PCB ทองแดงหนา

PCB ทองแดงหนาเป็นแผงวงจรเฉพาะทางที่ออกแบบมาสำหรับระดับพลังงานและความร้อนสูงในระหว่างการทำงาน ในขณะที่ PCB มาตรฐานโดยทั่วไปใช้ทองแดง 1 OZ-2OZ PCB ทองแดงหนาใช้ 3 oz ถึง 20 oz (หรือมากกว่า) ชั้นทองแดงที่หนากว่าช่วยให้บอร์ดนำกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าสูงได้ บอร์ดจะดีและไม่เสียหายเป็นเวลานานในการทำงานด้วยความร้อนสูง

ประเภทของพวกมันเช่นบอร์ดพัน, ผลิตภัณฑ์ BMP, บอร์ด AC-DC และอื่นๆ 

โดยปกติจะใช้สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูง (กระแสไฟฟ้า) เช่นแหล่งจ่ายไฟหรือวงจรไฟฟ้าบางชนิดหรือข้อกำหนดด้านความร้อนสูงในอุตสาหกรรม สามารถออกแบบได้ในชั้นในหรือชั้นนอก ในกระบวนการผลิต PCB นั้นยากกว่าวงจรทั่วไปที่มีฟอยล์ทองแดง 2OZ

โครงสร้างคล้ายกับ PCB มาตรฐาน แต่เกี่ยวข้องกับกระบวนการชุบและกัดแบบพิเศษ

• ชั้นทองแดง: "เส้นเลือด" ของบอร์ดนั้นสูงและกว้างกว่ามาก ความหนาของทองแดงแตกต่างกันไปตั้งแต่ 3 Oz ถึง 20 Oz ในบางกรณีพิเศษ ความหนาของทองแดงชั้นในสูงสุดคือ 10 OZ ในขณะที่ความหนาของชั้นนอกอาจสูงถึง 20 OZ
• วัสดุฐาน: การสร้าง PCB ทองแดงหนาขึ้นอยู่กับวัสดุฐานอย่างหมดจด เช่น FR4 หรือ Halogen free หรือ Rogers หรือ Aluminium หรือในบางกรณีมีการใช้วัสดุฐานแบบไฮบริด โดยปกติ FR4 จะเป็นวัสดุ Middle Tg และ High Tg
• จำนวนชั้น: จำนวนชั้น PCB ทองแดงหนามีตั้งแต่ 2 ถึง 20 ชั้นขึ้นอยู่กับการผลิต
• ความหนาของบอร์ด: ความหนาของบอร์ดมีตั้งแต่ 1.6 มม. ถึง 5.0 มม.
• รูทะลุเคลือบหนา (PTH): รูที่เชื่อมต่อชั้นต่างๆ เสริมด้วยทองแดงหนาเพื่อนำกระแสไฟฟ้าสูงโดยไม่ร้อนเกินไป โดยปกติจะต้องมีความหนาของทองแดงรูขั้นต่ำ 25um แม้กระทั่งความหนาของทองแดงเคลือบรู 38um หรือ 50um เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพ
• แกน: มักใช้ FR-4 ที่มีวัสดุ Middle TG หรือ high TG หรือวัสดุแกนโลหะเพื่อรองรับน้ำหนักและความร้อนที่เพิ่มขึ้น 
• ชั้นไดอิเล็กทริก: พรีเพร็ก 2 ชิ้นขั้นต่ำสำหรับ PCB ทองแดงหนา หากต้องการกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าสูง จะต้องใช้พรีเพร็ก 3 ชิ้นในแกน
• ผิวสำเร็จ: ผิวสำเร็จ PCB จะเป็น OSP, HASL, HASL Lead-Free (HASL LF/ ROHS), Tin, Immersion gold (Au), Immersion Silver (Ag), ENIG, ENPIG ตามมาตรฐาน และบอร์ดบางรุ่นยังใช้ Golden finger + HASL, ENIG + OSP, OSP + Golden finger เพื่อการนำไฟฟ้าที่ดีขึ้นบนพื้นผิวเนื่องจากกระแสไฟฟ้าจำนวนมากต้องสัมผัสกับขั้วต่อของส่วนประกอบภายนอก

ทองแดงหนามีข้อดีสามประการสำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์: 

การผลิต PCB ทองแดงหนานั้นท้าทายกว่าบอร์ดมาตรฐานอย่างมาก เนื่องจากทองแดงนั้น "หนา" กระบวนการทางเคมีแบบดั้งเดิมจึงสามารถทำลายร่องรอยได้อย่างง่ายดาย

นี่คือข้อกำหนดและเทคนิคด้านเทคโนโลยีการผลิตที่สำคัญ:

