厚銅PCBの製造は、エンジニアにとって大きな困難を伴います。厚い銅層をエッチングする際に課題が生じ、めっきや積層工程の管理も困難です。銅や真鍮などの金属は高価で扱いが難しいため、適切な材料の選択が不可欠です。厚い銅に穴を開けると、穴が粗くなったりパッドにひびが入ったりする可能性があり、積層工程では接合不良を防ぐための慎重な管理が必要です。厚銅PCBは、高電流と高熱への耐性があるため、パワーエレクトロニクス、自動車、軍事、航空宇宙、グリーンエネルギーなどの用途で広く使用されています。
主要なポイント（要点）
厚銅PCBは銅層が厚く、より多くの電流を流すことができます。耐熱性にも優れており、標準的なPCBよりも長寿命です。
厚手の銅基板の製造は困難です。エッチング、穴あけ、ラミネート、コーティングには特別な注意が必要で、これらの工程には高度な技術が用いられます。
厳格な品質管理は重要です。目視検査、X線検査、電気試験などを用いて検査を行います。これらの検査は欠陥の発見に役立ちます。また、厚銅製のPCBが正常に動作するかどうかも確認します。
厚銅PCBは、パワーエレクトロニクス、自動車、軍事、航空宇宙、再生可能エネルギー、機械など、様々な分野で使用されています。高電力と過酷な条件にも耐えることができます。
慎重なプロセス管理が必要です。適切な材料を使用することで、厚銅PCBの強度が向上し、寿命が長くなります。また、故障やメンテナンスコストも削減されます。
厚銅PCBとは
他社とのちがい
A 重い銅のPCB 銅箔が厚いのが特徴的です。厚銅PCBは3平方フィートあたり105オンス以上の銅箔を使用しているとよく言われます。これは約XNUMXマイクロメートルの厚さです。一般的な銅箔の重量と厚さは、以下の表をご覧ください。
銅の重量（オンス） | 銅の厚さ（μm） |
|---|---|
3オンス以上 | 約105μm |
これらの基板は通常のPCBよりもはるかに多くの電流を流すことができます。また、放熱性も優れており、強度も優れています。厚銅PCB設計は、信頼性と長寿命が求められる用途で使用されます。エンジニアが厚銅PCBを選ぶのは、高電力を処理でき、熱による損傷を受けないからです。
注：厚い銅のPCB層は過熱を防ぎ、電圧降下を低減します。そのため、ハードな作業に最適です。
標準銅基板と厚銅基板
標準PCBと厚銅PCBの最大の違いは、銅の厚さとその動作原理です。標準PCBの銅層は0.5平方フィートあたり2～3オンスです。厚銅PCBの銅層はXNUMXオンスから始まり、さらに厚くなることもあります。以下の表は、それぞれの比較を示しています。
プロパティ | 重い銅のPCB | 標準PCB |
|---|---|---|
銅の厚さ | 3オンス/平方フィート以上 | 0.5～2オンス/平方フィート |
通電容量 | チャネルあたり最大200 A | チャネルあたり10A以下 |
熱放散 | 優れた | 限定的 |
機械的堅牢性 | ハイ | 低くなる |
製造プロセス | 専門的な技術 | 標準プロセス |
代表的なアプリケーション | 電力、自動車、産業 | 家電 |
厚銅PCB技術は、より多くの電流を流し、機器の冷却効果を高めます。ある発電所では、エンジニアが厚銅PCB基板の耐用年数を通常の基板の40倍に延長することを確認しました。これにより、XNUMX年間でメンテナンスコストをXNUMX%削減できました。これらの事実は、多くの産業が過酷な用途に厚銅PCBを使用している理由を物語っています。
製造上の難しさ
エッチングとメッキ
厚銅のプリント基板には、特殊なエッチングとめっき工程が必要です。薄い銅であれば通常のエッチングで対応できますが、厚い銅の場合は異なる方法が必要です。メーカーは、適切な銅厚を得るために、慎重なエッチングと何度もめっきを行います。これらの工程により、基板の製造が困難になり、コストも高くなります。
銅が厚いとエッチングの制御が難しくなります。アンダーカットが発生する可能性が高くなり、銅配線が乱れる可能性があります。
厚い銅の中では化学物質の動きが遅くなるため、エンジニアはミスを防ぐためにプロセスを変更する必要があります。
厚い銅箔のPCBの場合、エッチングやめっきを1回行うだけでは不十分です。何度も繰り返すことで、銅層が適切な基準を満たすようになります。
デザイナーが使う より広いスペースとより大きな列 ショートを阻止し、ボードを正常に動作させます。
