厚銅PCB應用協助電動車性能轉型

厚銅PCB技術對於強電系統至關重要。新能源汽車使用這些PCB解決方案來滿足更高的功率需求，並有助於車輛始終保持良好運作。電池系統、配電系統和先進的控制器需要處理強電流，同時也需要良好的散熱性能和可靠性。在過去五年中，越來越多的人希望在汽車中使用厚銅PCB，這是因為電動車和新能源汽車越來越受歡迎。

方面	證據摘要
市場成長（2019-2024）	厚銅PCB市場穩定成長，這是因為越來越多的人購買電動車和汽車。
2023年市場規模	1.59 年市場規模約 2023 億美元。另一份報告稱，市場規模約為 1.2 億美元。
2032年預計市場規模	市場規模可能達2.1億美元至2.5億美元之間。
年均複合成長率（2024-2032）	市場每年可能成長約5.16%至6.5%。
關鍵市場驅動因素	越來越多的人正在購買電動車。這些汽車需要厚重的銅PCB來支撐強大的電子系統。
汽車細分市場份額	2023年，汽車佔據了最大的市場。這得歸功於電動車和自動駕駛汽車。
其他驅動程序	人們希望 PCB 能夠運作良好、保持低溫並且能夠在惡劣環境下傳輸電力。

關鍵要點

厚銅PCB 銅層較厚。它們比普通PCB承載更大的電流，散熱性能也更好。這使得電動車更安全，也使其性能更佳。
這些 PCB 有助於電池管理和馬達控制，也有助於充電和配電。它們能夠出色地處理高功率和散熱問題。這在惡劣的駕駛條件下至關重要。
厚銅PCB板經久耐用，不易因高溫、震動或潮濕而損壞。這有助於電動車多年穩定運行。
晶片嵌入和銅鑲嵌等先進設計大有好處。它們使PCB更小、更堅固，還能更快散熱。這為電動車的新想法提供了支持。
厚銅PCB成本更高。但它們性能更佳，使用壽命更長。良好的設計和精良的製造工藝有助於降低成本。

性能影響

電流處理

厚銅PCB板有助於電動車承載更大的電流。這些電路板採用厚銅層，每平方英尺至少4盎司（約14克）。有些電路板的銅含量高達200盎司（約10公克）。這使得它們每個通道可承載高達XNUMX安培的電流。大多數普通PCB板只能承載不到XNUMX安培的電流。厚銅降低了電阻，使電流更安全、更有效率。電池管理和馬達控制單元需要如此高的電流。

獨特之處	厚銅PCB	標準電路板
銅厚度	每平方英尺 4 盎司 – 14 盎司	每平方英尺 0.5 盎司 – 2 盎司
載流能力	每通道最高 200 A	通常每通道低於 10 A
熱阻	更低的電阻，更好的散熱	阻力較大，容易產生熱量
機械耐久性	具有較高的耐熱循環和機械應力耐受性	熱/機械應力下耐久性較低

厚銅PCB非常適合電動車。它們能夠承載大量電流，並且在嚴苛的環境下也能出色地工作。

熱管理

熱管理在電動車中至關重要。厚銅PCB因其厚銅層而具有良好的散熱性能。每平方英尺的銅含量可達2盎司到20盎司。這有助於承載更多電流並保持裝置冷卻。諸如散熱孔、銅平面和金屬芯層等特殊技術可以將熱量從部件中導走。這可以防止熱點形成，即使在高負載運轉時也能保持汽車穩定運行。

方面	可衡量的效果/細節
銅厚度	≥4盎司支援40A以上電流，增強電流能力和散熱
導熱係數	金屬芯 PCB：120–180 W/m·K，標準 FR4：0.25–0.35 W/m·K
熱管理技術	使用熱通孔、銅平面、散熱器和金屬芯層
機械穩定性	對稱多層堆疊和高Tg材料減少熱膨脹失配
模擬與測試	CAD 熱模擬和紅外線熱成像驗證散熱

這些特性有助於電路板抵抗高溫，還能確保熱能快速散發。這對於電動車的安全和性能至關重要。

可靠性

可靠性意味著厚重的銅PCB在電動車中能夠持久耐用。這些電路板能夠承受超過1,000次冷熱循環，溫度範圍從-40°C到125°C。它們不會破裂或剝落。它們能夠承受超過10G的強烈震動。即使在潮濕或鹽分較高的環境中也不會生鏽。像ENIG這樣的特殊表面處理製程可以使電路板的使用壽命延長30%。熱感測器會持續監測溫度。這有助於在問題惡化之前解決問題，並將故障率降低一半。

