本文从汽车厚铜PC:13、大功率厚铜PC:I3、其他厚铜PC:13三方面市场新发展作了介绍，并对国外同层异铜厚布线 PCB、内埋厚铜多层板、含A埋厚铜的H D I板、散热厚铜底板PC:13的制造技术新进展作了综述 厚铜P C B应用市场及技术的新发展
■文/中电材协覆铜板材料分会顾问祝大同
一、厚铜P C B在汽车市场的发展
1.1汽车P C B市场演变与扩大对厚铜
P C B技术及市场的巨大驱动
近J I年，汽车电子一直是电子行业发
展中的热点，也是PC B行、Ik近半及未来
几年•发展中的新热点之一根据Prismark
d1秒公司调査统计(2⑴7十3月公布），汽车
电子产品市场规模以6.8%的年增长率
高速增长。2U16半汽车电子市场规模达
丨亿芙元，占整个市场规模的丨0.2%。
在十五项电子信息产品中排名第3位l l j。
德工研院IE K的预麵，加17年汽车PCB
约古整体PCB iT「场11%的份额，约64.3
水密电缆亿美元规模。汽车板的技术也迅速的提升，
衣1对敁绿环保唞汽车的P C B三力丨的技术进步
高密度对应的PCB (1)车载ECU高多层化(8层2-4-2—10层3-4-3—10
生态仪
层叠加孔3-4-3〉；
薄形化、高耐热、高
可靠性
⑵主载ECU用高通孔可靠性的基板[通过10层样
品：-65C(0加)125^ (0.5h)的n次环境循环试验】
高低温度环境循环性
的优异
⑶低热膨胀性基板加工技术低热膨胀性基板材料
高导热对应的PCB (1)与ADAS S己套的功率器件增多，它要求配套的：S板
具有高导热性。
各类到导热性站板材
料的性能提高
⑵铝金厲基PCB、铜金属基PCB、厚铜丛内芯PCB、
厚铜箔PCB等多样化发展其中厚锅基内芯PCB、厚
铜箔PCB技术发展很快，它在实现双面布线上，显示
出优势
厚铜箔CCL性能的
提高；厚销箔品质、
性能的提离
高可嫌 性对应 的PCB ⑴耐高电压：电动汽车、混合动力汽车的进一步普及，
功率电子装罝不断向高电压化发展.要求基板（介质
层)0.3m m以上厚度的基板要确保1000V的高电压条
件下的可靠性C
耐高电压的品质稳定
性的基板材料；厚铜
箔应用
(2)高爾热：经受严酷环境的车载基板，目前由陶瓷雄
板向着有机基板转化这种转化中需要解决的一个难题
是基板焊接处耐裂纹性问题：采用高Tg型CCL.在克
月艮这一难题中发挥了重要作用。
车载高Tg型CCL的
性能提高与稳定，•低
热膨胀性腦材料
汽车板的安全及动力模块方面的P C B应
用，成为代表汽今：板技木水平提高的关键。
其中，动力模块的P C B应用扩大，与厚
铜PC13应用紧密相关。
台湾T研院IE K近期发表文献，对
PC13的2(>丨7年及未来m场进行了展望，
听提出的高速发展的五大P C B新兴市场
是：汽车PCB、高效能电脑(HPC:)、通信
基地台、穿戴式电子装賈、新®封装（Fan
o u t封装）。在五大新兴市场中，汽：午:、基
地台（通信）H T场发展中•它所用1>C B技
术挑战钽括了厚铜箔的应用。
性能要求的提升
曰本制造汽车用P C B的最大P C B厂
家C M K公司近期发表的以论述汽车PC13
技凇发展为主题的文章中|21.提到了新能
源汽车（主要指电动汽车、混合动力汽车)
发展.陡动了汽车P C B及其基板材料的
三大技术的进步：即（1)汽车P C B走向高
密度互连化；（2)汽车P C B的高散热化；
(3)汽牟P C B的高电压、高耐热性化（见
表1)。这三大进步中，特別是“高导热对
应的PCB”技术进步，是与厚铜箔有非常
密防的关系。厚铜箔C C L以及厚铜箔品
质、性能的提®有着密切的关联，
和经受更高的工作温度（见表2>。例在
汽6 •：板平均操作温度方面，现在一般汽乍
MAR 2018 N0.2PC.B Information
29
是在而混合动力汽车、电动汽车 动力控制系统模组内平均操作温度将达到
250%:，这需要所用的汽乍P C 13.在采用
高散热、厚铜技水及高T g 覆铜板材料应 用技术所支持。
衣2对汽乍板的耐电丨1、电流及高温的新要求
目前
未来
电流多在 1.5A /mm 2PCB 应符合5〜7A /mm 2标准要求
电压操作电压在<500V 智能汽车：>1000V
温度
平均操作温度150尤
动力控制系统模组内达到250 °C
(需要高散热、厚铜技术及高T g 覆铜板材料）
