厚銅電源回路基板の構造は? その利点とは?

2023年11月21日 17:11

ますます多くのパワーエレクトロニクスが、PCB 業界のトレンドである厚銅や極厚銅の PCB を利用しています。

市場に出回っているほとんどの PCB は、低電圧電流の電源アプリケーション用に製造されており、その銅配列は 1 オンスから 3 オンスの厚さの銅で構成されています。厚い銅回路では、multilayer pcb fabrication銅の厚さは1平方フィートあたり4オンスから20オンスになります。また、銅の厚さが 20 オンス/平方フィートを超え、200 オンス/平方フィートになることもあり、これは極端な銅と呼ばれます。ここでは主に厚銅に焦点を当てます。

厚い銅回路を作ることは、回路基板設計に以下のような発展的な利点をもたらします。

熱ひずみに対する抵抗が増す。電流容量の増加。コネクタや PTH ホールの機械的強度の向上。エキゾチックな材料を使うことで、回路に不具合を起こすことなく、その潜在能力(つまり高温)をフルに発揮できる。 1 oz vs 2 oz Copper同じ回路層に複数の銅厚を組み合わせることにより、製品サイズを縮小。厚い銅メッキのスルーホールは、基板を通して大電流を流し、外部ヒートシンクに熱を伝えやすくします。基板ヒートシンクは基板表面に直接メッキされ、最大120オンスの銅フラットを使用します。オンボード高出力密度平面トランス。

厚銅回路構造

標準的なプリント回路基板は、両面であれ多層であれ、銅のエッチングとメッキの組み合わせで製造されます。回路層は薄い銅箔(通常 0.5 oz/ft2 から 2 oz/ft2)から始まり、エッチングで不要な銅を取り除き、メッキによって銅の厚みを増し、平面、配線、パッド、メッキされたスルーホールになります。すべての回路層はエポキシ基板(FR4 やポリイミドなど)を使って完全なパッケージにラミネートされます。

厚い銅回路を使う基板も、高速/ステップめっきやディファレンシャル・エッチングのような特殊なエッチングやめっき技術を使うとはいえ、まったく同じ方法で製造されます。歴史的に、厚い銅の特徴は、厚い銅で覆われたボード材をエッチングすることで完全に形成されましたが、その結果、トレースの側壁が不均一になり、許容できないほど弱くなりました。メッキ技術の進歩により、メッキとエッチングの組み合わせで厚い銅を形成することができるようになり、サイドウォールがまっすぐになり、アンダーカットも無視できるようになりました。

厚い銅メッキ回路により、基板メーカーは銅メッキの穴やサイドウォールの厚みを増やすことができるようになりました。厚い銅線とパワーリンクとして知られる標準的な機能をひとつの基板に混在させることができるようになりました。多くの場合、大電流・大電力回路とその制御回路は別々の基板で製造されます。広範な銅メッキにより、大電流回路と制御回路の統合が可能になり、高密度でシンプルな基板構成が可能になります。