厚铜电路板应用领域的新进展

　　通常将公称厚度为105μm以上的PCB用铜箔统称为厚铜箔。
　　用厚铜箔及超厚铜箔制成的印制电路板可称为"厚铜印制电路板"。
　　厚铜PCB应用领域及需求量在近年得到了迅速的扩大，现已成为具有很好市场发展前景的一类"热门"PCB品种。
　　一、厚铜箔及超厚铜箔
　　通常将公称厚度为105μm及其以上的PCB用铜箔（包括经表面处理后的电解铜箔、压延铜箔），统称为厚铜箔。厚铜箔，国内外PCB及铜箔制造业更习惯以铜箔公称厚度将其具体划分为三个品种，是将等于或大于105μm（≥3oz）～240μm称为厚铜箔；300μm及其以上称为超厚铜箔；600μm及其以上称为超MAX铜箔。厚铜箔（电解铜箔）及超厚铜箔（电解铜箔）的主要产品规格见表1中所列。
　　厚铜箔及超厚铜箔属于一类特殊的PCB用铜箔。它除了具有常规的电解铜箔（或压延铜箔）性能外，它作为大电流基板的导电层或内芯散热金属层还具有特殊的一些性能要求。这些特殊性能要求是要满足来自它的下游产品的应用条件、加工条件等方面。对它的应用性能要求，最突出的表现在厚铜导电电路上能稳定地通过大电流，以及更好散发由负载大电流在基板内产生的高热量的特性。
　　近年，随着厚铜印制电路板应用领域扩大，产销量的提高，使得厚铜箔的产销量有了明显的提高。据统计在2012年，它的产销量已占世界整个电子铜箔产销量的5～6%，即为1.7～2.0万吨/年。
　　世界厚铜箔及超厚铜箔主要生产企业有：古河电工公司、JX日矿日石金属公司、卢森堡电路铜箔有限公司、金居开发铜箔股份有限公司、长春石油化学股份有限公司、中科英华股份有限公司等。推估主要生产厂的世界厚铜箔及超厚铜箔市场占有率（以2012年市场格局情况为计）如图1所示（注：在图1中的日矿金属市场份额包括一部分的压延铜箔）。
　　二、厚铜印制电路板
　　用厚铜箔及超厚铜箔制成的印制电路板可称为"厚铜印制电路板"。它使用的导电材料（铜箔）及基板材料、生产工艺、应用领域都与常规PCB有所差异，因此它属于特殊类PCB。厚铜PCB应用领域及需求量在近年得到了迅速的扩大，现已成为具有很好市场发展前景的一类"热门"PCB品种。
　　厚铜PCB产品新发展，也引伸出一个以它为中心的新产业链（见图2）。它的终端电子产品领域也与常规PCB有所差异。
　　厚铜印制电路板绝大多数为大电流基板。大电流基板主要应用领域是两大领域--电源模块（功率模块）和汽车电子部件。它的主要终端电子产品领域，有的相同于常规PCB（如携带型电子产品、网络用产品、基站设备等），也有的有别于常规PCB领域，如汽车、工业控制、电源模块等。
　　大电流基板与常规印刷电路板在功效上有所差异。常规PCB最初的主要功效，是用于构成传递信号的导线（配线）。随着PCB技术向着HDI板的方向不断发展，这种信号传输导线的线宽演变得越来越微细，导线的厚度（PCB的导电层厚度）也变得越来越薄，铜箔从厚度35微米，到更薄的18μm、12μm，甚至9μm及其更极薄。有大电流通过的、承载功率器件的基板，主要功效是保护电流的承载能力和使电源稳定。这种大电流基板的发展趋势是承载更大的电流、更大的器件发出的热需要散出，因此通过的大电流越来越大，基板所用的铜箔厚度也越来越厚。例如现在制造的大电流基板也将使用210μm厚铜箔成为常规化；再例如代替用于汽车、机器人、功率电源等原用的母线（Busbar）、线束的基板的导体层厚度都已达到400μm～2000μm。
　　采用厚铜箔的PCB例见图3。
　　三、功率电子产品与技术
　　自厚铜印制电路板问世起，PCB的应用领域就跨入了一个新的工业产品领域--功率电子产品。
　　1958年美国GE公司生产了第一只晶闸管，开创了功率半导体器件，产生了功率电子行业。1973年美国西屋公司研究室主任Dr.Newell首次提出功率电子技术概念，并给出了其经典的定义[1]。功率电子又习惯上称为电力电子（PowerElectronics），它是一门包含电工、电子、控制等多个子学科的交叉技术作为支撑的一类产品。功率流经功率电子电路，受电子器件控制。
　　有关文献[2]对功率电子技术与微电子技术的差异做了比较：微电子技术的功能是信息处理，即对小信号的放大、运算、波形变换等，主要用于信号传感及变送；功率电子技术的主要功能是功率调节或功率处理[2]，其实质是功率变换，即将某一电压（或电流、频率、波形）的电能变换为另一种电压（或电流、频率、波形）的电能，功率变换包括可控整流、逆变、变频、DC-DC等各种变换。变换的功率其电流大于几kA，电压超过数十kV，容量达到兆瓦级。
　　图4中的（a）及（b）分别为信息处理与功率处理的系统框图。
　　四、厚铜印制电路板应用功能的扩展，使应用领域得到扩大
　　近年，厚铜PCB的市场迅速扩大，与厚铜PCB的设计、制造提高，应用功能的延伸、扩大，有着密切的关系。它的应用功能的新扩展带动市场的扩大，主要表现在如下几方面。
　　4.1充分发挥厚铜PCB小型化、薄型化、多层化的优势，替代陶瓷基板的步伐加快
　　有机树脂基的厚铜PCB具有可实现基板小型化、薄型化、多层化的优势，由于近年电动汽车、混合动力汽车、机器人等所用的大功率电源和电流控制器（如DC-DC转换器）、电源开关、马达电路、熔断器等都更趋于小型化，这为厚铜PCB替代原普遍采用的陶瓷基板创造了机遇，加快了步伐。
　　混合动力汽车用DC-DC转换器用大电流、有机树脂基厚铜PCB例，见图5。

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