ヒント: 銅が 3 オンスを超える場合、メーカーは基板の強度を保つために特殊なエッチングとメッキを使用する必要があります。
ラミネート加工とシーリング
厚手の銅箔を使用したプリント基板のラミネート加工は困難です。銅箔が厚く、層数が多いため、より高い熱と長い硬化時間が必要になります。これにより基板の安定性は向上しますが、同時に問題を引き起こす可能性もあります。
一般的なラミネートおよびシーリングの問題は次のとおりです。
界面剥離: 不良な積層や不適切な材料により層が剥がれます。
層内剥離: 多くの場合、水や熱によるストレスにより、1 つの層が分離します。
表面の剥離: 接着力が弱い、または天候により、表面が膨らんだり剥がれたりします。
内部の剥離: 不良な樹脂または不良な材料による内部の空洞。
微細な剥離: ミスや乱暴な取り扱いによる小さな空洞部分。
主な原因は、熱ストレス、水、不良材料、汚れです。厚い銅は積層時に曲がる可能性があるため、適切な間隔が必要です。層ごとに膨張の度合いが異なると、パッドが剥がれたり、配線に亀裂が生じたり、基板が曲がったりする可能性があります。エンジニアは、これらのリスクを低減するために、間隔の調整、材料のマッチング、耐熱試験などを行っています。
掘削の課題
厚い銅基板の穴あけは難しい作業です。銅が厚いとドリルビットの摩耗が早く、ビットの清掃も困難になります。エンジニアは穴あけ精度を維持するために、ドリルの設定を変更したり、ドリルの使用時間を短縮したり、段階的に穴あけを行ったりします。
厚い銅と粗い箔を使用すると、ドリルビットはすぐに鈍くなります。
潤滑剤は摩擦を減らし、切りくずを除去するのに役立ちます。
内部パッドを取り除いたり大きくしたりすると、銅が剥がれるのを防ぐことができます。
CAM エンジニアリングでは、穴のサイズを正確に保つために穴のサイズを変更します。
これらの手順は、ホールを強く保ち、ミスを減らすのに役立ちます。
はんだマスクとコーティング
厚銅基板にソルダーレジストとコーティングを施すのは、通常の基板よりも困難です。銅が厚いと表面が凹凸になり、均一に塗布するのが困難です。マスクの位置がずれると、銅パッドが見えたり、一部が覆われなかったりして、ショートや錆の原因となる可能性があります。
HASL のような凹凸のある仕上げでは、マスクの厚さが不均一になります。
マスクを装着したり、乾燥させたりする際に気泡、ひび割れ、色の変化が発生し、マスクが弱くなることがあります。
マスクが薄すぎると銅が露出したままになり、厚すぎるとボードの動作や冷却に悪影響を与える可能性があります。
厚い銅基板は仕上げ工程で熱を吸収し、ヒートショックを引き起こします。このヒートショックにより、マスクの剥がれや密着不良が発生する可能性があります。
マスクが適切に機能することを確認するには、スティックテスト、機械チェック、厚さの測定などの品質チェックが必要です。
品質と検査
厚銅基板は複雑な構造のため、厳格な検査が必要です。製造業者は目視、機械検査、X線検査、電気試験、熱写真検査、カッティングボード検査などを用いて内部を検査します。
目視と機械による検査により、表面の間違い、傷、部品の欠落が見つかります。
X 線では、空洞部分、間違った場所にある部品、穴の問題などの内部の問題が明らかになります。
電気テストでは、ショート、オープンスポット、適切な抵抗を探します。
熱画像により、はんだまたは抵抗の問題を示すホットスポットが見つかります。
まな板は内部の詳細を見せますが、まな板を破壊します。
よくある問題としては、メッキ穴、エッジ部分のスペース不足、はんだ接合部の弱さ、銅箔の剥がれ、パッド間の銅箔の剥がれなどが挙げられます。綿密なチェックと管理により、ミスは減少しましたが、厚銅基板の製造は困難であるため、依然としてミスが発生することがあります。
欠陥の種類 | 詳細説明 | 予防戦略 |
|---|---|---|
めっきボイド | メッキ穴に金属が足りない | 清潔に保ち、穴の壁を滑らかにする |
不十分なエッジクリアランス | 端の近くのスペースが狭すぎる | スペースをもっと活用し、デザインをチェックする |
冷間はんだおよび接合欠陥 | 弱い接続 | プロセスをチェックし、より良い材料を使用する |
エッチング関連の銅スライバー | 金属片が線を繋ぐ | パターンを制御し、よく洗う |