可靠性指標	描述和閾值	與電動車環境和標準的相關性
加速壓力測試	符合 ASTM D149 標準，在滿足 ISO 30 的同時，將驗證成本降低 26262%。	確保安全合規性和成本效益驗證。
熱循環耐久性	可承受從 -1,000°C 到 40°C 的 125 多次循環而不分層。	符合 ISO 26262 ASIL D；將現場故障風險降低 60%。
耐振動	使用剛性基板和 10oz+ 銅平面可承受 6G+ 振動。	確保在惡劣條件下 99.5% 的正常運作時間。
耐腐蝕性能	ENIG 表面可防潮、防化學腐蝕，使用壽命延長 30%。	對於潮濕或鹽霧環境至關重要。
預測性維護	嵌入式熱感測器即時監測結溫。	減少 50% 的停機時間並延長 ECU 的使用壽命。

厚銅PCB非常可靠，有助於電動車長期運作良好。

厚銅PCB基礎知識

定義

厚銅PCB的銅層比一般PCB厚得多。如果一塊印刷電路板每平方英尺的銅含量為3盎司或更多，則稱為厚銅。大多數厚銅PCB每平方英尺的銅含量在3盎司到10盎司之間。一些特殊的電路板的銅含量甚至可能高達200盎司。工程師以每平方英尺盎司為單位來測量銅的厚度。這有助於他們比較不同的印刷電路板。額外的銅含量使PCB能夠承載更大的電流並承受更大的熱量。這使得它非常適合電動車和其他高要求的用途。

厚銅 PCB：每平方英尺含銅 3 盎司或更多
典型範圍：每平方英尺 3 盎司至 10 盎司
極高銅含量：每平方英尺 20 盎司至 200 盎司
銅厚度是定義厚銅PCB的主要方法

注意：沒有嚴格的規定，但大多數專家認為 3 盎司或以上為重銅。

產品特色

厚銅PCB板之所以特殊，是因為它們能夠滿足現代車輛的需求。這些電路板採用厚銅層來承載大電流並散熱。它們也非常堅固，能夠在惡劣的車輛條件下持久耐用。製造商採用特殊方法，例如厚銅圖形蝕刻和間隙填充，以保持電路的堅固。他們還使用防銹薄膜，並在電路板中填充樹脂以防止形成孔洞。

獨特之處	厚銅PCB	傳統PCB
銅厚度	大於70μm，最多40盎司	通常為35–70μm
電流處理	處理高電流而不會過熱	電流容量有限
散熱性	充當散熱器，實現更好的冷卻	冷卻效果較差
製造工藝	需要特殊的蝕刻、間隙填充和堅固的薄膜	標準製造方法
電壓容差	耐高壓，抗燒毀	更低電壓耐受度
惡劣條件下的可靠性	在衝擊、振動和潮濕環境下也能正常運作	在惡劣環境下穩定性較差

厚重的銅質PCB板有助於電動車安全高效運作。其堅固的結構即使在惡劣環境下也能提供強大的動力、更佳的冷卻性能和更長的使用壽命。

厚銅PCB的應用

厚銅PCB在汽車中至關重要。它們在電動車和新能源汽車中被廣泛使用。這些電路板有助於處理高功率工作。它們能夠承載大電流，保持低溫，並且堅固耐用。以下是厚銅PCB在這些車輛中的主要應用方式。

電池管理系統

電池管理系統 (BMS) 用於檢查和控制電動車的電池。這些系統需要使用厚銅 PCB，原因如下：

它們移動大電流，因此電力可以在電池中很好地分佈。
厚銅有助於散熱，因此在充電或使用電池時不會形成熱點。
堅固的電路板可保護 BMS 免受汽車中經常發生的震動和溫度變化的影響。
工程師設計了足夠寬的銅線路徑以容納電流。他們使用多層線路來共享電流，並添加特殊的孔洞和散熱片來幫助散熱。
製造商選擇堅固的材料，使用厚銅，並精心製作電路板以符合汽車規則。

BMS 中的厚銅 PCB 可以安全地承受超過 200A 的電流。
這些電路板浪費的能量更少，並使電池保持冷卻，因此電池使用壽命更長，更安全。
該系統阻力低且不會過熱，因此即使頻繁使用也能運作良好。