图1由厚铜基板搭载的EV -ECU ，与电池管理-监视单元、车载充
电器、电流熔断保护盒、电池模组等连接及分布情况
图2 ECU 夕卜形
々3 •般汽个:ECU ~ E V 汽个：川PCB /I ：设i |•参数I •.的对比(EV /l :J V :
綱箔I ：的应州>
項目
技术发展趋势--------►
层数8层
a 层i 〇 m
12层阻抗精度控制
100土10%100±10%100±7%100±S%孔高径比
6.4 6.4 6.48.0ECU
高精度品孔径/烨盘径
(D0.30/00.60mm (D0.2S/(D0.55mm (D0.25/<D0.50m m
(P0.20/©0.45mm
布线间距
0.2mm 0.2mm 0.18mm 0.16mm 内层J 7•度（间隙）
0.3mm 0.3mm 0.3mm
0.3mm
BG A 间距 1.0mm 1.0mm
0.8mm 0.6mm 层数4层6层6层
8层
内层钢箔；7•度
2oz(70um )2oz(7〇pra )3oz(l05P m )3〇
z(105Pm )EV 系统
rrr^Q □
外层锕箔庠度2〇z(70ura )3oz(105Pm )4oz(l40 p m )4oz(140^m )厚O T d o
外层配线间距
0.25mm 0.40mm 0.60mm 0.80mm 孔径/焊盘径(D0.4/(D1.0mm <D0.4/(D1.0mm
(D0.3/(D1.0mm
(D0.3/(D0.9mm
钢电镀厚度
25pm 3〇M m
5〇M m
5〇nm
内芯埋入厚铜多层板、厚铜箔基板、 高散热PC 13、大功率基板（电源-电路一 体化模块基板）等.是近年市场快速发展 的特种基板品种，它们有着很大的未来发 展空间，并在厚铜箔应用技术上W 到f 断 推进。
1.3汽车P C B 在厚铜箔方面的实际应用例
在电动汽车(EV )内由厚铜基板搭载的
EV -£(:U .构成了与池管理-监视单元、
车载充电器、电流溶断保护盒、电池模组、 对外电源连接充电装置等的互连（见图I )。 在电子控制单位(ECU )(E C U 外形外形见 图2)及电池管理-监视单元、午：载充电器、 电流熔断保护B 〇X (盒）、电池模组等处 的PC B 方面，将得到两个方面的并行发展: 一方面，昆基板的市线高密度化，阻抗需 严怍妁控制。另一方面W K :B 适应大电泣、 导热-放热性能要求表现得越来越广泛
这种对大电流/大功率电路要求，使得更 加广泛的采用外层为厚铜(7U 〜14U 丨j l m ).内 层埋入厚铜(7(卜1〇5丨^1)的设计、T 艺路 线的开展。
厚铜箔的PC 13在电动汽车(EV ) t 得 到广泛的应用。表3中举例了一般汽乍
E C U 与E V 汽车用PCB 在设计参数上的
对比，从中可哲出，厚铜箔在E V 乍载电 路基板上应用的规格、发展趋势。
从表1的对比中可看出：
⑴燃油动力汽乍E C U 用电路板要比
E V 车层数多E V 相对应的减少一半（2)
考虑大电流、大功率、电池丁作环境，EV 用PCJ 3内层、外层广泛的采用厚铜箱，并 且发展趋势向着越来越厚箔方向发展(3) 外层比内层采用的厚铜箔，更厚些（参考 图3例）。
曰本爱工机器制作所的铜内芯基 板的层数为2〜4层，基板的总厚度为
LfKZ .Umm ，标准的金属内芯层是由0.4
30印制t 洛資訊2018年3月第2
期
p C B网城
r>^MV.PCBcity
m m厚的铜板构成（也可根椐客户的需求
制出0.3〜1.0mm范围的板厚）。绝缘层
厚度为2(丨(丨jjim•采用了高T g、无卤化
的钌机树脂绝缘基材。基板的导通孔最
大孔径可制成为d>6.0mm，最']、的可达
到c l)<L5m m连接盘间距最小可制成1.6
mm，导电层所使用的铜箔最厚的规格为
105，。爱工机器制作所株式会社所生产
的用于汽车中的这种铜内芯基板结构见图
4，它的特性及可靠性要求见表4所示。
丨-1前，汽车中的电子产品、电气部品
EV用厚铜4层多层板
内层：Cu2oz/外层：Cu 3oz+稱键层
板厚：1.6 m m
层间0•3m m
资料来源：C M K
图3用于EV上的厚铜4层基板的剖面结构图
基板总厚 约1m m
金属化孔铜萡+镀铜层
绝缘层
金属内芯层
(铜：400fim)
阻焊油墨层
的配线.越来越多地采用PC15的方式.
