Heavy Copper PCBs: Produsen, Aplikasi, dan Industri Utama

Heavy copper PCBs, yang didefinisikan oleh ketebalan tembaga 3oz (105μm) atau lebih, adalah tulang punggung elektronik bertenaga tinggi.memungkinkan distribusi arus besar yang efisien dalam aplikasi mulai dari kendaraan listrik (EV) hingga mesin industriBerbeda dengan PCB standar (tembaga 2oz), desain tembaga berat memberikan konduktivitas termal yang superior, kapasitas membawa arus, dan kekuatan mekanik,membuat mereka sangat diperlukan untuk sistem yang menuntut keandalan dalam kondisi ekstrim.

Panduan ini mengeksplorasi sifat unik PCB tembaga berat, tantangan manufaktur mereka, produsen top, dan aplikasi dunia nyata di seluruh industri.Apakah Anda merancang sistem manajemen baterai EV 500A atau inverter industri bertenaga tinggi, memahami teknologi tembaga berat akan membantu Anda memilih solusi yang tepat untuk kebutuhan arus tinggi Anda.

Hal-Hal Utama
1.PCB tembaga berat menggunakan tembaga 3oz (105μm) hingga 20oz (700μm), mendukung arus hingga 500A10x lebih banyak daripada PCB 1oz standar.
2Mereka menghilangkan panas 3 kali lebih cepat daripada PCB standar, mengurangi suhu komponen sebesar 20-30 °C dalam aplikasi bertenaga tinggi.
3.Teknik manufaktur yang kritis termasuk etching terkontrol, teknologi press-fit, dan fitur manajemen termal seperti vias yang diisi tembaga.
4Produsen terkemuka (misalnya, LT CIRCUIT, Sanmina) mengkhususkan diri dalam PCB tembaga berat, menawarkan toleransi sempit ± 5% untuk lebar jejak.
5Industri utama termasuk EV, energi terbarukan, otomatisasi industri, dan kedirgantaraan di mana arus tinggi dan daya tahan tidak dapat dinegosiasikan.

Apa Itu PCB Tembaga Berat?
PCB tembaga berat adalah papan sirkuit dengan lapisan tembaga tebal (3 oz +) pada pesawat daya dan jejak, yang dirancang untuk membawa arus besar dan menghilangkan panas secara efisien.Ketebalan tembaga diukur dalam ons per kaki persegi (oz/ft2), di mana 1oz sama dengan 35μm. Desain tembaga berat biasanya berkisar dari 3oz (105μm) hingga 20oz (700μm), meskipun aplikasi kustom dapat menggunakan lapisan yang lebih tebal.

Cara Kerja PCB Tembaga Berat
Lapisan tembaga tebal melayani dua fungsi utama:

1.High Current Handling: Luas, lebih tebal jejak mengurangi resistensi (Ohm Hukum), memungkinkan lebih banyak arus mengalir tanpa overheating.4oz trace tembaga dapat membawa 50A5x lebih dari 1oz trace lebar yang sama.
2Dissipasi termal: Konduktivitas termal tembaga yang tinggi (401 W/m·K) menyebarkan panas dari komponen seperti MOSFET dan trafo, mencegah hotspot yang menurunkan kinerja.

Tembaga Berat vs PCB Tembaga Standar

Sifat Utama PCB Tembaga Berat
PCB tembaga berat menawarkan serangkaian karakteristik unik yang membuatnya ideal untuk aplikasi bertenaga tinggi:

1. Kapasitas Pengangkut Arus Tinggi
Keuntungan yang paling penting dari tembaga berat adalah kemampuannya untuk menangani arus besar.yang semakin tebal dan lebar:

Catatan: Suhu lingkungan yang lebih tinggi mengurangi ampacity, karena disipasi panas menjadi kurang efisien.

2. Manajemen Termal Superior
Lapisan tembaga tebal bertindak sebagai sumur panas yang terintegrasi, menyebarkan panas dari komponen:

a. Sebuah pesawat tembaga 4oz mengurangi suhu komponen dengan 25 ° C dibandingkan dengan pesawat 1oz dalam sumber daya 100W.
b.Via termal yang diisi tembaga (0,3 ∼ 0,5 mm diameter) mentransfer panas dari komponen yang dipasang di permukaan ke lapisan dalam, meningkatkan disipasi lebih lanjut.

Data pengujian: Inverter EV menggunakan 4oz PCB tembaga berat yang beroperasi pada 85 ° C di bawah beban penuh, dibandingkan 110 ° C untuk desain 2oz yang memperpanjang umur semikonduktor sebesar 2x.

