有个叫老张的, 在猎板担任工程师一职长达十年。今天呀, 我打算跟你说一说电路板里头的一种特殊存在: 阶梯厚铜结构。
也许你会发问: “阶梯厚铜? 厚铜便是厚铜, 难道还能区分出阶梯来? ”没错, 并且这东西正静悄悄地对电源模块以及新能源汽车电控板的设计逻辑予以改变。
首先来讲一个能让我脑海中印刻下深刻印象的案例, 去年的时候, 有一位从事车载OBC也就是车载充电机相关业务的客户, 前来找我, 当时他脸上满是愁容, 他声称自己所设计的电源板, 在大电流走线的区域是需要运用到4oz的厚铜的, 然而呢, 一些信号控制部分要是用4oz的厚铜, 那完全就是对材料以及成本的一种浪费, 并且厚铜蚀刻的时候精度较差, 细线路根本就没办法做出来, 他前前后后找了大概五六家板厂, 所得到的方案都是这样的: “要么整个板子都采用厚铜, 要么就别做了。”。
这事实上便是传统制程的致命弱点——要么是均匀一致的厚度, 不然就根本无法前行任何一点路。然而实际当中的电路进行设计时, 向来都不是均匀的状态。大电流的区域需要较厚的铜来承受住几十安培的过电流, 而微控的区域却仅仅只需要1oz甚至0.5oz的精细线路走线。客户一直在询问: 难道不存在一种电路板, 可以在一块板子上面达成不同区域的铜厚随意变动吗?
当然有。这就是阶梯厚铜结构。
那所谓的阶梯厚铜, 若简而言之去理解, 便是这样的情况: 在同一块PCB之上, 不同的区域有着不一样的铜箔厚度。举例来说, 电源区厚至4oz甚至达到6oz, 然而信号区仅仅只有1oz。从板子的横截面上瞧, 恰似一段有着高度差异的阶梯, 呈现出有高有低的态势, 故而才被称作“阶梯厚铜”。
恐怕你会这么去想: 这般听来好像蛮简易的, 不就是将那厚铜板的局部位置挖掘得薄一些? 然而事实上根本就不是同一回事。
传统做法是于内层借由不同厚度的基材叠加达成, 然而这会致使板子厚度不均衡, 压合之际极易呈现分层、空洞情况。猎板历经反复测试, 研发出一套“选择性电镀+二次蚀刻”的工艺路线。简言之, 先是在整板之上做一回薄铜线路, 而后于大电流区域开展二次加厚电镀, 最终借助精准控时蚀刻, 将无需厚铜的区域蚀刻回到薄铜状态。整个进程, 厚度偏差控制在±10%以内, 较行业通用标准提升了一个等级。
你可能又问了：那这么做，到底能给我带来什么好处？
有那么一笔账我要帮你算一算, 就拿一个具有典型性的48V电源模块来讲, 整个板子采用4oz厚铜, 板材成本会上升大概35%, 并且鉴于厚铜有着很大的蚀刻难度, 致使最小线宽线距仅仅只能做到8mil/8mil, 线路密度出现较大幅度下降。要是采用阶梯厚铜结构, 仅仅只在主功率回路区域维持4oz, 其余信号区域使用1oz, 板材成本仅仅上升12%, 与此同时信号区能够达成4mil/4mil的精细线路, 元件密度提升将近40%。
数据没法骗人, 2025年工信部发布的《电子电路行业技术发展白皮书》表明, 阶梯厚铜技术被归入“高功率密度电子系统关键共性技术”, 于新能源汽车、光伏逆变器、数据中心电源等情形里, 年年复合增长率有28%, 你并非在追赶潮流, 而是在顺着行业技术发展的必然趋向。
有人可能会有顾虑：工艺这么复杂，可靠性有保证吗？
以下是改写后的内容: 这得从两个方面来讲, 其一, 阶梯厚铜结构的核心风险在于, 厚薄交界处存在应力集中的情况, 猎板针对这一情况做了专门的优化设计, 我们于阶梯过渡区采用的是“斜坡式渐变”而非直角突变, 如此便极大地降低了铜箔与基材分离的风险, 其二, 我们内部进行过300次以上的高低温循环测试（范围是 -55℃到125℃）, 合格率达到了99.7%, 这个数据并非是拍脑袋随便吹出来的, 而是每一批次出货前都必定要经过的硬指标。
说到这里，你可能会想：那我选猎板，具体怎么操作？
就这么来讲。仅当你去提交PCB设计文档之际, 额外去提供一张“铜厚分区图”, 采用不一样的颜色去标明哪一些区域是要厚铜的、要多厚, 哪一些区域采用常规铜厚。咱们的工程师会于预审时期替你复核, 究竞是否存在工艺冲突, 像是厚铜区域是不是离板边过于近、是不是跟细密引脚BGA有冲突之类。这些细微之处, 猎板的工程团队会跟你逐个去确认。我们并不期望你拿到板子之后才察觉到问题, 那种感受，恰似砌完墙了才发觉门开偏了方向。
提及未来, 阶梯厚铜结构朝着更趋近于极致的应用方向不断演进了, 像正在进入试产阶段的“三阶厚铜”此种情况, 其在一块板上让0.5oz、2oz、6oz这三个厚度等级同时存在着, 该结构是专门针对下一代800V高压平台而进行设计的呢, 或许两年之后, 这就不再是那种“高端定制”的情形了, 而会成为大多数电源工程师的“标配选项”了。
我的记忆里, 有一位资深客户曾对我说过一句话, 我到当下都还记得, 那句话是, “你们猎板并非仅仅是售卖板子, 你们所做到的事呈现出的是在协助我们达成一类转变, 也就是把原本被认定为‘不可能’的情况转变成为‘加急单’这种状态。” 虽说这话在某种程度上有着夸张的意味, 然而确实体现出了阶梯厚铜结构于那设计边界方面达成的一次突破。
我打算以一个问题来收尾: 你的下一款电源产品, 是否也应当去尝试一下, 能不能做到让不同厚度的铜层 , 在你的设计图纸之上排列形成一道能够进行控制的阶梯?