以此代待了原来的电气束线与汇流条（母
线）的接线、输电的传统方式。I I前它所
用的PCB，丨午多都匕洞内的导电层
三角形算法
基板。由于基板内层中有铜内芯层，它对
手结构图电路及基板上安装的电子部品部件所产生
的热量起到了向外部散热的作用。这样，
对整个电子产品系统内的温度上升是个抑
制。从而可以实现电路图形的细线和电子
部件在基板上的高密度安装。
i乍中采用金属芯基板，与上述的
传统配线（束线与汇流条）的方式相比，
表现出许多优点之处，如可替代部分的电
器部品；可在组装和检测工程中降低制造
成本；并且有利于电子部品的+型化、均
热性、延长使用寿命等的实现。但同时，
由于许多金属芯基板是使用在温度高的汽
车发动机箱体内或在驾驶室内，这样在汽
乍设计中，对这类基板的性能有严格的要
求，以确保它使用的高可靠个生。
近几年，汽车用铜内芯基板需求量在
不断增加的趋势明显,，正如该公司总经理
西冈恒夫在2010年时所预料:“三、四
半后我们公司的这类铜内芯基板将比现在
扩大一倍以上。预测它还会在汽车h的其
它部件上得到使用，如：换流器、热力泵、
LE1)等方商。因为这些需要采用铜内芯基
阪的应用部品，它们都有着实现其更好的
散热、均热的要求
图4爱工机器制作所的铜内芯基板结构图
炎4爱I：机器制作所的铜内芯《板的能贤求
项目要求
搭载部位汽车发动机及驾驶室内工作环境温度-40 〜80T；
使用温度-40 〜140C
使用电压12V
部品安装要求无铅焊接、基板需对应无铅焊料的焊接条件耐电压AC1KVv1min
绝缘电阻100M Q以上二、大功率厚铜基板的市场扩大
2.1大电流大功率的厚铜基板市场发展
有关文献P1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适功率调节或功 率处理12]，其实质是功率变换.即将某一电)玉（或电流、频率、波形）的电能变换
MAR 2018 N0.2PC.B Information
31
允许电流值（厶1=
1〇 c )
10 20 30
截断面积（m m 2)
(已含安全系数）
为另一种电压的电能.功率变换包括可控 整流、逆变、变频、D C -D C 等各种变换 变换的功率其电流大于J l k A ，电ft ：超过数 十kV ，容量达到兆瓦级。
大电流通过的、承载功率器件的大功 率基板.主要功效是保护电流的承载能力 和使电源稳定。在大功率基板中（包括外 层、内层）采用厚铜作导电层，由于它的 横截面枳比常规铜箔要大很多，这样基板 导电层可通过的电流就会更大（豇图5)。 同时在大功率基板中采用厚铜，还起到很 好的散热功效。
在温度上升(如由室温上升到8(n c ) 下，电路基板外层的导电宽度与电流大小 成正比，与铜导电电路厚度（导体厚度）
图5基板导电层横截面与电路承载电流值的关系
图6在较高温度下基板导体宽幅、电流、导体厚度的关系
成反比，出导电电路采用较厚的方案.制 成的电路导线可以承载更大的电流传输， 减少导线的宽幅这有利于基板外形面积 及所占空间的缩小，实现基板小型化。
气今，大电流大功率基板功效的发展 趋势，是达到承载更大的电流、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，散热要求越来越高，基板所用 的铜箔厚度也越来越提高，内埋厚铜的层 数也越来越多D
例如M 前制造的大电流基板也将使用
厚铜箔成为常规化；再例如：代
替用于汽午:、机器人、功率电源等原用的 母线(13usbar )、线束的基板的导体层厚度 者|5已达到 400 [X m 〜2000 |x m 。
有机树脂基的厚铜P C B 具有可实现1
基板小型化、薄®化、多层化的优势，由 于近年电动汽乍.混合动力汽乍、机器 人等所用的大功率电源和电流控制器（如
DC -1X ：转换器）、电源开关、马达电各、
瑢断器等都更趋于小型化，这为厚铜PC 13 厚铜替代原普遍采用的陶瓷基板创造 了机遇，加快了步伐。
2.2大功率基板的母线内层化发展
近牢大电流大功率基板的母线(The
luis bar )外表装联演变成基板的内.雲化的发
展.给厚铜PCB 提洪了很大的新市场。
在实现大功率基板母线内层化进程 中，基板的技术水平也得很大的提高，特 別是电路信号层/功率电路层共存同一层 的技术出现与发展。
曰
本大阳工
业公
司较早的就开发了厚
铜基板的电路信号层/功率电路层共存同 一层的技术（参见图7所示的功率电路与 通信信号电路合一的转变对丨七）。它在宣 传材料中论释了这方面改变的東要意义： 过去，大电流是通过电缆与流入母线基板； 大电纪的功率电路与通信控制系的小信号