3. Daya tahan mekanik
Tanda-tanda tembaga berat dan pesawat lebih tahan terhadap stres fisik:

a. Menghadapi getaran (20-2.000 Hz) di lingkungan otomotif dan industri (sesuai dengan MIL-STD-883H).
b.Menolak kelelahan dari siklus termal (-40 °C sampai 125 °C), mengurangi kegagalan sendi solder sebesar 50% dibandingkan dengan PCB standar.

Manufaktur PCB Tembaga Berat: Tantangan dan Solusi
Produksi PCB tembaga berat membutuhkan proses khusus untuk menangani tembaga tebal sambil mempertahankan presisi:

1. Mengontrol Etching
Mengukir tembaga tebal (3 oz +) tanpa memotong (menghilangkan sisi jejak yang berlebihan) adalah tantangan.

a. Pengetikan Asam Tembaga Sulfat: Kecepatan pengetikan yang lebih lambat (1 ∼2 μm/menit) dengan kontrol suhu yang tepat (45 ∼50 °C) untuk menjaga akurasi jejak.
b.Step Etching: Beberapa kali melewati dengan konsentrasi etchant yang berkurang untuk meminimalkan undercut, mencapai toleransi jejak ± 5%.

Hasilnya: 4 oz trace tembaga dengan lebar target 10mm mempertahankan dimensi 9,5 ~ 10,5mm, memastikan aliran arus yang konsisten.

2. Laminasi dan Bonding
Lapisan tembaga tebal membutuhkan adhesi yang lebih kuat pada substrat (misalnya, FR4, keramik) untuk mencegah delaminasi:

a.Laminasi Tekanan Tinggi: Tekanan 400-500 psi pada 180 °C memastikan ikatan yang tepat antara tembaga dan substrat.
Proses bebas perekat: Ikatan langsung (misalnya, DBC untuk substrat keramik) menghilangkan lapisan epoksi, meningkatkan konduktivitas termal.

3Vias termal dan fitur manajemen panas
PCB tembaga berat seringkali memiliki fitur termal tambahan:

a. Vias yang Diisi Tembaga: Dilapisi dengan Tembaga 20-30μm untuk meningkatkan transfer panas antara lapisan.
b.Integrated Heat Sinks: Pesawat tembaga tebal (10-20oz) yang terikat pada inti aluminium untuk beban termal yang ekstrim (misalnya, sistem EV 500A).

Produsen PCB Tembaga Berat Teratas
Memilih produsen yang tepat sangat penting untuk memastikan kualitas dan kinerja.
1. LT Sirkuit
Kapasitas: 3 ′′ 20oz tembaga, 4 ′′ 20 lapisan PCB, toleransi ketat (± 5% lebar jejak).
Spesialisasi: Sistem manajemen baterai EV, inverter industri, dan PCB energi terbarukan.
Sertifikasi: IATF 16949 (otomotif), ISO 9001, UL 94 V-0.

2Sanmina.
Kapasitas: 3 ′′ 12oz tembaga, PCB format besar (hingga 600mm × 1200mm).
Spesialisasi: aerospace dan pertahanan, peralatan pencitraan medis.
Sertifikasi: AS9100, ISO 13485.

3. TTM Technologies
Kapasitas: 3 ¢ 20oz tembaga, PCB hibrida (tembaga berat + HDI).
Spesialisasi: sumber daya pusat data, inverter traksi EV.
Sertifikasi: ISO 9001, IATF 16949.

4. Multek
Kapasitas: 3 ̊10oz tembaga, produksi volume tinggi (10k+ unit / minggu).
Spesialisasi: Elektronik konsumen (pembayar daya tinggi), motor industri.
Sertifikasi: ISO 9001, UL bersertifikat.

Aplikasi PCB Tembaga Berat
PCB tembaga berat digunakan di seluruh industri di mana arus tinggi dan daya tahan sangat penting:

1Kendaraan listrik (EV) dan EV hibrida
a. Sistem Manajemen Baterai (BMS): jejak tembaga 410oz memantau dan menyeimbangkan paket baterai 800V, menangani 200 500A selama pengisian / pengurangan.
b. Inverter Traksi: Mengubah DC dari baterai ke AC untuk motor, menggunakan tembaga 6 ¢ 12oz untuk mengelola arus 300 ¢ 600A.
c. On-Board Chargers (OBC): 3 ′′ 6oz PCB tembaga menangani konversi AC-to-DC 10 ′′ 40A, dengan via termal untuk menghilangkan panas.

