다. 애플리케이션에 100A 이상의 전류가 필요한 경우, 표준 트레이스는 적합하지 않으며 구리 버스 바를 사용해야 합니다.

무거운 구리 PCB

전류 운반 용량

전류 용량은 PCB 구리 무게 및 트레이스 크기와 수학적 상관관계를 갖습니다. IPC-2221은 I = KΔT^0.44 × A^0.75라는 공식을 제시합니다. 여기서 K는 내부 도체의 경우 0.024, 외부 도체의 경우 0.048입니다. 내부 층은 노출된 트레이스의 전류 전달 용량의 절반만 감당할 수 있습니다. 대부분의 애플리케이션에서 온도 상승은 10~20°C 사이여야 합니다. I²R 손실로 인한 열은 부품 고장을 방지하기 위해 충분히 방출되어야 합니다.

기판 및 단열재 선택

PCB 구리 중량은 기판 선택의 중요성을 더욱 높입니다. 1.6온스 구리의 경우 기판 두께는 20mm 이상이어야 합니다. 구리 코어 PCB의 경우, 열팽창계수(CTE)가 비슷한 고 Tg 소재가 필요합니다. FR-4도 가능하지만, 금속 코어 PCB(MCPCB)가 더 나은 열적 이점을 제공합니다. 일부 극한 환경에서는 열전도도가 더 높은 특수 라미네이트가 필요합니다.

열 관리 및 열팽창 계수(CTE)

CTE(열팽창계수) PCB가 온도에 따라 얼마나 확장되는지 측정합니다. ppm / ° C.

표준 FR-4 라미네이트 CTE가 있습니다 14~17ppm/°C.

실리콘 칩 패키지 CTE가 약 더 낮습니다. 6ppm / ° C.

CTE 불일치 PCB와 칩 사이에 발생하는 원인 스트레스 집중 온도 변화 중.

무거운 구리 PCB 필요한 것 최소 CTE 불일치 두꺼운 구리는 큰 열력을 발생시키기 때문입니다.

무거운 구리 PCBs 제조 공정

두꺼운 구리 PCB 제조에는 표준 PCB 생산과는 크게 다른 특수 공정이 필요합니다. 일반 PCB는 간단한 에칭 및 도금 공정을 사용합니다. 두꺼운 구리 기판은 극한의 구리 두께 요건을 충족하기 위해 첨단 기술이 필요합니다.

1. 전통적인 제조 방법

기존 방식은 두꺼운 구리 도금 적층 기판을 에칭하여 두꺼운 구리 형상을 형성했습니다. 이로 인해 측벽의 불균일한 트레이스(trace)와 과도한 언더컷(undercut)이 발생했습니다. 하지만 최신 도금 기술은 도금과 에칭을 결합하여 언더컷을 최소화한 직선 측벽을 형성합니다.

2. 구리 두께 및 층 처리

제조업체는 일반적으로 구리 두께가 10온스(약 3g) 미만인 PCB의 구리 피복 적층판을 에칭합니다. 구리 피복 적층판의 내부 층을 직접 에칭합니다. 외부 층은 원하는 두께를 얻기 위해 추가 전기 도금을 거칩니다. 3온스(약 2g) 두께의 구리 PCB는 내부 층에 XNUMX온스(약 XNUMXg) 구리 피복 적층판을, 외부 층에 XNUMX온스(약 XNUMXg) 재료를 사용합니다. 전기 도금은 남은 구리를 추가합니다.

무거운 구리 PCB

3. 초극세사 제조두꺼운 구리 PCB

10온스(약 XNUMXg) 이상의 구리 두께를 가진 PCB는 구리 피복 라미네이트 대신 빨간색 구리 호일로 시작합니다. 이 호일은 프리프레그와 결합하여 매우 두꺼운 구리 PCB를 만듭니다.

4. 솔더 마스크 과제

솔더 마스크 도포는 두꺼운 구리 제조 공정에서 고유한 어려움을 야기합니다. 기존 실크스크린 인쇄는 솔더 마스크 두께가 고르지 않은 경우가 많습니다. 회로 모서리와 비아 주변에 잉크가 쌓이는 경우가 많습니다. 일부 제조업체는 정전 분사 기술을 사용하여 기판 표면 전체에 솔더 마스크를 고르게 도포합니다.

단일 기판에 고밀도 구리와 표준 기능을 혼합할 수 있는 능력은 상당한 제조상의 이점을 제공합니다. 이러한 조합은 층 수를 줄이고, 낮은 임피던스 전력 분배를 제공하며, 잠재적으로 비용 절감 효과를 제공하는 더 작은 면적을 만들어냅니다. 고전류 회로와 제어 회로는 이전에는 별도의 기판이 필요했습니다. 이제 이들을 원활하게 결합하여 고밀도이면서도 단순한 기판 구조를 구현할 수 있습니다.

엄격한 공정 관리와 완벽한 테스트를 통해 이러한 특수 보드가 고전력 애플리케이션의 요구 사항을 충족하는지 확인합니다.

응용 분야 무거운 구리 PCBs

무거운 구리 PCB는 일반 회로 기판으로는 전기적, 열적, 기계적 요구 사항을 감당할 수 없는 산업에 필수적입니다. 이러한 특수 기판은 여러 미션 크리티컬 시스템의 기반이 됩니다.

