為更安全的高壓 PCB 選擇正確的 CTI 值

你是否曾經看過兩個高壓焊盤之間出現燒焦、碳化的痕跡，但從原理圖上看，空氣間隙似乎完全足夠？這種深色導電區域稱為表面漏電起痕，而這正是層壓板的 CTI 額定值應該要防止的問題。它是一種在電路板通過高壓測試失敗之前，通常不會被注意到的材料特性。我們都會關心銅厚、走線寬度與阻抗，但真正決定兩個導體能在表面上靠多近、而不讓絕緣表面本身導電的，是基材的比較漏電起痕指數。

如果選錯 材料組，結果不是必須把所有爬電距離做得過大、浪費板面空間，就是設計出一塊在潮濕、多塵外殼中容易產生飛弧或漏電起痕的電路板。這兩種結果都很糟。在本指南中，我將說明 CTI 在 PCB 設計中的意義、它如何量測，以及它如何直接關聯到爬電距離與安全認證。我們也會檢視不同 PCB 基材的常見 CTI 值、FR4 所處的位置、何時應使用高 CTI 層壓板，以及如何可靠地設計並製造符合要求的電路板。

什麼是 CTI 值？為什麼它很重要

比較漏電起痕指數的定義與測試方法

比較漏電起痕指數（Comparative Tracking Index，CTI）是指在受污染且潮濕的條件下，絕緣材料表面在形成導電碳化路徑之前，所能承受的最高電壓，單位為伏特。換句話說，它代表當灰塵與濕氣參與其中時，層壓板表面抵抗漏電起痕的能力。此測試依照 IEC 60112 國際標準方法進行。兩個鉑電極會放置在材料表面，並由電極施加電壓。接著，導電溶液（氯化銨）會以特定間隔滴在兩個電極之間。電壓逐步提高，直到材料能承受 50 滴而沒有發生漏電起痕失效；該通過電壓就是 CTI 額定值。以下是幾個需要記住的重點：

• CTI 一律以伏特表示；CTI 越高，抗漏電起痕能力越好。
• 測試刻意加入污染與濕氣，因為現場實際發生漏電起痕時，通常就是在這類條件下。
• PTI（Proof Tracking Index，耐漏電起痕指數）表示材料能在固定電壓下通過測試，而不是指出其最高極限。

CTI 在防止電氣擊穿中的作用

高壓間距可能以兩種截然不同的方式失效。第一種是乾淨空氣中的電弧，主要由電氣間隙控制。第二種則更隱蔽：表面漏電起痕——污染物會逐漸劣化絕緣體表面，直到形成永久性的導電碳化路徑。漏電起痕不需要跨越很大的空氣間隙，它是一種沿表面緩慢發展的失效，會受到濕氣、灰塵、助焊劑殘留與電場影響；一旦形成碳化路徑，該路徑就是永久且導電的。CTI 存在的目的，正是為了避免這件事。

高 CTI 材料不容易碳化，因此可讓導體在表面上放得更近，同時不至於引發漏電起痕失效。這也是為什麼 CTI 會出現在市電設備、市電電源供應器與馬達驅動器的安全要求中。它能防止一個多塵、潮濕的外殼，逐漸把你的絕緣材料變成導體。

CTI 值如何影響 PCB 安全性與可靠性

與爬電距離及絕緣設計的關係

沿著絕緣材料表面測得的兩導體最短距離稱為爬電距離（creepage），而穿過空氣測得的最短距離稱為電氣間隙（clearance）。漏電起痕會沿著表面發生，因此 CTI 控制的尺寸就是爬電距離。兩者的重要關係是：CTI 材料等級越高，在特定工作電壓與污染等級下所需的爬電距離越短；CTI 材料等級越低，在相同工作電壓與污染等級下，導體之間所需距離就越大。這一點會透過材料組直接納入安全標準表格中：

• 材料組 I：CTI ≥ 600 V
• 材料組 II：400 ≤ CTI < 600 V
• 材料組 IIIa：175 ≤ CTI < 400 V
• 材料組 IIIb：100 ≤ CTI < 175 V