露出したパッド間の銅線 | はんだマスクは銅をカバーしません | より良いマスク、より多くのスペースを活用する |
注：使用 機械検査、X線検査、電気検査、そしてまな板を一緒にすると、重い銅の PCB で最も多くの問題が見つかります。
厚銅PCB向けソリューション
高度なテクニック
メーカーは特別な方法で問題を解決します 厚銅PCB製造これらの方法は、ボードの品質と信頼性を高めるのに役立ちます。最適な方法をいくつかご紹介します。
差動エッチング技術は、厚い銅層を丁寧に除去するのに役立ちます。エンジニアはエッチングの工程を調整することで、ラインをきれいで安定した状態に保ちます。
ドリルの設定と工具を改善することで、穴の壁がより滑らかになります。これによりパッドの割れを防ぎ、ボードの強度を維持できます。
ラミネート加工時の熱と圧力を慎重に制御することで、樹脂の流れがスムーズになります。これにより、層がしっかりと密着し、剥がれたり曲がったりするのを防ぎます。
精密な熱処理により、ボード内部の応力が除去されます。これにより、ボードの素材が強固に保たれ、長持ちします。
特殊なはんだ付け材料と方法により、銅を多く使用してもはんだ付けが確実にうまく機能します。
エンジニアはエッチングとラミネーションに新しい機械を導入しています。彼らは高熱と高圧力に耐えられる材料を選び、これらの賢い方法によって、10オンス/平方フィートを超える銅を含む厚銅PCB基板を製造しています。
プロセス制御
厚銅基板の製造においては、綿密な工程管理が非常に重要です。各工程を綿密に管理することで、メーカーはより高品質な基板を製造し、その寿命を延ばすことができます。重要な工程管理手順は以下のとおりです。
エッチング中の化学物質と熱を慎重に制御すると、アンダーカットを防ぎ、ラインを同じサイズに保つことができます。
エッチング係数を監視すると、ボードが適切なサイズを維持し、正常に動作するのに役立ちます。
銅とベースの強力な接着により、層が剥がれたり曲がったりするのを防ぎます。
メッキとエッチングの時間を厳密に監視することで、ミスを減らすことができます。
特別な機械と訓練された作業員が高い品質を維持するのに役立ちます。
基板が熱によってどのように膨張するか、またはんだ付けをどのように処理するかを制御することで、基板を安定させることができます。
ヒント: プロセス制御が優れていると、不良基板が少なくなり、銅の多い PCB 製品が長持ちします。
重量銅 PCB のアプリケーション
電力工学
厚銅基板はパワーエレクトロニクスにおいて非常に重要です。エンジニアは、電源、電気自動車、太陽光発電インバータなどにこれを使用しています。厚い銅は、これらの基板に多くの電流を流し、より優れた耐熱性をもたらします。これにより、デバイスは過熱することなく、高電力で動作することができます。
パワーエレクトロニクスの主な利点は次のとおりです。
部品から熱を逃がすのに優れています。
より多くの電流を安全に流すことができます。
コネクタと穴がより強くなります。
加熱・冷却時の故障率を低減します。例えば、数サイクル後には故障率が32%から1%未満に低下する可能性があります。
ヒートシンクと大型トランスをボード上に直接配置できます。
異なる厚さの銅を使用することで、基板を小型化できます。
これらの要素により、基板の冷却性能が向上し、信頼性も向上します。そのため、電源モジュールや高速コンピューターには、厚手の銅基板が使用されています。
自動車
自動車メーカーは、電気自動車、バッテリーシステム、モーター制御に厚銅製のプリント基板を使用しています。これらの基板は、過酷な環境下で10～12年も耐えなければなりません。高温、低温、水、振動にさらされるため、メーカーは加熱、冷却、耐湿試験を行い、安全性を確認しています。
自動車に厚銅 PCB を使用する主な理由:
時には 200 アンペアを超える高電流が流れます。
熱をうまく逃がし、過熱を防ぎます。
強力な設計により、揺れや衝撃にも耐えます。
ISO 9001:2015 などの厳格な品質規則を満たしています。
自動車業界では、厚手の銅基板を多く使用しています。電気自動車やスマート運転システムの普及に伴い、より多くの基板が必要になります。これらの基板は通常の基板よりも性能が高く、寿命も長くなります。
軍事および航空宇宙
