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銅箔如何影響 PCB 效能與製造品質

最初發布於 Oct 16, 2026, 更新於 Oct 16, 2026

3 分鐘

目錄
  • 甚麼是銅箔?為何對 PCB 重要?
  • 了解 PCB 應用中的銅箔
  • PCB 常用的主要銅箔類型
  • 影響 PCB 效能的銅箔用途及特性
  • 銅箔選擇與 PCB 製造要求
  • PCB 製造商如何控制銅箔品質
  • PCB 銅箔常見問題
  • 結語

重點摘要

  • 重量:1 oz 銅約等於 35 µm 厚度;重量越高,載流能力越大。
  • 類型:ED 適用於標準硬板,RA 適用於需要動態彎折的軟板電路。
  • DFM 與損耗:較平滑的銅箔可降低射頻損耗;較厚銅箔需要更寬的線寬及間距。

PCB 中真正承載電氣訊號的部分是銅箔。電路板的強度來自玻璃纖維布,樹脂用於固定各層,阻焊層則保護並分隔外露銅。對許多設計而言,銅箔始於疊層中的一個簡單選項:1 oz。

電解沉積銅箔卷材送入覆銅層壓板壓合機

圖 1:送入覆銅層壓板壓合機的電解沉積銅箔卷材

大部分 PCB 銅箔採用減成法加工。製造商先將連續銅帶貼合到層壓板,再移除不屬於電路圖形的銅。因此,在 Gerber 檔案進入生產前,銅厚、晶粒結構及表面紋理已經存在於設計特性中。這些特性都會影響成品。本指南將介紹 PCB 銅箔的特性、銅重量(盎司)與銅厚(微米)的關係、電解沉積銅與壓延銅的差異,以及如何為疊層選擇合適的銅重量。

甚麼是銅箔?為何對 PCB 重要?

銅箔是標準 PCB 中唯一的導電材料,因此成品走線的每項電氣特性都可追溯至銅箔。

銅箔是甚麼?在 PCB 結構中扮演甚麼角色?

銅箔是附著於絕緣材料上的連續高純度薄銅片。PCB 銅箔厚度通常為 12 至 140 µm,純度一般高於 99.8%。高純度很重要,因為雜質會增加電阻,並可能令蝕刻過程中的銅不均勻。

製造層壓板時,銅箔會被加熱並壓入玻璃纖維增強環氧樹脂,形成覆銅層壓板(CCL)。標準 FR-4 芯板是兩面覆銅、完全固化的層壓板。PCB 製造的主要步驟是移除銅:乾膜感光阻劑覆蓋電路圖形,蝕刻液溶解周圍多餘的銅,最後留下走線、焊盤及平面。

銅箔厚度、導電率與 PCB 效能

訂購銅箔時要注意,銅箔通常按重量而非厚度訂購。PCB 製造中,1 oz 銅表示將 1 oz 銅均勻鋪在 1 平方英尺面積上,約等於 34.8 µm(1.37 mil)厚度,業界通常四捨五入為 35 µm。

0.5 oz、1 oz、2 oz 及 3 oz 銅箔厚度比例

圖 2:0.5 oz、1 oz、2 oz 及 3 oz 銅箔厚度比例

銅重量(oz/ft²)標稱厚度片電阻(每平方 mΩ)適用位置
0.5 oz17.4 µm(0.7 mil)0.97多層板的內層訊號層預設選擇
1 oz34.8 µm(1.4 mil)0.48標準外層銅,一般數碼及類比電路
2 oz70 µm(2.8 mil)0.24電源軌、馬達驅動及超過約 3 A 的電路
3 oz105 µm(4.1 mil)0.16重銅及母線式平面的起點
4 oz 或以上140 µm(5.5 mil)或以上0.12 或以下焊接設備、電池組及大電流背板

1 oz 銅的片電阻約為 0.48 mΩ。所謂「一平方」是長度等於寬度的銅段;計算平方數可快速估算走線電阻,而不必套用公式。

了解 PCB 應用中的銅箔

製造過程會將銅箔轉變成成品銅電路層,期間銅箔厚度和形狀會多次改變。因此,蝕刻後的走線尺寸不一定與佈局中繪製的尺寸完全相同。

銅箔經壓合、電鍍及蝕刻後的截面

圖 3:銅箔經壓合、電鍍及蝕刻後的截面

銅箔如何成為 PCB 電路層

外層銅會經歷以下五個重要步驟:

  1. 壓合:銅箔與半固化片在約 180 °C、數百 psi 壓力下壓合,熔融樹脂流入銅箔粗糙底面並將其固定。
  2. 鑽孔及孔壁活化:在板上鑽孔,再沉積薄薄的化學銅種子層,使裸露樹脂孔壁可以接受電鍍。
  3. 成像:壓合乾膜感光阻劑,透過圖稿曝光並顯影,只在需要保留銅的位置留下保護層。
  4. 電鍍:電解銅同時加厚孔壁及外層裸露銅,通常增加 20 至 25 µm(0.8 至 1 mil)。
  5. 蝕刻及退膜:氯化銅或鹼性噴淋溶解所有未受保護的銅,直到露出樹脂,然後剝除感光阻劑。

