載流銅塊(添加匯流排)技術(shù)，作為PCB板上應(yīng)用的一種方法，主要作用是提升散熱效能和降低板層厚度。通過在PCB板中加入銅塊，該技術(shù)顯著增強(qiáng)了板的熱傳導(dǎo)和散熱能力，為解決大功率電子元件的散熱問題提供了有效的手段。

PCB焊接銅條(匯流排)

具體而言，載流銅塊系指在PCB板上嵌入或添加的專門設(shè)計(jì)的銅質(zhì)組件，這些組件的尺寸通常較小，并可能經(jīng)過黃銅或鎳的鍍層處理，旨在增強(qiáng)其導(dǎo)電效能與散熱性能。此外，載流銅塊亦包括在PCB板內(nèi)部埋置銅塊的設(shè)計(jì)，此舉旨在優(yōu)化整體散熱效果，尤其適用于高頻高速電路板的應(yīng)用場景。

從技術(shù)層面審視，載流銅塊所展現(xiàn)的優(yōu)越性顯著，具體涵蓋但不限于：顯著提升散熱效能、有效縮減PCB板材厚度、以及大幅度降低高頻材料成本等方面。這些技術(shù)上的顯著優(yōu)勢，使得載流銅塊成為應(yīng)對大功率電子元件散熱挑戰(zhàn)的一種高效解決方案。同時，在PCB設(shè)計(jì)領(lǐng)域，它亦能助力實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的電遷移性能與焊接品質(zhì)，從而推動整體設(shè)計(jì)水平的提升。

載流銅塊(匯流排)的作用

在PCB設(shè)計(jì)領(lǐng)域，載流銅塊的運(yùn)用主要旨在增強(qiáng)電路板的電流承載能力，這對于保障電路板的穩(wěn)定運(yùn)行和可靠性具有關(guān)鍵作用。

PhySim ET添加銅塊(匯流排)前后溫度分布結(jié)果對比

增加載流面積：通過提升銅箔的厚度或擴(kuò)展導(dǎo)線的寬度，可以有效增強(qiáng)PCB的電流承載能力。銅的導(dǎo)電性能使得增加的銅材料能夠承受更高的電流，從而有助于降低因電流過載所導(dǎo)致的熱損傷或電阻問題。

優(yōu)化走線設(shè)計(jì)：優(yōu)化走線設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)淖呔€布局對于提升電路的載流性能具有同等的重要性。例如，通過精確控制走線的寬度與間距，可以有效地緩解電流的集中，減少局部區(qū)域的過熱現(xiàn)象，進(jìn)而增強(qiáng)整個電路板的載流性能。

使用高功率PCB技術(shù)：針對大功率PCB，在需承載大電流的應(yīng)用場景下，采用重銅材質(zhì)制作的印刷電路板展現(xiàn)出卓越的載流性能。此類PCB設(shè)計(jì)特點(diǎn)在于其銅層厚度顯著增加，旨在有效支撐并傳導(dǎo)更高的電流密度，確保電路運(yùn)行的穩(wěn)定與高效。

去除阻焊層以增加銅厚度：在特定情形下，設(shè)計(jì)人員或許會采取去除PCB表面阻焊層的措施，目的是顯露下方的銅質(zhì)材料。隨后，通過增補(bǔ)額外的焊料以增加銅質(zhì)的厚度。此做法旨在減少PCB中承載電流組件的整體電阻值，進(jìn)而提升其電流承載能力。

考慮銅箔的厚度和寬度：在進(jìn)行PCB疊層設(shè)計(jì)時，必須確保銅箔厚度的平衡性，以滿足不同層次(例如電源/地平面層和信號層)的電流承載能力需求。這涉及根據(jù)所需的電流承載能力來精準(zhǔn)選擇銅箔的厚度及走線寬度，以確保設(shè)計(jì)的可靠性和性能。

解決過孔開路問題：在PCB設(shè)計(jì)領(lǐng)域，過孔開路問題常見，對PCB的正常運(yùn)作構(gòu)成影響。通過精確控制銅箔厚度和精心設(shè)計(jì)走線，可以有效預(yù)防該問題，保障PCB的穩(wěn)定性和性能。

經(jīng)案例分析與研究結(jié)果表明，載流銅塊在PCB設(shè)計(jì)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，其影響覆蓋了材料選擇、布線布局以及制造工藝等多個方面。