污染等級同樣重要。常見假設是，污染等級 2（典型室內、辦公室等級環境）與污染等級 3（工業環境、導電粉塵、冷凝）會需要明顯更大的爬電距離。在 IEC 62368-1 與 IEC 60664-1 等標準中，所需爬電距離會依照工作電壓、污染等級與材料組，從表格中查得。材料組越好，實際上就能縮短間距。

對高壓應用與法規合規的影響

對低電壓邏輯板來說，CTI 通常不會是關鍵問題。不過，一旦進入市電電壓範圍，PCB 設計中的 CTI 值就會成為離線式電源轉換、EV 充電、太陽能逆變器與工業馬達驅動器的門檻條件。在這些應用中，安全認證機構不會留下太多猜測空間。你的爬電距離必須依照層壓板已記錄的材料組來合理化，並且在 UL、CE 或 IEC 標誌審查中受到審核人員檢視。如果製造商無法提供基材 CTI 額定值證明，你的間距論證就站不住腳。最受影響的應用包括：

1. 離線式 AC-DC 電源供應器，包含位於整流市電電壓等級的初級側導體。
2. 高電壓且環境髒污、振動明顯的 EV 與工業充電器。
3. 具高 DC 匯流排電壓、需長期戶外使用的光伏逆變器。
4. 馬達驅動器與 HVAC 控制器中存在導電粉塵與濕氣的污染等級 3 環境。

不同 PCB 材料的常見 CTI 值

標準 FR4 與高 CTI 替代材料

一般 FR4 的壞消息是，多數常見等級屬於材料組 IIIa，CTI 約為 175 V。這對許多低壓應用來說可以接受，但在高壓間距設計中偏弱，因為它會對應到表格中最大的間距要求。如果需要更好的表現，製造商可提供專為抗漏電起痕設計的高 CTI 層壓板，CTI 可達 ≥ 600 V，符合材料組 I。這些材料使用改良樹脂系統與填料，相較標準環氧材料，具備更高的抗表面碳化能力。下表比較 PCB 材料的典型 CTI 值與材料組。

這裡有幾點需要注意。標準 FR4 取得容易且成本低，但在高電壓下需要大量板面空間。升級到 Group II 或 Group I 可大幅降低所需爬電距離，對高密度設計而言，通常值得投入。

依電壓等級與環境條件匹配 CTI

沒有任何單一 CTI 值永遠是「正確」的。正確選擇取決於工作電壓、污染等級與可用板面空間。規格過高會增加成本，規格不足則可能導致漏電起痕失效或認證被拒。可依以下經驗法則選擇材料：

• 低電壓（< 50 V）、乾淨環境：標準 FR4（Group IIIa）通常可接受，CTI 很少成為主要問題。
• 市電電壓、污染等級 2、可用間距充足：若爬電距離表格允許，可使用標準或中等級 FR4。
• 緊湊設計、市電電壓：升級到 Group II 或 Group I 高 CTI 材料，以合法縮短爬電距離。
• 污染等級 3（工業、戶外、多塵）：使用 Group I（CTI ≥ 600）以維持可管理的間距。
• 高 DC 匯流排或安全關鍵應用：使用 Group I 材料，並保留較保守的間距，以提升現場可靠性與安全裕度。

實現高 CTI 性能的設計與製造策略

材料選擇與佈局最佳化

請務必選擇高於爬電距離要求的材料組，而不是剛好卡在最低要求。接著，應讓板面設計能充分發揮材料優勢。CTI 額定值需要良好的高壓佈局來支撐。以下是幾個可提升實際抗漏電起痕能力的佈局技巧：

• 隔離槽：在高壓網路之間銑出槽孔，可提高有效爬電距離，並從物理上阻斷漏電起痕路徑。
• 防焊壩與塗層：連續防焊層或三防漆可保護表面免受污染，但不要總是單獨依賴防焊層來滿足完整爬電額定。
• Guard traces 或接地屏障：在高風險網路之間放置接地導體，可攔截表面漏電。
• 平滑／圓角走線：避免尖銳導體角落，以免強化局部電場並促進漏電起痕。