採用厚銅PCB的電池管理系統，確保新能源汽車中每個電池單元的安全，並能長時間運作。

電機控制器

馬達控制器是電動汽車馬達系統的主要部件。厚銅PCB是這些高功率裝置的基礎。下表列出了它們的功能：

方面	解釋
電流處理	厚銅 PCB 透過堆疊厚銅可承載超過 1000A 的電流，這是馬達控制器所需要的。
減少寄生電感	在電路板內部堆疊銅可以降低不必要的電感，因此電源可以更好地工作。
設計限制	重銅無法用於微小部件，因此設計師將其與普通銅混合或用於特殊電路板。
熱管理	厚銅有助於散熱，這在大量電流流動時非常重要。
與先進技術的集成	厚銅 PCB 與新型晶片和鑲嵌技術相結合，使電路板更小、更可靠，特別是對於特殊半導體而言。
整體角色	厚銅 PCB 有助於控制馬達控制器中的高功率、熱量和電流。

採用厚銅PCB的馬達控制器能夠出色地控制馬達。即使車輛承受巨大壓力，控制器也能持續工作，這對於所有類型的車輛都至關重要。

充電基礎設施

電動車充電站使用厚銅 PCB 來安全快速地傳輸電力。這些電路板用於快速充電器和車載充電器。

厚銅使電路板能夠承載大量電流，因此充電速度很快且不會產生太多熱量。
良好的熱量控制可以防止系統和電池變得過熱。
堅固的充電板可以承受公共充電點的大量加熱、冷卻和震動。
充電站和汽車充電器使用這些電路板，即使一直使用也能安全可靠地運作。

充電站中的厚銅PCB可幫助新能源汽車快速安全地充電，從而幫助更多人使用電動車。

電源分配單元

配電單元（PDU）控制著車內的電力傳輸。厚銅PCB板以特殊的方式為這些系統提供支援：

厚銅使電流容易流動、熱量容易散發，因此系統可以處理大電流而不會變得太熱。
良好的熱量控制可以防止系統因過熱而故障。
堅固的板材可以承受震動和惡劣的車輛狀況。
電動車中的 PDU 使用這些板將電力傳輸至馬達、逆變器和其他重要零件。

需求	解釋
高電流處理	厚銅 PCB 具有較厚的銅，可輕鬆傳輸大電流。
耐高電壓	當電壓過高時，它們會停止燃燒並產生火花。
增強散熱	他們使用散熱器和特殊孔來保持涼爽並防止過熱。
機械強度	堅固的板材可以處理棘手的汽車電氣位置。
電動汽車動力裝置應用	用於馬達驅動器和逆變器，以良好地移動電力。

採用厚銅PCB的電源分配單元，確保整車電氣系統安全穩定，協助一般車輛及新能源車輛平穩運轉。

厚銅PCB應用於電動車和新能源車的許多零件。它們對於高功率工作、電池維護、馬達控制、充電和電源共享至關重要。這些電路板有助於所有主要係統安全、良好且長時間地運作。

電動車的優勢

功率密度

厚銅PCB 幫助電動車在更小的空間內實現更高的功率輸出。工程師在電路板上鋪設了厚厚的銅層，從而能夠在小面積內容納更多電流路徑。這種設計使系統體積更小，但性能仍然強勁。汽車可以使用更輕、更小的部件，同時仍然能夠獲得更高的能量。這意味著電動車可以行駛更遠，加速更快。這種對空間和能量的智慧利用，使電池和馬達控制器都能更好地工作。

耐久度

厚銅PCB板使電動車電子設備的使用壽命更長。它們能夠承受高溫和多次冷熱循環，並且不會失去其良好的性能。如今，汽車製造商越來越多地使用這些電路板。它們有助於開發新的駕駛系統和電動引擎。其堅固耐用的原因如下：

厚銅層可使更多電流安全流動。
更好的熱量控制可以使零件在頻繁使用時保持涼爽。
高抗電湧能力可確保電路安全。
更小、更強大的電子設備需要更好的熱控制和強度。

這些因素有助於電動車在惡劣環境下運作良好。例如，電池系統可以免受過熱和震動的影響。

安全指引

電動車的安全至關重要。厚銅PCB板能夠提升電源零件的安全性。它們具備強大的電氣、熱和機械性能。厚銅層（厚度從4盎司/平方英尺到20盎司/平方英尺）使其能夠承載大電流。在電池和馬達系統中，它們有時能夠承載超過200安培的電流。這可以防止過熱和電壓下降。良好的熱控制可防止熱點形成，確保零件安全。堅固的銅層有助於電路板抵抗震動和應力，從而降低裂縫或斷裂的可能性。所有這些因素都使電動車更加安全可靠。