軍事・宇宙システムには、絶対に故障しない基板が必要です。航空機、衛星、飛行ツール、防衛無線機には、厚銅製のプリント基板が使用されています。これらの基板は、大きな電力を供給し、振動や過酷な環境にも耐えなければなりません。
一般的な用途は次のとおりです。
軍用機の電力
衛星および宇宙機器
飛行およびナビゲーションツール
ドローンと軍用ロボット
防衛無線とレーダー
主なニーズは次のとおりです。
大量の電流を流す
熱を逃がすのに優れています
衝撃や揺れに強い
信号を明確かつ安定的に保つ
MIL-STD-461などの軍事規則に準拠
厚銅基板は電力供給層を少なくできるため、設計が簡素化されます。過酷な用途でも長期間使用できるため、重要なミッションに欠かせません。
再生可能エネルギー
太陽光発電システムや風力発電システムでは、高電力を扱うために厚手の銅基板が使用されます。例えば、太陽光発電インバータは50アンペア以上の電流を流す必要がある場合があります。6～8オンスの銅を使用した基板であれば、この用途に適しています。
再生可能エネルギーの主な仕事：
常にたくさんのパワーを持ち歩く
変わりやすい天候でも屋外で快適に作業できる
エネルギーの変化と蓄積を助ける
強く、長く続く
厚銅PCBは、熱、過大電流、ストレスといった問題を解決します。悪天候下でも、太陽光発電システム、風力発電システム、蓄電池システムを安全に稼働させるのに役立ちます。
産業用途
工場では、大電流を流し、熱や振動にも耐えられる基板が必要です。厚銅基板は、電力変換器、モーター制御、鉄道車両、UPS、溶接機などに使用されています。
厚銅PCBを使用した産業機器 | 運用上の利点 |
|---|---|
電力変換器 | より多くの電流を流せる |
モーターコントローラー | 熱の移動が優れている |
太陽光発電コンバータ | より強く、よりタフに |
鉄道牽引システム | 多くの熱サイクルを経ても信頼性が高い |
UPSシステム | 高電流と制御回路を混在可能 |
電力調整器用励磁システム | 大きな電力と熱を処理 |
空調システム | 揺れやストレスに耐える |
ヒューズブロック | 厳しい場所でも安定 |
高出力整流器 | 熱や振動にも耐える |
溶接装置 | 熱を逃がし、強さを保つ |
厚手の銅製PCBは、機械の耐熱性を高め、寿命を延ばします。修理の頻度も少なくなります。頑丈な構造により、振動、熱、そして使用にも耐え、機械の寿命を延ばします。そのため、工場での過酷な作業に最適です。
重い銅基板の製造には、メーカーにとって多くの問題が伴います。エッチング、穴あけ、ラミネーションを非常に慎重に行わなければなりません。工程を変更することで、基板の寿命が長くなります。また、熱による損傷も防ぎます。適切な銅の厚さを選ぶことも重要です。これにより、基板は正常に動作し、強度も維持されます。
厳しい作業でも、これらのボードは安定したパワーを発揮し、荒れた場所でも対応できます。
メーカーを選ぶ際には、認証を確認するのが賢明です。また、他の顧客の声も参考にしましょう。良質な機械を使用し、しっかりとしたサポートを提供しているかを確認しましょう。
FAQ
厚銅 PCB を使用する主な理由は何ですか?
エンジニアは、大電流を流せる厚銅基板を選びます。これらの基板は放熱性にも優れており、過酷な環境でも使用でき、通常の基板よりも長寿命です。厚銅基板は より信頼性の高い 難しい仕事のために。
厚銅 PCB の銅の厚さはどれくらいですか?
厚銅PCBには、3平方フィートあたり105オンス以上の銅が使用されています。これは約XNUMXマイクロメートルの厚さです。標準的なPCBの銅層ははるかに薄いです。
重銅 PCB を最も多く使用する業界は何ですか?
厚銅PCBは、パワーエレクトロニクス、自動車、軍事、航空機、そしてグリーンエネルギーに使用されています。これらの分野では、高電力と高熱に耐えられる強固な基板が求められています。
厚銅 PCB は製造コストが高くなりますか?
はい、厚銅基板は製造コストが高くなります。使用する銅の量が多く、製造方法も特殊です。エッチング、穴あけ、ラミネート加工といった工程が増えるため、価格も高くなります。
メーカーは厚銅 PCB の品質をどのようにチェックするのでしょうか?
メーカーは品質をチェックするためにさまざまな方法を使用します。
ボードを見て
機械を使って間違いをチェックする
X線検査
電気を使ったテスト
これらのチェックは、問題を発見し、ボードが正常であることを確認するのに役立ちます。
