云策略 PCB 厚铜板制造工艺详解-捷配PCB科普_基材_铜箔_线路

在新能源汽车的充电桩里，有一种特殊的 PCB 板，它上面的铜线路比普通 PCB 厚好几倍，能轻松承载几十甚至上百安培的大电流云策略，这就是 PCB 厚铜板。它就像电路中的 “电力高速公路”，凭借厚实的铜层，在传输大电流时不会过热，为高功率电子设备提供稳定的电力支持。厚铜板的制造工艺比普通 PCB 复杂得多，每一步都要兼顾 “厚度” 和 “性能” 的平衡。

什么是 PCB 厚铜板？厚在哪里？

PCB 厚铜板的核心特征是铜层厚度远超普通 PCB。普通 PCB 的铜箔厚度通常在 18-35μm（1μm=0.001mm），而厚铜板的铜层厚度一般在 70μm 以上，甚至能达到 500μm（半毫米厚）。这些增厚的铜层主要分布在电源线路、接地平面和大电流接口处，就像电路中的 “主干道”，能减少电流传输时的损耗。

从结构上看，厚铜板有两种常见形式：一种是 “整体厚铜”，即 PCB 的整个铜层都比较厚；另一种是 “局部厚铜”，只有特定的大电流线路采用厚铜，其他信号线路仍用普通厚度铜箔。某新能源汽车的电机控制器 PCB 就采用局部厚铜设计，功率线路用 105μm 厚铜，信号线路用 35μm 铜箔，既满足了大流需求，又控制了成本。

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厚铜板的 “厚” 不仅是简单增加铜层，更要保证铜层的均匀性和结合力。如果铜层厚薄不均，电流通过时会在较薄处产生局部高温，可能导致 PCB 烧毁；而铜层与基材结合不牢，则可能在冷热循环中脱落，造成电路断路。

厚铜板的基材：要 “扛住” 厚重的铜层

制造厚铜板的基材和普通 PCB 不同，需要更强的承载能力。普通 PCB 常用的 FR-4 基材（玻璃纤维环氧树脂）虽然绝缘性好，但在承载厚铜层时可能出现分层。因此，厚铜板常选用改性 FR-4 或聚酰亚胺（PI）基材，这些材料的耐热性和机械强度更高，能承受厚铜层的重量和热应力。

基材的厚度也需要匹配铜层厚度。例如，105μm 厚的铜层通常搭配 0.2-0.3mm 厚的基材，确保整体结构稳定。某 PCB 厂的测试显示，用 0.25mm 厚的改性 FR-4 基材搭配 105μm 厚铜，经过 1000 次温度循环（-40℃至 125℃）后，基材与铜层的剥离强度仍保持在 1.2N/mm 以上，远高于普通基材的 0.8N/mm。

此外，基材表面的处理也很关键。为了让铜层与基材结合更牢固，会在基材表面进行 “粗化处理”，形成微小的凹凸结构，就像给墙面刷腻子增加附着力。粗化后的基材表面粗糙度（Ra）通常控制在 1-3μm，既能增强结合力，又不会影响铜层的平整度。

厚铜板制造的四大关键工艺：比普通 PCB 多几道 “难关”

厚铜箔的压合：让铜与基材 “粘得牢”

制造厚铜板的第一步是将厚铜箔与基材压合。普通 PCB 的铜箔较薄云策略，容易与基材贴合，而厚铜箔（尤其是 100μm 以上的）质地较硬，压合时容易出现气泡或贴合不实。解决这个问题的关键是控制压合温度、压力和时间。

压合时，温度会从室温逐步升到 180℃，压力保持在 2-3MPa，持续 60-90 分钟。这个过程中，基材中的树脂会融化流动，填满铜箔与基材之间的缝隙，冷却后形成牢固的结合。某 PCB 厂通过优化压合曲线（缓慢升温至 120℃保温 20 分钟，再升温至 180℃），将厚铜箔的压合气泡率从 5% 降至 0.5%。

对于超厚铜箔（200μm 以上），还会采用 “分步压合” 工艺：先将铜箔预压到半固化的基材上，去除空气，再进行全压合。这种方法能有效避免厚铜箔边缘因压力不均产生的虚接。