焊接銅塊對大功率器件的散熱性能的影響

在評估載流銅塊對大功率電子元件散熱效能的影響時，首要任務(wù)是深入了解銅基板的熱傳導(dǎo)特性及其在散熱機(jī)制中的核心作用。銅基板憑借其卓越的載流能力和較高的導(dǎo)熱系數(shù)，在散熱領(lǐng)域彰顯出顯著的優(yōu)勢。鑒于銅的導(dǎo)熱系數(shù)是鋁的兩倍，故在大功率電子元件中，選用銅塊作為散熱材料，可顯著提升其散熱效能。

在實(shí)際應(yīng)用中，銅塊不僅用于直接散熱，還能與鋁等其他材料結(jié)合使用，以提升散熱效能。例如，通過在鋁散熱片底部與銅塊之間使用高性能導(dǎo)熱介質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)與銅鋁焊接相似的散熱效果。此外，銅基板也可以加工成具有金屬化孔的結(jié)構(gòu)，有助于提升其散熱性能。

針對大功率電子元件，合理選擇散熱器同樣至關(guān)重要。首先，必須明確需散熱電力電子器件的具體工作參數(shù)、操作環(huán)境、尺寸規(guī)格及安裝方法。其次，進(jìn)行散熱器的選取時，應(yīng)確保其底板尺寸稍大于元器件的安裝面，以便為安裝過程提供充足的空間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效的散熱效果。

評估載流銅塊對大功率電子元件散熱性能的具體影響時，應(yīng)考慮以下幾個方面：銅基板的導(dǎo)熱性能、銅塊與其他材料結(jié)合使用的散熱效果、以及散熱器的選擇和設(shè)計(jì)。

PhySim ET案例：兩個PCB單板通過匯流排(銅塊)連接

載流銅塊的制造過程和技術(shù)要求有哪些?

載流銅塊的制造過程和技術(shù)要求主要包括選擇合適厚度的銅箔、采用適當(dāng)?shù)某练e工藝以避免銅團(tuán)聚和不連續(xù)，以及確保有良好的散熱性能來支持整個制造過程。

銅箔的選擇：為確保銅基板具備較高的載流能力，需采用較厚的銅箔。鑒于銅基板線路層對載流能力有較高要求，故應(yīng)選擇厚度適宜的銅箔，其厚度范圍通常在35μm至280μm之間。此表明，在制造載流銅塊的過程中，銅箔的厚度是一項(xiàng)至關(guān)重要的技術(shù)參數(shù)。

沉積工藝：在納米集成電路的制造流程中，銅的沉積環(huán)節(jié)占據(jù)著舉足輕重的地位。據(jù)此而言，銅的沉積過程需格外注重防止銅的團(tuán)聚現(xiàn)象，因?yàn)椴贿B續(xù)的銅薄膜在電鍍時，其載流性能將顯著下降。另外，為確保沉積過程的穩(wěn)定性與效率，晶圓的底座必須具備出色的散熱性能。

散熱性能：如前所述，晶圓底座必須擁有卓越的散熱性能，以確保在銅沉積過程中，能夠有效防止因過熱而對銅薄膜的質(zhì)量與性能產(chǎn)生的不利影響。

PhySim ET添加匯流排(銅塊)的3D模型圖

與其他PCB散熱技術(shù)相比有何優(yōu)勢?

熱傳導(dǎo)能力強(qiáng)：銅塊的導(dǎo)熱系數(shù)顯著高于PCB介質(zhì)層，因此能夠高效地將功率器件產(chǎn)生的熱量傳遞至PCB，并通過散熱器有效散發(fā)。鑒于其卓越的高導(dǎo)熱性能，銅塊極為適宜應(yīng)用于大功率電子元器件的散熱領(lǐng)域。

節(jié)省空間：鑒于銅塊能夠內(nèi)置于基板之中，此設(shè)計(jì)得以在不擴(kuò)大板面面積的前提下，有效提升散熱效能。

PhySim ET添加異形匯流排(銅塊)布局3D示意圖

PhySim獨(dú)家支持在PCB上添加匯流排(銅塊)進(jìn)行仿真

作為國內(nèi)的多物理場商用解決方案服務(wù)商，芯瑞微(上海)電子科技有限公司的PhySim ML仿真平臺獨(dú)家支持在PCB上添加多類匯流條進(jìn)行仿真。