2Energi Terbarukan
a.Inverter surya: PCB tembaga 4 8oz mengkonversi DC dari panel surya ke AC, menahan arus 50 100A di lingkungan luar.
b. Pengontrol Turbin Angin: Tembaga 6 ̊10oz mengelola daya dari turbin, menahan getaran dan perubahan suhu (-40°C sampai 85°C).

3. Otomatisasi Industri
a. Motor Drive: 3 ′′6oz PCB tembaga mengontrol motor industri (10 ′′50HP), menangani 50 ′′200A dalam variable frequency drive (VFD).
b. Peralatan Pengelasan: Tembaga 10 ′′ 20oz membawa arus 100 ′′ 500A di arc welders, dengan pesawat tebal untuk menghilangkan panas dari arc kekuatan tinggi.

4. Aerospace dan Pertahanan
Distribusi Daya Pesawat: PCB tembaga 612oz mengelola sistem DC 28V di pesawat, menahan perubahan suhu terkait ketinggian.
b. Kendaraan Militer: PCB tembaga 10-15oz sistem radar dan komunikasi daya, tahan kejut dan getaran di lingkungan tempur.

5. Perangkat medis
a. Peralatan pencitraan (CT, MRI): PCB tembaga 3 6oz menangani arus tinggi dalam catu daya, memastikan operasi yang stabil untuk pencitraan yang tepat.
b.Sistem Terapi Laser: 4 ̊8oz tembaga menghilangkan panas dari laser 50 ̊100W, mempertahankan kinerja yang konsisten selama perawatan.

Pertanyaan Umum Tentang PCB Tembaga Berat
T1: Berapa lebar jejak minimum untuk PCB tembaga berat?
A: Untuk tembaga 3oz, lebar jejak minimum adalah 0,5mm (20mil) untuk menghindari masalah pengetikan. tembaga yang lebih tebal (10oz+) membutuhkan jejak yang lebih luas (≥1mm) untuk mempertahankan toleransi.

T2: Bisakah PCB tembaga berat digunakan dengan sinyal frekuensi tinggi?
A: Ya, tetapi tembaga tebal dapat menyebabkan kehilangan sinyal pada >1 GHz. Produsen mengurangi hal ini dengan menggunakan desain hibrida: tembaga berat untuk lapisan daya dan tembaga standar (1 oz) untuk lapisan sinyal frekuensi tinggi.

T3: Bagaimana PCB tembaga berat mengurangi biaya sistem?
A: Dengan menghilangkan kebutuhan akan heat sinks dan busbar eksternal, PCB tembaga berat mengurangi jumlah komponen dan waktu perakitan.Inverter EV menggunakan 4oz tembaga menghemat $ 15 ~ $ 20 per unit dengan menggantikan 1oz PCB + heat sink.

T4: Substrat apa yang digunakan dengan tembaga berat?
A: FR4 (high-Tg, Tg≥170°C) adalah standar untuk sebagian besar aplikasi. substrat keramik (alumina, AlN) digunakan untuk beban termal yang ekstrim (misalnya, sistem 500A).

T5: Apakah PCB tembaga berat sesuai dengan RoHS?
A: Ya ̇ produsen menggunakan tembaga dan substrat bebas timbal, memastikan kepatuhan terhadap standar RoHS, REACH, dan IATF 16949 (otomotif).

Kesimpulan
PCB tembaga berat sangat penting untuk elektronik bertenaga tinggi, memungkinkan penanganan arus besar yang efisien di EV, sistem energi terbarukan, dan mesin industri.Kemampuan mereka untuk menggabungkan kapasitas arus tinggi, disipasi termal, dan daya tahan mekanik membuat mereka tak tergantikan dalam aplikasi di mana PCB standar gagal.

Sementara PCB tembaga berat lebih mahal di muka, kemampuannya untuk mengurangi kompleksitas sistem (misalnya, menghilangkan heat sinks) dan memperpanjang umur komponen menghasilkan biaya total yang lebih rendah dari waktu ke waktu.Dengan bermitra dengan produsen berpengalaman seperti LT CIRCUIT atau TTM Technologies, insinyur dapat memanfaatkan teknologi tembaga berat untuk membangun sistem yang dapat diandalkan dan berkinerja tinggi yang memenuhi tuntutan elektronik yang haus energi besok.

Karena industri seperti EV dan energi terbarukan terus tumbuh, PCB tembaga berat akan memainkan peran yang semakin penting dalam memungkinkan efisien,Distribusi listrik yang berkelanjutan, tembaga tebal selalu lebih baik.