线路蚀刻：“雕刻” 厚铜更考验精度

厚铜板的线路蚀刻比普通 PCB 难得多。普通 PCB 的铜箔薄，蚀刻液很快就能穿透；而厚铜板的铜层厚，蚀刻时间长，容易出现 “侧蚀”（蚀刻液向线路两侧腐蚀），导致线路变细或边缘不平整。

为了精准蚀刻厚铜，工厂会采用 “多次蚀刻” 工艺：先进行第一次蚀刻，去除大部分多余铜层；然后检查线路宽度，调整蚀刻参数后进行第二次蚀刻，直到达到设计尺寸。某 PCB 厂蚀刻 105μm 厚的铜层时，分两次蚀刻（每次蚀刻约 50μm），侧蚀量控制在 10μm 以内，线路宽度误差不超过 ±5%。

蚀刻液的选择也有讲究。厚铜板常用酸性氯化铜蚀刻液，它的蚀刻速度快且稳定性好。在蚀刻 105μm 厚铜时，蚀刻液浓度会提高到 250g/L，温度控制在 55℃，蚀刻速度能达到 15μm/min，总蚀刻时间约 7 分钟，比普通 PCB 的蚀刻时间（3 分钟）长一倍多。

电镀增厚：让铜层 “长” 到需要的厚度

有些厚铜板不是直接用厚铜箔压合，而是通过电镀让铜层 “长” 厚。这种方法先在基材上覆盖一层薄铜箔（18-35μm），然后通过电镀在需要增厚的区域沉积铜，直到达到目标厚度。就像给线路 “镀铜增重”，既能精准控制增厚区域，又能减少材料浪费。

电镀增厚的关键是控制电流密度。电流密度过低，铜层生长慢且不均匀；过高则会导致铜层粗糙，甚至出现针孔。电镀 105μm 厚的铜层时，电流密度通常控制在 2-3A/dm²，电镀时间约 60 分钟。某 PCB 厂采用 “脉冲电镀” 技术（电流大小周期性变化），让铜层结晶更细密，表面粗糙度（Ra）从普通直流电镀的 2μm 降至 0.8μm。

电镀后的铜层还需要进行 “退火处理”，在 150℃的温度下加热 30 分钟，消除电镀过程中产生的内应力，避免铜层在后续加工中开裂。

边缘处理：防止厚铜 “扎破” 绝缘层

厚铜板的铜层较厚，线路边缘如果处理不当，会像刀片一样在弯曲或振动时 “扎破” 表面的绝缘层（阻焊膜），导致短路。因此，厚铜板必须进行 “边缘倒圆” 处理，将线路边缘的直角磨成半径 0.1-0.2mm 的圆角。

厚铜板的质量控制：大电流下的 “安全检测”

厚铜板的质量检测比普通 PCB 更严格，因为它直接关系到设备的用电安全。主要检测项目包括：

铜层厚度与均匀性

用 X 射线测厚仪检测铜层厚度，每 10cm² 至少测一个点，厚度偏差不能超过 ±10%。例如 105μm 厚的铜层，实际厚度需在 95-115μm 之间。某充电桩 PCB 的抽检显示，采用电镀增厚的铜层均匀性更好，偏差仅 ±5%，而直接压合的厚铜箔偏差约 ±8%。

结合力测试

通过 “剥离测试” 检查铜层与基材的结合力，用专用工具将铜层从基材上剥离，测量所需的力。厚铜板的结合力需≥1N/mm，比普通 PCB 的 0.7N/mm 更高。某汽车 PCB 经 1000 次温度循环后，结合力仍保持在 1.1N/mm，满足车规要求。

载流能力测试

这是厚铜板特有的检测项目，模拟实际工作条件，在厚铜线路中通入大电流（如 50A），监测线路温度。根据标准，温度升高不能超过 40℃（环境温度 25℃时，线路温度≤65℃）。某电机控制器 PCB 的厚铜线路在 50A 电流下，温度仅升高 30℃，远低于标准要求。

热冲击测试