厚铜PCB载流量怎么算？4oz/6oz/8oz对照

到了午后的车间时光, 客户老张把一块8oz厚铜板直接拍打在了台面上, 并且开口问道: “这板子要是通过20A电流的话, 你们到底是敢接还是不敢接呢?

”于是我一边擦着自己手上的东西, 一边翻开了那本已经被翻页翻得起了毛边的载流对照表, 而这种做法其实就是对于厚铜PCB载流能力这种问题所提出的一种非常朴素而且直接的询问方法。

那个所谓的载流量, 它究竟是如何来进行计算的?

ipc-2152这个东西, 它是我们的一个基本的根基。因为这个铜层的厚度是不一样的, 所以那个电流密度的最高上限, 也就是所谓的天花板, 差别也是非常大的。具体的数据摆在那里, 4盎司对应的铜厚大概是127微米, 6盎司对应的厚度大约是190微米, 而8盎司对应的厚度则大约是254微米。

大家可以设想一下这样的场景, 如果我们让它通过10安培的电流, 那么在铜厚是4盎司的情况下, 走线的宽度如果是1毫米的话, 产生的温升幅度就已经接近50摄氏度了；可是当我们把铜厚增加到8盎司, 其他条件包括宽度和电流大小都保持不变的时候, 温度的上升幅度就只有15摄氏度左右。

这就说明了一个非常直接明了的因果关系, 如果我们要让铜厚增加一倍, 那么它的载流能力也几乎是能够增加一倍的。

▎4oz和6oz到底差多少？

差的不仅仅是厚度这一个方面的字面意思。六盎司的铜板在做蚀刻的时候, 线宽的余量会相对更大一些, 这样一来电流密度就能够被调整得更低, 所以在相同规格的情况下走线产生的发热量就会相对少一点。

在这个猎板这边, 四盎司到八盎司这种厚度的铜板已经顺利地完成了量产的流程, 最薄的走线尺寸控制到了零点一五毫米, 而线距也是零点一五毫米, 阻抗的一致性做到了正的百分之五到负的百分之五的范围。

把老张那里那块面积为8盎司的印刷电路板拿来做了测试, 电流让它跑到了20安培, 其中的走线宽度被设定在1.2毫米, 铜箔的厚度也是8盎司水平, 这么一计算下来, 电流密度大概是在每平方毫米17安培, 温度升高的这个值被控制在25摄氏度这个数值所规定的范围之内, 整体状态是相当稳定的。

现在的这个生产过程的能力, 到底可以被支撑到哪一个地步和阶段呢。

讲句大实话, 厚铜技术难就难在蚀刻的均匀性上。铜层越厚，侧向侵蚀的问题就越严重, 线宽偏差越不容易控制得住。咱们现在猎板做的8oz厚铜板, 线宽偏差控制在±8μm以内, 铜厚均匀性要求±5%, 层间对位精度要求±5μm。这些属于出货的硬性指标, 不是口头上的“力争”。

现在大家弄不清楚这个出货标准到底是怎么去卡住的。

每一块板子在发出货仓之前都要经过三个关卡, 第一个关卡是对首件进行所有参数的重新测试, 具体包括线宽、铜厚以及阻抗等情况, 第二个关卡是使用AOI技术对整块板子进行全面扫描, 第三个关卡则是采取抽样检测的方式来进行电测, 且这个抽检标准是不会低于AQL 1.0的, 对于那些厚度达到8oz的厚铜板来说, 因为它们产生的热应力非常大, 所以必须额外增加一道关于翘曲度的检测环节, 只有当翘曲度数值小于等于0.7%的时候才能允许放行, 这些做法从来都不是什么可以随意选择的加分项目, 而是必须严格遵守的底线。

老张把那几块板子给收拾好了, 在临走的时候丢下一句说行话, 表示下批次的六盎司板材也要放在他们这里处理。

紧接着整个车间重新变得安静下来, 只剩下蚀刻液里面的气泡在里面发出滋滋的声响, 这种厚铜载流的事情, 归根结底其实是铜和电流之间进行的一种拉力比赛, 只要提供的铜的量给得足够足, 它就能够回馈给你们足够通量的性能。那本对照表格依然还翻开放在桌面上, 但是边角已经被咖啡渍给弄浑了。