由於 CTI 測試模擬的正是污染情境，因此避免高壓區域存在助焊劑殘留與離子污染也很重要。乾淨的板面能讓你選定的材料組真正提供其額定性能。

維持 CTI 完整性的製程控制

雖然層壓板本身會以保證 CTI 值販售，但不當製程仍可能破壞表面品質。這正是紀律嚴謹的製造商發揮作用的地方，因為抗漏電起痕能力主要取決於板面表面。影響 CTI 性能的關鍵製程控制包括：

1. 材料可追溯性：材料必須是指定且經認證的高 CTI 層壓板，而不是替代料，並且應記錄材料組。
2. 乾淨的表面前處理：殘留蝕刻藥液、離子污染或清潔不良，都會降低表面絕緣電阻。
3. 防焊塗佈控制：防焊層需充分固化、附著良好，且沒有夾帶污染物。
4. 最終清潔與離子測試：組裝後去除助焊劑殘留，並透過離子測試去除鹽分，使表面保持如 CTI 測試假設般乾淨。

JLCPCB 在高 CTI PCB 生產方面的專業能力

多樣化的認證高 CTI 材料選擇

如今，像 JLCPCB 這樣的 PCB 製造商，提供多種合格 PCB 基材選項，包含基本 FR4，以及可達到較高材料組、支援市電與高壓設計需求的高 CTI 材料。有了經認證的選項，你就可以在PCB 設計中指定 CTI 值，以符合爬電距離要求，而不必臨時尋找文件。安全審查時，審查人員要求的正是這些材料資料；如果製造商已經具備這些文件，就能移除常見的認證障礙。

若要落實這些原則，透過 JLCPCB 的製造服務，從低至 2 美元的原型製作擴展到大量生產，同時維持一致的認證層壓板、爬電距離與表面完整性，會非常簡單。交期最快可短至 1–2 天，並支援SMT 組裝，讓你選定的安全基礎能從首件樣品到量產都保持穩定。

針對高壓設計的進階 DFM 支援

只有在間距正確的情況下，高 CTI 層壓板才值得投入，而這正是自動化可製造性設計（DFM）檢查能發揮作用的地方。JLCPCB 的 DFM 評估可協助檢測電氣間隙與爬電距離，及早發現高壓間距問題，並識別槽孔走線問題與防焊覆蓋問題。透過即時報價與 EasyEDA 整合，你可以在設計早期就比較標準 FR4 佈局與高 CTI 版本，而不是等到材料組變更變得昂貴又痛苦時才處理。任何 CTI 策略的關鍵衡量指標都是重複性。通過耐壓與漏電起痕要求的原型板，應該在數千片量產板中維持相同安全裕度。

結論

CTI 值是高壓電路板安全性的沉默守護者。它決定基材承受表面漏電起痕的能力，規定你在電路板設計中必須遵守的爬電距離，並最終影響電路板是否有資格取得安全標誌。若把它當成事後才處理的小事，將會是讓原本看似穩拿的認證失敗的最簡單方式之一。更好的做法是反向計算：先指定工作電壓與污染等級，再選擇能在爬電距離表格中符合要求且保留空間的材料組。隨著 EV、太陽能與工業系統中的功率密度與高壓電子設備持續增加，正確掌握 CTI 值會變得更加重要。刻意選擇合適材料，並與能證明且穩定製造該材料的公司合作，高壓電路板才能從第一層開始保持安全。

CTI 值常見問題

結論

選擇正確的 CTI 值，是高壓 PCB 設計中最關鍵但也最常被忽略的決策之一。適當的 CTI 額定值可保護電路板免於表面漏電起痕失效，實現緊湊佈局，並確保符合 IEC 62368-1 與 UL 等嚴格安全標準。

無論你正在設計離線式電源供應器、EV 充電器、太陽能逆變器或工業馬達驅動器，只要依照工作電壓與污染等級匹配材料組，尤其是 CTI ≥ 600V 的 Group I，就能大幅提升安全性與空間效率。

在 JLCPCB，我們提供多種經認證的高 CTI 層壓板、針對爬電距離與電氣間隙的專業 DFM 檢查，以及從原型到量產的一致製造品質。不要讓高壓設計的安全性聽天由命。