载流铜块(添加汇流排)技术,作为PCB板上应用的一种方法,主要作用是提升散热效能和降低板层厚度。通过在PCB板中加入铜块,该技术显著增强了板的热传导和散热能力,为解决大功率电子元件的散热问题提供了有效的手段。
PCB焊接铜条(汇流排)
具体而言,载流铜块系指在PCB板上嵌入或添加的专门设计的铜质组件,这些组件的尺寸通常较小,并可能经过黄铜或镍的镀层处理,旨在增强其导电效能与散热性能。此外,载流铜块亦包括在PCB板内部埋置铜块的设计,此举旨在优化整体散热效果,尤其适用于高频高速电路板的应用场景。
从技术层面审视,载流铜块所展现的优越性显著,具体涵盖但不限于:显著提升散热效能、有效缩减PCB板材厚度、以及大幅度降低高频材料成本等方面。这些技术上的显著优势,使得载流铜块成为应对大功率电子元件散热挑战的一种高效解决方案。同时,在PCB设计领域,它亦能助力实现更优的电迁移性能与焊接品质,从而推动整体设计水平的提升。
载流铜块(汇流排)的作用
在PCB设计领域,载流铜块的运用主要旨在增强电路板的电流承载能力,这对于保障电路板的稳定运行和可靠性具有关键作用。
PhySim ET添加铜块(汇流排)前后温度分布结果对比
增加载流面积:通过提升铜箔的厚度或扩展导线的宽度,可以有效增强PCB的电流承载能力。铜的导电性能使得增加的铜材料能够承受更高的电流,从而有助于降低因电流过载所导致的热损伤或电阻问题。
优化走线设计:优化走线设计适当的走线布局对于提升电路的载流性能具有同等的重要性。例如,通过精确控制走线的宽度与间距,可以有效地缓解电流的集中,减少局部区域的过热现象,进而增强整个电路板的载流性能。
使用高功率PCB技术:针对大功率PCB,在需承载大电流的应用场景下,采用重铜材质制作的印刷电路板展现出卓越的载流性能。此类PCB设计特点在于其铜层厚度显著增加,旨在有效支撑并传导更高的电流密度,确保电路运行的稳定与高效。
去除阻焊层以增加铜厚度:在特定情形下,设计人员或许会采取去除PCB表面阻焊层的措施,目的是显露下方的铜质材料。随后,通过增补额外的焊料以增加铜质的厚度。此做法旨在减少PCB中承载电流组件的整体电阻值,进而提升其电流承载能力。
考虑铜箔的厚度和宽度:在进行PCB叠层设计时,必须确保铜箔厚度的平衡性,以满足不同层次(例如电源/地平面层和信号层)的电流承载能力需求。这涉及根据所需的电流承载能力来精准选择铜箔的厚度及走线宽度,以确保设计的可靠性和性能。
解决过孔开路问题:在PCB设计领域,过孔开路问题常见,对PCB的正常运作构成影响。通过精确控制铜箔厚度和精心设计走线,可以有效预防该问题,保障PCB的稳定性和性能。
经案例分析与研究结果表明,载流铜块在PCB设计领域具有广泛的应用,其影响覆盖了材料选择、布线布局以及制造工艺等多个方面。
焊接铜块对大功率器件的散热性能的影响
在评估载流铜块对大功率电子元件散热效能的影响时,首要任务是深入了解铜基板的热传导特性及其在散热机制中的核心作用。铜基板凭借其卓越的载流能力和较高的导热系数,在散热领域彰显出显著的优势。鉴于铜的导热系数是铝的两倍,故在大功率电子元件中,选用铜块作为散热材料,可显著提升其散热效能。
在实际应用中,铜块不仅用于直接散热,还能与铝等其他材料结合使用,以提升散热效能。例如,通过在铝散热片底部与铜块之间使用高性能导热介质,可以实现与铜铝焊接相似的散热效果。此外,铜基板也可以加工成具有金属化孔的结构,有助于提升其散热性能。
针对大功率电子元件,合理选择散热器同样至关重要。首先,必须明确需散热电力电子器件的具体工作参数、操作环境、尺寸规格及安装方法。其次,进行散热器的选取时,应确保其底板尺寸稍大于元器件的安装面,以便为安装过程提供充足的空间,进而实现高效的散热效果。
评估载流铜块对大功率电子元件散热性能的具体影响时,应考虑以下几个方面:铜基板的导热性能、铜块与其他材料结合使用的散热效果、以及散热器的选择和设计。
PhySim ET案例:两个PCB单板通过汇流排(铜块)连接
载流铜块的制造过程和技术要求有哪些?
载流铜块的制造过程和技术要求主要包括选择合适厚度的铜箔、采用适当的沉积工艺以避免铜团聚和不连续,以及确保有良好的散热性能来支持整个制造过程。
铜箔的选择:为确保铜基板具备较高的载流能力,需采用较厚的铜箔。鉴于铜基板线路层对载流能力有较高要求,故应选择厚度适宜的铜箔,其厚度范围通常在35μm至280μm之间。此表明,在制造载流铜块的过程中,铜箔的厚度是一项至关重要的技术参数。
沉积工艺:在纳米集成电路的制造流程中,铜的沉积环节占据着举足轻重的地位。据此而言,铜的沉积过程需格外注重防止铜的团聚现象,因为不连续的铜薄膜在电镀时,其载流性能将显著下降。另外,为确保沉积过程的稳定性与效率,晶圆的底座必须具备出色的散热性能。
散热性能:如前所述,晶圆底座必须拥有卓越的散热性能,以确保在铜沉积过程中,能够有效防止因过热而对铜薄膜的质量与性能产生的不利影响。
PhySim ET添加汇流排(铜块)的3D模型图
与其他PCB散热技术相比有何优势?
热传导能力强:铜块的导热系数显著高于PCB介质层,因此能够高效地将功率器件产生的热量传递至PCB,并通过散热器有效散发。鉴于其卓越的高导热性能,铜块极为适宜应用于大功率电子元器件的散热领域。
节省空间:鉴于铜块能够内置于基板之中,此设计得以在不扩大板面面积的前提下,有效提升散热效能。
PhySim ET添加异形汇流排(铜块)布局3D示意图
PhySim独家支持在PCB上添加汇流排(铜块)进行仿真
作为国内的多物理场商用解决方案服务商,芯瑞微(上海)电子科技有限公司的PhySim ML仿真平台独家支持在PCB上添加多类汇流条进行仿真。