越来越多的电力电子产品正在利用印刷电路板行业的增长趋势：重铜和极端铜印刷电路板。

大多数商用PCB都是为低压/低功率应用而制造的，铜迹线/平面由铜PCB重量从1/2盎司/平方英尺到3盎司/平方英尺不等。制造重铜电路，铜重量在4盎司/平方英尺到20盎司/平方英尺之间。铜重量超过20盎司/平方英尺且高达200盎司/平方英尺也是可能的，被称为极端铜。我们的讨论将主要集中在重铜。
重型PCB铜电路的构造赋予电路板以下优点：
增加对热应变的耐受性。
增加载流量。
增加连接器位置和PTH孔的机械强度。
使用特殊材料充分发挥其潜力（即高温）PCB，不会出现电路故障。
通过在同一层电路上集成多个铜配重来减小产品尺寸
重铜镀层过孔通过电路板承载PCB更高的电流，并有助于将热量传递到外部散热器。
板载散热器使用高达120盎司的铜平面直接镀在电路板表面。
板载高功率密度平面变压器PCB

重铜电路结构
标准印刷电路板（PCB），无论是双面还是多层，都是采用铜蚀刻和电镀工艺相结合的方法制造的。电路层以薄铜片（通常为0.5盎司/平方英尺至2盎司/平方英尺）开始，经过蚀刻以去除不需要的铜，并镀覆以增加铜的厚度，使其适用于平面，走线，焊盘和镀通孔。使用环氧基衬底（例如FR4或聚酰亚胺）将所有电路层层压成完整的封装。
采用重铜电路的电路板以完全相同的方式生产，PCB虽然采用了专门的蚀刻和电镀技术，例如高速/阶梯电镀和差分蚀刻。历史上，重铜特征完全是通过蚀刻厚的覆铜层压板材料形成的，导致不均匀的迹线侧壁和不可接受的底切。电镀技术的进步允许通过电镀和蚀刻的组合形成重铜特征，导致直的侧壁和可忽略的底切。
电镀铜电路使电路板制造商能够增加电镀孔和通孔侧壁的铜厚度。现在，可以在单板（也称为PowerLink）上将PCB与标准功能的铜混合。优点包括减少层数，低阻抗功率分布，更小的占地面积和潜在的成本节省。通常，高电流/高功率电路及其控制电路是在单独的电路板上单独制造的。重镀铜使得集成高电流电路和控制电路成为可能，以实现高密度且简单的PCB板结构。
重铜功能可以无缝连接到标准电路。

目前的承载能力和温度上升
铜PCB电路可以安全承载的电流量取决于项目可以承受多少热量上升，因为热量上升和电流是相关的。当电流沿着迹线流动时，存在导致局部加热的I2R（功率损耗）。迹线通过传导（进入相邻材料）和对流（进入环境）冷却。因此，为了找到迹线可以安全承载的最大电流，我们必须找到一种方法来估算与施加的电流相关的热量上升。理想的情况是达到PCB稳定的工作温度，其中加热速率等于冷却速率。IPC公式可用于对此事件进行建模。
IPC-2221A，外部轨道电流容量的计算[1]：
I = .048 * DT（.44）*（W * Th）（。725）
在I是电流（安培）的情况下，DT是温度上升（°C），W是迹线的宽度（mil），Th是迹线的厚度（mil）。对于相同的加热程度，内部迹线应降低50％（估计值）。使用IPC公式，我们生成了图3（参见文本末尾的表格），显示了几个不同横截面积的迹线的电流承载能力，温度上升了30°C。
什么构成可接受的热量上升将因项目而异。大多数电路板介电材料可以承受高于环境温度100°C的温度，尽管在大多数情况下这种温度变化量是不可接受的。

