随着人工智能、高性能计算及数据中心基础设施的快速发展,AI服务器与算力机柜的功率密度持续提升,对电力传输效率、载流能力、热管理及长期运行可靠性提出了更高要求。
在高功率供电系统中,PCB不仅承担电路互连功能,也是实现电力传输与分配的重要载体。增加铜层厚度、优化多层导电结构,有助于提升载流能力、降低导通电阻,但同时也对蚀刻、压合、钻孔、电镀及防焊等制造工艺提出更高要求。
当铜厚达到8OZ,并进一步应用于10层全厚铜叠构时,制造难度已远超常规多层PCB。如何突破极厚铜加工与复杂多层结构的双重限制,实现各关键制程的稳定协同,成为高功率PCB制造领域具有较高门槛的技术挑战。
面向这一需求,奥士康依托长期厚铜PCB制造技术积累,成功实现10层全8OZ厚铜电源板的制造与应用,在多层极厚铜加工及关键制程协同控制方面取得重要进展,进一步拓展高多层PCB在服务器及数据中心高功率供电领域的应用能力。
10层全8OZ
极厚铜与多层叠构的双重挑战
PCB铜厚通常以单位面积铜重量表示。1OZ铜厚约为35μm,是常见基铜规格;8OZ(8盎司)标称铜厚约为280μm,约为常规1OZ铜厚的8倍,属于极厚铜加工范畴。
奥士康10层全8OZ厚铜电源板采用10层全厚铜叠构,各导电层标称铜厚8OZ,成品铜厚满足8OZ等级要求(>240μm,典型约280μm)。产品为约4.0mm板厚的大尺寸厚铜板件,适用于功率母线集成、大电流主回路、高效散热及高功率电力分配等场景。
△10层全8OZ厚铜电源板成品实物板
注:上表值供参考,实际规格以具体叠构设计为准
其技术难度并非单纯的铜厚增加或层数叠加,而是在高多层结构中同时实现极厚铜线路精准成形、充分树脂填充、可靠电气互连及绝缘保护。厚铜线路增加蚀刻深度与加工负荷,多层叠构又放大压合均匀性、钻孔质量与孔金属化难度;各工序相互关联,任一环节控制不足,都可能影响最终电气性能与长期可靠性。
从行业制造难度看,8OZ成品铜厚已属极厚铜范畴。当它与10层全厚铜叠构叠加,蚀刻、层压、钻孔、电镀、防焊及翘曲控制的难度被同步放大。业内普遍认为,能够稳定量产多层全8OZ厚铜电源板的制造商屈指可数。这既是高功率电源板制造的“硬骨头”,也是企业厚铜制造能力的分水岭。
围绕上述难题,奥士康从厚铜线路成形、多层压合、钻孔、电镀及防焊五大关键环节开展系统性工艺优化。
五大关键工艺
构建高多层极厚铜精密制造能力
01 8OZ厚铜深蚀刻与线宽补偿控制
铜厚增加使蚀刻时间延长,横向侧蚀更明显,易引起线路边缘不规则、线宽收窄及截面形态变化。高功率电源板中,线路截面积直接影响导通电阻与电流密度分布,局部线宽偏差可能导致电流集中和温升增加。
针对8OZ厚铜深蚀刻难题,奥士康通过精确的蚀刻补偿设计、喷淋均匀性优化及蚀刻药水参数管控,有效抑制侧蚀,改善厚铜线路成形质量;同时依据铜厚与残铜率建立蚀刻补偿数据库,实现批量化条件下的可重复性控制,提升批量加工一致性。
02 10层全厚铜叠构的树脂填充与压合控制
8OZ厚铜线路形成较大的铜面高低差,线路间隙需要更多树脂填充。填胶不足易产生内部空洞,影响绝缘可靠性与耐压性能;填胶量及残铜率分布不均,则可能引起板厚波动、压合不均甚至分层。
针对多层厚铜叠构的压合难题,奥士康通过有效的树脂填充方式及合理的PP填胶控制,对压合板厚与层间厚度进行精细化管控,实现预定叠层厚度目标,使板厚均匀性满足客户规格要求。
03 多层极厚铜钻孔与孔壁品质控制
10层全厚铜结构需要钻针连续穿越多层高铜含量材料,切削负荷显著增加,容易引起钻针磨损、孔壁毛刺、钻污及孔壁粗糙等问题,影响后续孔金属化质量与电气连接可靠性。
奥士康从工程设计、钻针选型及钻孔参数控制等方面开展工艺优化,有效控制280μm厚铜加工过程中的断针风险,孔壁粗糙度等品质指标满足相应规范要求,为后续孔金属化提供坚实基础。
04 高厚径比孔金属化与孔铜均匀性控制
在多层厚铜PCB中,孔金属化质量是保障各导电层可靠互连的关键。随着板厚增加,孔内与板面、板件边缘与中心区域的电流分布及镀铜速率差异更难控制;孔铜厚度不均可能影响电气连接质量与长期运行可靠性。
△铜厚切片图示
依托成套厚铜电镀产线与高厚径比电镀能力,奥士康通过钻孔与电镀参数的协同优化,保障孔壁质量、孔铜厚度均匀性及镀层结合力,满足高功率电源板的长期可靠性要求。
05 280μm铜面高低差下的防焊覆盖控制
8OZ厚铜线路经蚀刻后,铜线路与基材之间形成接近280μm的高度差,线路侧壁及边缘位置容易出现油墨覆盖不足,深线路间隙则可能产生气泡、针孔等缺陷,影响绝缘保护性能。
针对厚铜线路高低差与油墨填覆难题,奥士康依托现有防焊装备与工艺控制能力,实现厚铜板防焊油墨的平整印刷,有效应对大高度差带来的加工难度,提升极厚铜PCB的绝缘保护能力。
从高难度制造到实际应用
拓展高功率供电PCB应用边界
高多层极厚铜PCB的技术价值,不仅体现在制造工艺的复杂程度,更在于其对高功率电子系统的实际支撑能力。
相较于常规铜厚PCB,8OZ厚铜结构具有更大的导电截面积。在合理的电路设计条件下,有助于降低导通电阻、改善电流分配与热扩散,并可通过多层导电结构在板内实现部分功率母线功能,为部分替代传统铜排与线束提供设计选择。
目前,奥士康10层全8OZ厚铜电源板已成功应用于服务器与数据中心,实现了高难度厚铜制造工艺向实际高功率供电应用的转化。
深化高端制造能力
支撑下一代算力基础设施
高多层极厚铜PCB的制造能力,离不开长期工艺积累、先进制造装备与全过程品质管控。10层全8OZ厚铜电源板的开发与应用,是奥士康在高功率PCB领域持续深化工艺技术、提升复杂产品制造能力的重要成果,也是公司长期厚铜工艺积累、装备能力与品质体系协同作用的结果。
面向不断演进的产业需求,奥士康将持续深化高多层、高阶HDI、高频高速及高可靠性PCB技术研发,以持续创新与卓越制造,为下一代算力基础设施提供高性能、高可靠性的PCB解决方案。
— End —
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