1. 자동차 산업

자동차 산업에서는 두꺼운 구리 PCB가 전기차 충전 시스템과 모터 컨트롤러에 탁월한 성능을 발휘하는 것으로 나타났습니다. 이 PCB는 배터리 관리 시스템이 충전 및 방전 사이클 동안 최대 100A의 전류를 처리할 수 있도록 지원합니다. 150°C 이상의 온도에서도 견딜 수 있어 자동차 환경에 적합합니다.

2. 배전 시스템

배전 시스템은 이제 이러한 PCB에 크게 의존하고 있습니다. 기업들은 전력 조정기, 계통 스위칭 시스템, 고전력 정류기, 과부하 계전기 등의 여자 시스템에 PCB를 사용합니다. 최신 PCB 고밀도 구리 기판은 기존의 케이블 분배 방식과 판금 방식을 대체하여 공정을 간소화하고 제품 신뢰성을 향상시킵니다.

3. 군사 및 항공 우주 응용 프로그램

군사 및 항공우주 산업은 무기 제어 시스템, 레이더 장비, 모니터링 시스템에 이러한 특수 PCB를 사용합니다. 항공전자 및 통신 시스템의 전자 장치는 혹독한 환경에서도 뛰어난 기계적 성능을 유지하여 수명이 깁니다.

4. 재생 에너지 시스템

재생 에너지 시스템은 그 어느 때보다 무거운 구리 PCB를 필요로 합니다. 태양광 인버터, 풍력 터빈 컨트롤러, 수력 발전소 제어반은 이러한 PCB를 사용하여 고부하 전력을 관리합니다. 예를 들어, 5kW 용량의 태양광 인버터는 30A 용량의 배선을 사용할 수 있습니다.

5. 의료 장비

영상 장비 및 환자 모니터링 시스템과 같은 의료 장비는 고밀도 구리 플렉스 PCB의 신뢰성을 통해 더욱 효과적으로 작동합니다. 산업 자동화 시스템은 고전류 및 고전압이 흔히 발생하는 안전 시스템, 용접 장비, 서지 보호기에 이러한 PCB를 사용합니다.

6. 제조 기술의 발전

제조 기술의 발전으로 이러한 특수 보드는 기존의 전송 방식을 대체할 수 있게 되었습니다. 이러한 변화로 인해 제품의 크기는 작아지고 안정성은 향상되었습니다.

PCBasic의 무거운 구리 PCB 제조 능력

PCBasic은 고밀도 구리 PCB 제조업체를 선도합니다. 또한, PCBasic은 중국 최고의 고밀도 구리 PCB 공급업체 중 하나입니다. PCBasic의 고밀도 구리 제품은 내부 또는 외부 PCB 구리 두께가 3온스(105㎛) 이상인 기판을 의미합니다. PCBasic의 초고밀도 구리 PCB는 300㎛를 초과하는 두께의 기판에서도 뛰어난 전력 요구 사항을 충족합니다.

이 회사의 첨단 제조 기술은 일반적인 회로 기판 생산을 훨씬 뛰어넘습니다. 두꺼운 구리 제조에서 가장 큰 문제는 구리 두께 증가로 인한 상당한 드릴 비트 손실입니다. PCBasic은 이러한 문제를 해결하기 위해 특수 UC 두꺼운 구리 드릴 비트를 사용합니다. PCBasic의 장비와 최적화된 드릴링 매개변수는 매우 두꺼운 구리에서도 평평하고 매끄러운 홀 벽을 생성합니다.

에칭 단계는 두꺼운 구리 PCB 생산에서 중요한 역할을 합니다. PCBasic은 이를 회로 제조의 핵심 기술이라고 부릅니다. 구리 두께가 두꺼워질수록 회로 품질 유지가 더 어려워집니다.

PCBasic은 두꺼운 구리 소재에 대한 스크린 인쇄 기술에 능숙해졌습니다. 솔더 마스크와 기판 사이의 강력한 결합력에 중점을 둡니다. 솔더 마스크 진공 펌프는 두꺼운 구리 소재에서 흔히 발생하는 솔더 마스크 기포로 인한 품질 문제를 해결합니다.

PCBasic의 모든 두꺼운 구리 PCB는 높은 TG(유기 전성) 소재를 사용하기 때문에 특수 티타늄 도금 공 나이프(Gong Knife)에 투자했습니다. 이 투자는 제조 과정 전반에 걸쳐 보드 가장자리를 매끄럽게 마감합니다.

R&D 부서는 "두꺼운 구리 PCB 설계 및 운영 지침"과 "두꺼운 구리 PCB 공정 고장 모드 제어"를 포함한 완벽한 문서를 작성했습니다. 이 시스템은 고객 요구 사항을 충족하기 위해 제품 설계, 공정 매개변수 및 완제품 테스트를 제어합니다.

이러한 포괄적인 시스템을 통해 PCBasic은 까다로운 애플리케이션에서도 안정적으로 작동하는 최고의 중구리 PCB 제조업체 중 하나로 자리매김했습니다. PCBasic의 제품은 의료기기, 산업 자동화 장비, 자동차 시스템, 고속철도, 선박, 군수품, LED 조명 시스템 등 다양한 분야에서 탁월한 성능을 발휘합니다.