先進技術

電源組合板

電源組合板在一塊PCB上使用不同厚度的銅箔。工程師們用它們將強電路和弱電路連接在一起。這種設計意味著更少的佈線和連接器。電動車使用這些電路板可以節省空間和重量。更少的連接也意味著更少的故障可能性。這些電路板同時承載控制訊號和電源線。它們非常適合小型汽車系統。

鑲嵌和嵌入銅

鑲嵌和嵌入銅在許多方面為電動車 PCB 提供幫助：

它們透過減少環路面積來降低電感，從而使系統保持穩定。
較大的銅面積可使更多的電流通過，因此可以實現高功率。
這些設計可以很好地散熱並保持涼爽。
小佈局節省空間並使汽車更輕。
堅固的板材在惡劣環境下使用壽命更長。
簡單的組裝和維修使解決問題變得更容易。
這些功能有助於降低運作和修復系統的成本。

銅鑲嵌是指將大塊銅片嵌入孔洞或PCB板內。這會增加熱質量，從而減緩熱量累積。嵌入的銅片起到散熱器的作用，有助於散熱。匯流條PCB板正是利用這些技巧來連接電池並分享電力。這使得電動車運行更順暢，重量更輕。

晶片嵌入

晶片嵌入技術將功率半導體直接嵌入厚銅PCB板內部。這有助於散熱，使電路板工作更有效率。一些技術使用引線框架散熱，並透過微小的銅填充孔連接到銅層。這取代了傳統的鍵合線。電路板的電阻更小，開關速度更快，尺寸也更小。嵌入晶片的厚銅PCB板可以處理非常高的電流，甚至高達1000安培。這種方法更堅固，因為它消除了鍵合線和DCB陶瓷等薄弱點。測試表明，這些電路板在大溫度變化下仍能耐受超過700,000萬次循環。由於連接器、電纜和冷卻部件更少，系統成本更低。嵌入式分流器等新概念有助於測量電流並控制大電流區域的熱量。晶片嵌入技術有助於電動車利用更多電力並提高性能。

挑戰與解決方案

製造業

製造電動車的厚銅PCB並非易事。工廠需要特殊的化學品和機器來成型厚銅層。這有助於確保銅路徑的尺寸和形狀正確。焊接時，不同的材料可能會膨脹或收縮。這會導致層間分離。為了避免這種情況，工程師使用堅固的基材，並密切注意層壓步驟。更厚的銅和額外的步驟會增加製程成本和耗時。能夠處理超過6盎司銅的工廠並不多，因此公司必須謹慎選擇合作夥伴。

工廠需要先進的工具來塑造厚銅。
如果材料的移動方式不同，焊接可能會導致各層分離。
使用更多的銅意味著成本更高，而且供應商更少。
只有特殊的工廠才能生產非常重的銅板。

良好的規劃和與熟練的合作夥伴的合作可以解決製造這些電路板時遇到的許多問題。

設計權衡

在設計電動車用厚銅PCB時，工程師必須做出選擇。下表列出了他們必須平衡的主要事項：

設計權衡方面	描述/權衡細節	影響/注意事項
銅厚度	較厚的銅可以讓更多的電流通過並降低損耗。	它的成本更高，製造難度也更大，需要精心控制。
基材厚度及材質	較厚的木板和金屬芯有助於隔熱和防震。	較重的板子彎曲較少。必須平衡重量和強度。
熱管理功能	散熱器和冷卻片等額外裝置可使零件保持涼爽。	這些增加了成本並使建築變得更加困難。
可製造性設計 (DFM)	僅在需要的地方使用厚銅可以節省銅。	平衡其運作效果和成本。
符合汽車標準	電路板必須通過嚴格的安全性和可靠性測試。	這使得測試和材料成本更高。
機械耐久性和腐蝕	堅固的材料和表面處理可防止生鏽和損壞。	使電路板使用壽命更長，但增加了設計步驟。
成本與性能	混合材料和銅厚度可以節省成本。	現在必須考慮成本，以後再考慮節省。