1. เนื่องจากร่องรอยทองแดงหนามาก ฟันทองแดงระหว่างร่องรอยจึงลึกกว่า
2. การไหลของเรซินสูง: จำเป็นต้องใช้ "Prepreg" (ชั้นยึดติด) แบบพิเศษที่มีปริมาณเรซินสูงเพื่อเติมช่องว่างเหล่านี้ให้เต็ม
3. การป้องกันช่องว่าง: หากเรซินไม่เติมทุกช่องว่าง จะเกิดฟองอากาศ (ช่องว่าง) ภายใต้พลังงานสูง ฟองอากาศเหล่านี้สามารถขยายตัวและทำให้บอร์ดระเบิดหรือหลุดลอกได้
4. แรงดัน/อุณหภูมิที่สูงขึ้น: เครื่องอัดเคลือบต้องทำงานที่การตั้งค่าพารามิเตอร์ที่สูงขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่า "ทองแดงหนา" จมลงในพื้นผิวอย่างสม่ำเสมอ

การเจาะผ่าน PCB มาตรฐานนั้นเหมือนกับการเจาะผ่านพลาสติก การเจาะบอร์ดทองแดงหนานั้นเหมือนกับการเจาะผ่านแผ่นโลหะ

1. อายุการใช้งานของดอกสว่าน: ทองแดงนั้นนุ่มและ "เหนียว" มันสร้างความร้อนมหาศาล ซึ่งทำให้ดอกสว่านทื่ออย่างรวดเร็ว ผู้ผลิตต้องเปลี่ยนดอกสว่านบ่อยขึ้นมาก (เช่น ทุกๆ 10-20 รู เทียบกับหลายร้อยรู)
2. การเจาะแบบ Pecking: รูขนาดใหญ่มักต้องใช้ "pecking"—เจาะเล็กน้อย ถอยกลับเพื่อเคลียร์ "เศษ" ทองแดง และเจาะอีกครั้งเพื่อป้องกันไม่ให้ดอกสว่านหัก

การกัดแบบมาตรฐานนั้นเหมือนกับการพ่นสีบนลายฉลุ สำหรับทองแดงหนา มันเหมือนกับการแกะสลักแคนยอนลึก

1. การกัดแบบ Differential & Step Plating: แทนที่จะใช้การแช่สารเคมีนานๆ ผู้ผลิตใช้การชุบและการกัดหลายรอบ ซึ่งจะช่วยป้องกันการกัดใต้ (ที่สารเคมีกัดกินก้นร่องรอย ทำให้ไม่เสถียร)
2. Trace Profile Control: เพื่อให้ได้ผนังด้านข้างตรง ระบบการกัดความเร็วสูงถูกนำมาใช้เพื่อให้แน่ใจว่าร่องรอยสุดท้ายเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้ามากกว่ารูปร่าง "คางหมู" หรือ "เห็ด"

หน้ากากบัดกรีชั้นเดียวมาตรฐานบางเกินไปที่จะครอบคลุม "หน้าผา" ของร่องรอยทองแดงหนา

1. การเคลือบหลายชั้น: โดยปกติจะต้องใช้หน้ากากบัดกรีสองครั้งเพื่อให้แน่ใจว่าพื้นผิวบอร์ดครอบคลุมหน้ากากบัดกรีที่หนากว่าเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพ 
2. การพ่นด้วยไฟฟ้าสถิต: วิธีนี้มักเป็นที่ต้องการมากกว่าการพิมพ์สกรีนเนื่องจากช่วยให้มั่นใจได้ว่าหมึกจะพันรอบขอบแนวตั้งที่คมชัดของร่องรอยทองแดงหนา

เพื่อให้แน่ใจว่าโรงงานสามารถสร้างบอร์ดได้จริง นักออกแบบต้องปฏิบัติตามกฎที่เข้มงวดกว่า:

คุณจะพบ PCB ทองแดงหนาในสภาพแวดล้อมที่ "ความล้มเหลวไม่ใช่ทางเลือก" และความต้องการพลังงานสูง:

• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง: อินเวอร์เตอร์, คอนเวอร์เตอร์ และแหล่งจ่ายไฟ หม้อแปลงแบบ Planar, ระบบขยายสัญญาณ
• ยานยนต์: ระบบชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า (EV) และโมดูลจ่ายไฟ
• พลังงานหมุนเวียน: ตัวควบคุมแผงโซลาร์เซลล์และระบบพลังงานกังหันลม
• อุตสาหกรรม: อุปกรณ์เชื่อม, ตัวควบคุมเครื่องจักรกลหนัก และทราน
• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางการแพทย์: อุปกรณ์ทางการแพทย์พิเศษ เช่น การผ่าตัดด้วยเลเซอร์หรือเครื่องจักรหุ่นยนต์ อุปกรณ์ถ่ายภาพ เช่น เครื่องสแกน, เอ็กซ์เรย์ ฯลฯ
• การทหารและการบินและอวกาศ: อุปกรณ์สื่อสารไร้สาย ดาวเทียม และอุปกรณ์เรดาร์
• อุปกรณ์อุตสาหกรรม: อุปกรณ์อุตสาหกรรมใช้ PCB ทองแดงหนาซึ่งสามารถใช้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงเนื่องจากทนทานต่อการกัดกร่อนของสารเคมีหลายชนิด