蝕刻會向下溶解銅,也會向側面侵蝕走線。因此,成品走線邊緣會略呈梯形,頂部較窄。

標準銅與重銅應用

1 oz 銅足以應付絕大多數工作,因此幾乎所有快速訂單的外層都以此為預設值。它可蝕刻至 0.09 mm 特徵尺寸,並能輕鬆承載邏輯電路和小型類比電源軌,通常不會增加成本。限制主要在載流量:在 1 oz 外層銅上,約 0.25 mm(10 mil)寬的走線可承載約 1 A。

上述數值假設溫升 10 °C,並採用較保守的 IPC-2221 圖表。IPC-2152 考慮電路板本身的散熱,因此允許更高電流,但採用舊數值更安全。增加至 2 oz 會使截面積加倍,同一線寬在相同溫升下接近可承載兩倍電流。真正的重銅通常從 3 oz(105 µm、4.1 mil)開始,重銅 PCB 設計可進一步用於母線。

PCB 常用的主要銅箔類型

幾乎所有 PCB 銅箔都由兩種製造路線生產,但兩者會形成完全不同的晶粒結構。

電解銅箔與壓延銅箔

電解沉積銅箔(ED 箔)是在硫酸銅槽中電鍍於緩慢旋轉的鈦鼓上。銅從鼓面向外生長,因此成品有兩面:光滑亮澤的鼓面,以及晶粒生長形成的較粗糙霧面。

ED 銅與 RA 銅的晶粒結構比較

圖 4:ED 銅與 RA 銅的晶粒結構比較

壓延退火銅箔(RA 箔)由鑄造銅錠開始,經軋機減薄至所需厚度,使晶粒拉伸並壓平至大致平行於箔片表面,再透過退火令晶粒重新生長和再結晶。最終形成雙面平滑、延展性遠高於電解銅箔的壓延退火銅箔。

箔類型製造方式典型 Rz 粗糙度適用場合
標準 ED電鍍於旋轉鈦鼓3 至 6 µm(118 至 236 µin)低於約 1 GHz 的一般硬板
HTE ED(IPC-4562 Grade 3)針對高溫延伸率調整的 ED 箔2 至 4 µm(79 至 157 µin)需要多次壓合循環的多層板
反向處理(RTF)在平滑鼓面一側貼合的 ED 箔1 至 1.5 µm(39 至 59 µin)5 至 10 GHz 數碼電路,低成本降低損耗
VLP 及 HVLP極低輪廓的 ED 箔0.3 至 1 µm(12 至 39 µin)10 GHz 以上、射頻層壓板及 25 Gbps 串行鏈路
壓延退火(RA)鑄造銅錠冷軋後退火0.25 至 0.5 µm(10 至 20 µin)動態軟板及低損耗射頻

如何按 PCB 需求選擇銅箔

銅箔選擇取決於應用,以下四種情況涵蓋大部分設計:

皮膚深度與頻率對比典型銅箔粗糙度

圖 5:皮膚深度與頻率對比典型銅箔粗糙度

  • 約 1 GHz 以下的硬板數碼及類比電路:標準或 HTE ED 箔,因為在這些頻率下,表面粗糙度遠小於導電深度。
  • 經歷三次或以上壓合循環的多層板:選用 HTE 箔,普通 ED 箔在高溫拉伸時可能開裂。
  • 運作時需要彎折的軟板:選用壓延退火箔,平坦晶粒結構可承受反覆彎折,而柱狀晶粒容易裂開。
  • 約 5 GHz 或 10 Gbps 以上鏈路:選用 RTF、VLP 或 HVLP 箔,較平滑的銅可直接降低導體損耗。

只有當金屬未被電流充分利用時,粗糙度才會成為因素。高頻電流有「集膚」傾向,即沿導體表面流動;該深度稱為集膚深度。銅在 1 GHz 時約為 2.1 µm,並會隨頻率平方根增加而降低。

影響 PCB 效能的銅箔用途及特性

銅的三項特性令它成為理想材料:導電、導熱,而且可以乾淨蝕刻以形成細微特徵。

電氣、熱及載流特性

業界以 100% IACS(5.8 × 10⁷ S/m)表示銅的導電率。只有銀更高,但以每平方米面積將銀壓合到板材上並不符合成本效益。鋁的導電率約為銅的 61%,因此要達到相同效果,鋁導體必須明顯更寬。銅的導熱率約 385 W/mK,而其下方 FR-4 約為 0.3 W/mK。

載流能力與銅重量成正比,發熱也一樣。與 1 oz 覆銅相比,穩壓器下方使用 2 oz 接地覆銅,可令熱點溫度明顯降低,因為經接地層傳熱的能力約加倍。導熱過孔再將熱量傳至另一面銅層。為電流選擇走線尺寸時,關鍵是溫度而非熔斷:走線會升溫並增加電阻,使附近元件超出容差,而在合理電流下銅不會熔化。