成本考慮

厚銅 PCB 比一般電路板成本更高。它們使用更多的銅，製造時間更長，並且需要特殊的工具和熟練的工人。下表和圖表顯示了它們的成本差異：

成本方面	1 盎司銅 PCB（標準）	3盎司銅PCB（厚銅）	成本增加（%）
原材料成本	每平方英尺 0.50 美元	每平方英尺 1.50 美元	〜200％
原型成本（100mm x 100mm，2層）	$50	$80
每單位成本（10,000 單位）	$0.50	$0.80

厚銅 PCB 的成本比普通電路板高出約 30-50%。
價格更高是因為銅更多、製作時間更長、以及使用特殊工具。
一次製作大量電路板時，價格差異會變小。
為了獲得更好的電流、冷卻效果和更長的使用壽命，額外的花費是值得的。

為了省錢，工程師們使用了一些巧妙的技巧：

它們採用圓形墊片形狀，以減輕壓力並防止裂縫。
他們選擇以相同方式膨脹的材料來將各層保持在一起。
他們添加了填充銅的孔以使電路板更加堅固。
它們為高電流和電壓留出足夠的空間來阻止火花。
他們與技術熟練的工廠合作以避免錯誤和浪費。
他們使用電腦程式來尋找熱點並選擇最佳的銅佈局。

這些措施可以延長電路板的使用壽命並減少維修次數，有助於降低成本。

新能源汽車趨勢

自治系統

自動駕駛系統正在改變汽車的運作方式。這些系統使用智慧電子設備讀取感測器、攝影機和雷達的數據。厚銅PCB有助於這些電子設備處理大量的電力和熱量。工程師們使這些電路板堅固耐用，以便快速決策並實現汽車零件之間的快速通訊。高頻PCB幫助汽車利用5G技術相互通訊並與智慧城市系統通訊。這使得汽車能夠快速響應道路變化和交通號誌。電池管理和馬達控制系統使用厚銅PCB，因為它們經久耐用，性能卓越。這能確保車輛安全可靠地運作。

自動駕駛汽車需要強大的電子設備來確保人員安全和汽車的正常運作。

未來的創新

厚銅PCB技術即將迎來更進一步的發展。製造商正在探索新的方法來處理更大的電流，有時甚至超過1000安培，例如透過堆疊銅層。一些電源PCB現在混合使用厚銅和普通銅，以節省空間並提高性能。嵌體PCB技術將大塊銅片嵌入板內，以更快散熱。工程師們也嘗試使用混合板和金屬板來輔助散熱。柔性PCB和剛撓結合PCB的應用越來越廣泛，使得汽車電子設備體積更小、更堅固耐用。人工智慧設計工具有助於優化PCB佈局，簡化製造流程。隨著新能源汽車的變革，這些新理念將有助於提高汽車的安全性、性能和使用壽命。

隨著人們越來越需要，製造商採用更環保的方式並製造更多的主機板。
研究團隊致力於研究新用途，例如 5G、人工智慧和物聯網.
未來的 PCB 將與固態電池和環保材料配合使用。

厚銅技術使電動車性能更佳。如今，PCB 設計採用厚銅來承載更大的電流和熱量。這有助於延長汽車使用壽命並提高安全性。晶片嵌入和嵌銅等新技術使系統體積更小、性能更強。目前，已有超過 10 萬輛電動車採用了這些技術。汽車製造商應該不斷嘗試新方法，使汽車更安全、性能更卓越。

常見問題

厚銅 PCB 與標準 PCB 有何不同？

厚銅 PCB 的銅層較厚。這些厚銅層可以承載更大的電流，也有助於更好地散熱。標準PCB 無法承受那麼大的功率。它們在惡劣環境下工作效果不佳。

為什麼電動車需要厚銅PCB？

電動車使用厚銅PCB來安全地傳輸大量電流。這些電路板有助於控制汽車電子設備的熱量。即使汽車在高負載運轉或惡劣環境下行駛，它們也能確保設備正常運作。

厚銅 PCB 如何提升電動車的安全性？

厚重的銅質PCB有助於防止過熱和電氣故障。其堅固的結構能夠承受震動和碰撞。這可以保護車輛的動力部件，保障人員安全。

厚銅 PCB 比一般 PCB 貴嗎？

印刷電路板類型	相對成本
標準電路板	$
厚銅PCB	$$

厚銅PCB成本更高，因為它們使用了更多銅。它們也需要特殊的工具來製造。更高的價格意味著更好的性能和更長的使用壽命。

厚銅PCB能用於其他產業嗎？

是的。厚銅PCB板用於太陽能、工廠和飛機。任何需要大電流和高強度電路板的系統都可以使用它們。