电路板强度和生存能力
电路板制造商和设计人员可以选择各种介电材料，从标准FR4（工作温度130°C）到高温聚酰亚胺（工作温度250°C）。高温或极端环境可能需要特殊材料，但如果电路走线和电镀过孔标准为1盎司/平方英尺，它们能否在极端条件下存活？电路板工业已经开发出一种用于确定成品电路产品的热完整性的测试方法。热应变来自各种电路板制造，组装和修复过程，其中Cu和PWB层压板的热膨胀系数（CTE）之间的差异提供了裂纹成核和电路失效的驱动力。
电阻的增加表明铜电路中的裂缝导致电气完整性的破坏。该测试的标准试样设计采用了32个镀通孔链，长期以来一直被认为是受热应力时电路中最薄弱的部分。
TCT结果清楚地表明，无论电路板材料如何，故障率都会变得不可接受。在具有0.8密耳至1.2密耳铜镀层的标准FR4板上进行的热循环研究表明，在8个循环后32％的电路失效（电阻增加20％被认为是失效）。具有特殊材料的板显示出这种失效率的显着改善（氰酸酯酯八次循环后为3％），但是非常昂贵（材料成本为5到10倍）并且难以加工。平均表面贴装技术组件在出厂前至少可以看到四个热循环，并且可以看到每个组件修复额外的两个热循环。
使用重铜电路可以完全减少或消除这些故障。将2盎司/平方英尺的铜电镀到孔壁上可将故障率降低到几乎为零（TCT结果显示，标准FR4的八个循环后，最低2.5密耳镀铜的故障率为0.57％）。实际上，铜电路变得不受由热循环施加在其上的机械应力的影响。

热管理
随着设计人员努力从他们的项目中获得最大的价值和性能，印刷电路变得越来越复杂并且被驱动到更高的功率密度。小型化，功率元件的使用，极端环境条件和高电流要求增加了热管理的重要性。通常在电子设备运行中产生的较高的热量损失必须从其源头消散并辐射到环境中;?否则，组件可能会过热并可能导致故障。然而，重铜电路可以通过减少I2R损耗和通过从有价值的部件传导热量来帮助，从而显着降低故障率。
为了从电路板表面内和表面上的热源实现适当的散热，采用散热器。任何散热器的目的是通过传导将热量从发电源散发出去，并通过对流将热量散发到环境中。电路板一侧（或内部热源）的热源通过铜通孔（有时称为“热通孔”）连接到电路板另一侧的大裸铜区域。
通常，传统的散热器通过导热粘合剂粘合到该裸铜表面上，或者在某些情况下通过铆接或螺栓连接。大多数散热器由铜或铝制成。
传统散热器所需的组装过程包括三个劳动密集且成本高昂的步骤。完成此过程所需的时间和工作量很大，结果不如机械自动化过程。相比之下，内置散热器是在印刷电路板制造过程中产生的，不需要额外的组装。重铜电路技术使这成为可能。该技术允许在电路板外表面的任何位置添加厚铜散热片。散热器在表面上电镀并因此连接到导热通孔而没有任何阻碍导热性的界面。
另一个好处是在散热通孔中增加了铜镀层，这降低了电路板设计的热阻，实现了它们可以期望PCB制造中固有的相同精度和可重复性。因为平面绕组实际上是在覆铜层压板上形成的扁平导电迹线，所以与圆柱形导线导体相比，它们改善了总电流密度。这种益处是由于最小化趋肤效应和更高的载流效率。
板载平面实现了出色的初级到次级和次级到次级电介质隔离，因为在所有层之间使用相同的介电材料，确保所有绕组完全封装。此外，初级绕组可以溢出，使次级绕组夹在初级绕组之间，实现低漏感。标准PCB层压技术，可选择各种环氧树脂，可以安全地夹层多达50层厚度为10盎司/平方英尺的铜绕组。
在重铜电路的制造过程中，我们通常会处理大量的电镀厚度;?因此，必须在定义迹线间距和焊盘尺寸时进行限制。因此，建议设计人员在设计过程的早期就将电路板制造商放在板上。HQPCB Engineered Technologies为重铜电路开发了一套设计指南，为设计人员提供了所需要的基本概述。

军事应用
传统上，当PCB用于军事应用时，设计人员通过并行添加3或4盎司铜的复制层并交叉手指来创建高电流电路，使得层在它们之间均匀地共享电流。在实践中，共享不太理想，因此一些层往往承载更高的负载百分比并产生更高的损失。总的来说，电路板通常比设计期间估计的温度高。
利用Heavy或EXTREME Copper创建高电流电路，并在通孔和镀通孔中加入较厚的铜镀层，无需并行添加复制层，从而消除了多层之间负载分配的任何问题。可以更加确定地计算由于板中的损耗引起的温度升高。孔中的厚铜镀层显着减少了与热应力相关的故障。结果是更冷的运行和更可靠的PCB。

重型铜，EXTREME铜缆或PowerLink已用于以下军事应用：
武器控制系统
雷达系统
电源大功率平面变压器初级和次级绕组
配电盘
电池充电器和监控系统
使用重铜电路的电力电子产品已经在军事和航空航天工业中使用多年，并且作为工业应用中的首选技术正在获得发展势头。据信市场需求将在不久的将来扩展此类产品的应用。