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PCB技術

PCB技術 - 銅PCBの設計

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PCB技術 - 銅PCBの設計

銅PCBの設計

2021-08-26
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Author:Belle

プリント基板によく使われる放熱設計には、一般的に高密度放熱フィン、金属ベース回路基板または回路基板が溶接された金属基板などがあり、高密度放熱板の放熱作用は限られているだけでなく、ドリル空間を浪費している上、金属ベース回路基板または回路基板が溶接された金属基板設計には、金属材料の消費量が大きく、体積が大きく、構造設計の制約があり、コストが低いなどの欠点がある。埋め込み式銅PCBはこのような環境で発生したもので、埋め込み式銅ブロックとは、PCBに局所的または埋め込み式銅を埋め込み、発熱素子を銅ブロックの頂部に直接取り付け、銅を利用して熱伝導率の高い熱を迅速に放出することである。埋め込み式銅PCBは良好な放熱作用を果たすだけでなく、板上空間を節約することができ、近年ますます多くのデザイナーに愛用されている。


現在、PCBの放熱問題を解決する方法は多く、例えば、密集放熱孔設計、厚い銅箔回路、金属基(芯)板構造、埋め込み式銅ブロック設計、銅基ボス設計、高熱伝導材料などがある。


金属銅ブロックを回路基板に直接埋め込むことは放熱問題を解決する有効な方法の一つである。しかし、従来の製造技術は銅ブロックと基板の結合力不足、耐熱性が悪く、オーバーフローゴムの除去が困難で、製品の合格率が低いなどの問題があり、埋め込み型銅ブロックPCB技術成果の応用と普及を制約している。したがって、先行技術はさらに改善される必要がある。


「密集、薄さ、平坦さ」の特徴に対して、信号伝送電力はますます高くなり、信号完全性に対する要求もますます高くなっている。現在、PCB市場には放熱設計を持つ銅基板とアルミニウム基板が登場しているが、大きな銅ブロック設計は多層高周波マイクロ波回路を作製するための信号完全性の要求を満たすことができない、しかし、良好な寸法設計を有する銅ブロックを直接プレートに埋め込むことは、上記の問題を良好に解決することができる:

1)放熱能力が強く、放電管がPCB板に放熱される問題を解決できる、


2)無線高周波マイクロ波PCBの作成に適し、信号伝送に対する影響が小さい、


現在、当社は4層と6層の埋設銅ブロックを量産しており、最小銅ブロックのサイズは2 mm×2 mmに設計されている。


マイクロ波PCBの放熱問題は、電子業界が注目している問題の一つである。放熱経路と熱発生を短縮しながら、RF(無線周波数)層の誘電体厚を減少させ、銅箔の表面粗さを低下させる方法。主な方法は、マイクロ波基板の熱伝導を技術的に改善することである。係数、密集放熱孔または局部厚銅めっき層またはマイクロ波板厚銅、局部埋設放熱銅ブロック。既存の成熟したマイクロ波パネルに加えて、通常は後者の2つの設計案が採用されている。


銅PCB

せきそうこうぞう

埋め込み銅ブロックPCBは、積層構造から2つの種類に概括することができる:第1の種類は、FR 4(エポキシ樹脂)材料中の埋め込み銅ブロックの3層または多層板構造(図4)である。2つ目はFR 4コアプレートと高周波材料の混合圧力多層板構造に銅ブロックを埋め込むことである


FR 4コアプレートとプリプレグの埋銅領域に埋銅溝をミリングし、銅ブロックを褐色化して圧着し、銅ブロックとFR 4コアディスクを結合させる。高周波材料の局部混圧埋込銅ブロックPCBの加工方法は、まず内層コアプレートとプリプレグ埋込銅ブロック混圧領域内で埋込銅溝と局部混圧溝をミリングし、その後、銅ブロックを積層加熱する。これを溝に埋め込み、銅ブロックをFR 4基板と高周波基板と混合して放熱機能を実現するために一緒に圧着します。


埋立銅塊の製造方法

(1)銅ブロックと板材(または混合圧力領域)のミリング溝寸法の一致:銅ブロックがミリング溝に配置され、銅ブロックが緩みすぎたりきつすぎたりして、プレスと充填の品質と接着力に影響を与える。


(2)銅ブロックと板(または混合圧力領域)の平面度制御:プレス時、銅ブロックとFR-4芯板(または組み合わせ圧力領域)の平面度制御が困難であるため、銅ブロックとパネルの平面度を確保する必要がある。度制御は±0.075 mm以内である。


(3)銅ブロック上の残留糊は除去しにくい:プレス中に銅ブロックと板材との隙間から溢れ出た樹脂は銅ブロック上に残留した糊を除去しにくく、製品の信頼性に影響を与える。


(4)銅ブロックと回路基板(または混合圧力領域)の信頼性:プレス過程において、銅ブロックとFR−4コア基板(または複合圧力領域)との間に一定の高さ差が存在し、これにより銅ブロックと回路基板との接続が充填されやすくなる。接着剤の不足、孔、亀裂、層状化などの問題。


電子業界の急速な発展に伴い、銅PCBは高電力密度回路基板の放熱問題を解決する有効な解決策として、業界の重要な技術の一つになりつつある。将来を展望すると、電子製品がより小さく、より薄く、より高性能な方向に発展するにつれて、この回路基板は電子機器の安定した動作を確保し、使用寿命を延長する上でより重要な役割を果たすだろう。