厚铜箔的性能优势及应用场景

上期我们带大家了解了目前大功率、大电流、高电压PCB的市场需求，本期我们将着重介绍厚铜箔的性能优势及主要应用场景。

1、厚铜箔的性能优势

厚铜箔主要应用于大功率、大电流、高电压的PCB，主要原因是厚铜箔具有以下性能优势：

（1）与常规铜箔相比，相同线宽下厚铜箔具有更低的电阻，可有效减少线路工作时产生的热量。

（2）厚铜箔可起到快速扩散元器件产生的热量的功效，进而实现大功率电器高密度互联。

（3）厚铜箔大电流基板可以替代原来的电缆配线、金属板排条等输电形式，既提高了生产效率，又降低了布线的工时成本、电缆与配件成本、维护管理成本等。

（4）厚铜箔大电流基板可有效降低PCB的热负荷，实现品质均一化，使PCB终端整机产品的可靠性进一步提高。

（5）采用厚铜箔大电流基板代替原有的电缆配线形式，可提高配线的设计自由度，从而实现终端整机产品的小型化。

图1电缆配线与PCB

此外，鉴于铜比铝有更高的导热率（传热系数高90%），因此用厚铜箔及超厚铜箔充当散热功效底板的PCB，要比铝基PCB发挥出更好的导热效果。以厚铜箔作为内芯层结构的多层板已成为解决基板散热问题的一种常规的产品形式。从图2中我们可以看到多层板的内芯铜箔厚度越厚其热阻值越低，热扩散效率越高。

图2 内芯铜箔厚度与基板的热阻关系

2、厚铜箔的具体应用场景

（1）大电流高电压充电桩：新能源汽车（EV）的核心在电池，电池的核心在于电能容量与充电速度，但现有充电桩充电时间一般需要6～12个小时，时间偏长，直接影响了新能源汽车（EV）的市场推广。通过增大电流或者提高电压可以有效缩短充电桩的充电时间。最近大家都被“一秒一公里”华为的充电桩黑科技刷屏了，其中充电桩PCB所采用的铜箔就是厚铜箔。

图4 新能源汽车（EV）逆变器示意图

（3）ECU（车载电脑）：ECU的作用是随时监控着输入的各种数据（比如刹车、换档等）和汽车运行的各种状态（加速、打滑等），并按照预先设计的程序计算各种传感器送来的信息，经过处理以后，把各个参数发送给各相关的执行机构，执行各种预定的控制功能。目前ECU的发展方向，一方面布线高密度化，阻抗严格控制，另一方面对PCB适应大电流、导热-放热性能要求表现得越来越高。对于布线的高密度化带来的散热问题和大电流带来的产热问题，从设计上就要预先解决，这直接关系到ECU的可靠性，目前对ECU设计发展趋势（表1所示），我们可以看到对铜箔的使用发展趋势是往厚铜箔方向发展。

表1 新能源汽车（EV）ECU设计发展趋势

（4）光伏逆变器：光伏逆变器是光伏发电系统的核心设备，需要具备具有以下几方面特性：首先光伏逆变器要有较高的转化效率，通过采用厚铜箔的PCB可以有效降低热损耗，从而提高了逆变器的转化效率。其次，光伏逆变器必须具有很高的可靠性。由于许多光伏电站位于边远地区甚至是沙漠戈壁滩上，电站无人值守和维护，尤其是沙漠或是戈壁滩上，夏天外界温度高，逆变器产热和散热性能显得尤为重要。最后，光伏逆变器还需具有较宽的输入电压适应范围。由于太阳能电池的端电压随负载和日照强度变化而变化，因此要求光伏逆变器具有较宽的输入电压适应范围。其中增加铜箔厚度是一个重要的解决方案，从而提高了整个光伏发电系统的可靠性和适应性。综上厚铜箔是光伏逆变器的不二选择。

图5 光伏发电

厚铜箔的应用场景还有很多，如：通讯设备、航空航天、网络能源、电源模块、半导体照明（LED）等行业。这里就不一一列举了，总之，厚铜箔在当前一些大功率、大电流、高散热的基板制造中，发挥着不可替代的作用。

小结：市场仍在快速增长，高端依赖进口

从中国电子材料行业协会统计的2019～2021年国内电子电路铜箔特殊品种的产量统计数据（见表2）可以看到，2021年70-105μm的电解铜箔与厚度大于105μm的电解铜箔的产量比上一年分别增长了15.0%和41.2%。随着新能源汽车、光伏等相关行业快速发展，厚铜箔的市场前景非常广阔。但目前高端厚铜产品还主要依赖进口。

表2 2019～2021年国内电解厚铜箔产量统计（单位：吨）