电路是分别制作单独的基板功率类部品
度上升（3(TC — 8(TC )下•电流、导体强、导体©度的关系（外层）
导体炒度M H 1
o
20
0080G O 4020G
电
流值
32 印制奮洛資訊2018年3月第2
期
p
c
B
m
i
r PCBcity
9
通过螺丝固定安装。大阳工业公司采用新 技术与新工艺的厚铜箔基后，将大电流 流入到基板线路内。并实现了 300# m 和 50 & m 厚铜箔共存在一电路层，布线紧凑， 成为小型化，也免去了功率部件的单独安 ：作、丨k .，并将功率部件的母代邓分采用厚 铜线路埋入基板内。
富士通公司开发出内埋500p m 厚铜
人•中.流M 汕过屯缆与付线流入堪板：
人屮流功f -中.路与通们拧糾系仍兮屯路分别为心 独的坫板：
功率类部品通过炫纹丨A 1记安装•
采用新技术•新丁艺法后
渖i«箔（5〇Pm> W 炽俐箔
(300um 〉共//•在一个电路房
图7大阳工业公司功率电路与通信信号电路合并在同一基板同一层例
图8富士通公司开发出内埋500 m m 厚铜大功率基板例
技术指保攻目
技术泔鉍fe!敢助勃器
2〜1 W
!.wH 内芯 WfV 0. 1 m m 1.0-2. 〇m m •
200 v m
通孔论
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6.00m m M 小办 0*5m m
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l. Gm m 10.1 m m
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图9爱工机器制作所开发的应用于上述三个领域的内埋厚铜PC B 指
标及产品样品
W
M
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lOSumttK
17SiimMS
22S ;
B 板尺寸• S99mmx694mm :
SISJ5® 6.36mm；内层锻洛O® : 3S jx m , 70pm. lOSpm . l7Spm
四种15度规格83S 的活合搭fid
大功率基板（见图8).由此配线自由度扩大，绝缘性获得提高。
三、厚铜P C B 其他市场的扩大
埋厚铜K :B 近年还在丁业机械人、企 业.自动化（「A 产品）大电流控制产品、空
i 周控制产品中得到越来越多的应用例如
爱工机器制作所株式会社PC B 制造部门， 近年这类基板、丨k 务不断扩大他们的开发、 制造的埋厚铜P C B 的内芯铜厚典型参数 见图9所示。
富士通(Fujitsu )在半导体晶体管用大 面积型.多层板制造中.基板导电层采用了 35 |jl m 、70 |jl m 、105 p u m 、175 [jl m 四种
厚度规格铜箔的混合搭配结构（见图U >)。
沟前.在太阳能发电所使用的太阳能 电池电子系统控制中采用的PCB ，需要 大电流的基板.：大电流对应的基板与传统 的PC 13相比，其中一个设计变化.就是 大幅地增厚了电路用的铜图形厚（铜箔厚 度〜2U _
m )，以实现适应大电流（>5U
A )负载及有效的散热图11所示了曰本
MEIKO 公司的太阳能电池电子系统控制
用厚铜基板的实例。
图10富士通在高多层板中不
同厚度铜箔的混合搭配结构图
图11 MEIKO 公司制的太阳能电池电子
系统控制用厚雛板
四、厚铜P C B 技术的新发展
在应用厚铜滔制造P C B 技术中，特别突出的典型.新技术发展.主要表现在同层 异铜厚布线的技木；多层板的内埋厚铜技 术；含内埋厚铜的H D I 制作技术，以及厚 铜作为散热底板的制造技术等方面
4.1同层异铜厚布线的技术
近年.厚铜箔在多层板应用的丁.艺技 水h ，创新成果很多集中在控制电路与大 电流电路共存在同一层方面。这样即满足 了功率类部品用P C B 的大电流/散热处理 的需要，又能实现减少多层板层数，降低
制造成本的目的。
曰本京瓷公司在这方面获4技术开发
l l r l l l l 三
I
MAR 2018 N 0.2 PCB Information
33
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
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