機械特性、表面品質及黏附力

黏附力以剝離強度量度,即將一條箔片從層壓板拉起所需的力量。銅不會與固化環氧樹脂產生化學鍵,因此必須依靠機械咬合。這種咬合來自箔片處理過的霧面,在該面生長細小樹枝狀突起,再覆上一層鋅或鎳阻隔層。

為高頻應用將箔片磨平,正好會移除這些突起,因此粗糙度越低,剝離強度越低。箔片製造商以黏合化學配方取代表面紋理,這也是 VLP 層壓板成本較高的主要原因。來料銅箔上的表面缺陷會貫穿整個製程;凹坑、凹痕或皺褶會安靜地留在感光阻劑下,蝕刻液仍會找到它們,最後變成走線缺口或斷路。

銅箔選擇與 PCB 製造要求

銅重量並非任意選擇,因為它取決於層數、最小特徵尺寸,以及工廠如何壓合你的疊層。

將銅箔與層數、疊層及 DFM 要求配合

較厚銅需要更寬走線和更大間距,因為蝕刻液要穿透更多金屬;向下蝕刻時也會持續侵蝕走線邊緣,增加底切。JLCPCB 會按不同銅重量公布最小走線寬度及間距,讓你可在開始佈局前檢查佈線取捨。

成品銅重量可提供的板類型最小線寬/間距對密度的影響
1 oz(34.8 µm、1.4 mil)1 至 2 層及 4 層以上外層0.09 至 0.10 mm(3.5 至 4 mil)沒有,仍可進行細間距 BGA 扇出
2 oz(70 µm、2.8 mil)1 至 2 層及 4 層以上外層0.15 至 0.16 mm(6 至 6.5 mil)最小特徵約增加 60% 寬度
2.5 oz(87 µm、3.4 mil)僅限 1 至 2 層0.20 mm(8 mil)無法進行細間距逃線
3.5 oz(122 µm、4.8 mil)僅限 1 至 2 層0.25 mm(10 mil)只適合電源佈局,不適合密集訊號
4.5 oz(157 µm、6.2 mil)僅限 1 至 2 層0.30 mm(12 mil)少量網絡的母線式覆銅

4 層及以上板的外層銅只提供 1 oz 或 2 oz;相比之下,2 層板可達 4.5 oz(157 µm、6.2 mil)。內層可選 0.5 oz、1 oz 或 2 oz,若未特別要求,預設通常為 0.5 oz。

保持銅厚及製造一致性

外層的訂購銅重量與成品銅重量是兩個不同數字。工廠通常從 0.5 oz 箔開始,再透過電鍍加厚,因為同一電鍍槽也要填充通孔。標示為 1 oz 外層銅的電路板,實際是起始箔片加上電鍍,兩者合計達到成品規格。因此外層銅的變化通常比內層大。

整片板面的電鍍電流密度並不均勻,邊緣附近的板可能比中央收集更多銅。JLCPCB 公布走線寬度容差為 ±20%。繪製為 0.2 mm(8 mil)的走線,實際可能落在 0.16 mm(6.3 mil)至 0.24 mm(9.4 mil)。設計臨界電源走線時應按較低值計算,確保最差情況的成品仍符合溫度目標。

PCB 製造商如何控制銅箔品質

銅箔雖然附有認證,工廠仍須證明其經壓合、蝕刻及電鍍後保持不變。銅箔品質控制是一連串由來料檢查到金相切片的檢查。

材料檢查、蝕刻及電鍍控制

厚度、重量、剝離強度及輪廓等級都會記錄在文件中,銅箔隨後存放於濕度受控倉庫。氧化銅箔黏附力差,因此正確存放是製程控制,而不只是清潔工作。蝕刻線決定成品走線寬度,所以需要對濕製程進行最嚴格控制。氯化銅槽的比重、氧化還原電位及溫度均保持在指定範圍,並調整輸送速度令蝕刻速率穩定。

JLCPCB 在 2 層板上提供 1 oz 至 4.5 oz 外層銅,在多層板上提供 1 oz 或 2 oz,並按每種重量公布最小線寬及間距。你可以上傳 Gerber 並在報價時選定銅重量,自動 DFM 檢查會標示該重量無法維持的特徵。

AOI、截面分析及可靠性測試

自動光學檢查會拍攝每個蝕刻層,並與 CAM 資料比較,檢查斷裂、缺口、鼠咬、短路及不應被蝕刻的銅。內層會在壓合前檢查,因為壓合後故障便無法修復。

金相顯微鏡下測量 PCB 銅厚

圖 6:金相顯微鏡下測量 PCB 銅厚

只有切開電路板並實際測量,才能檢查銅厚。將試片嵌入環氧樹脂、拋光後在顯微鏡下觀察,可直接量度箔片厚度、電鍍銅厚及蝕刻因子。熱應力測試可確認箔片是否牢固黏合:樣品在 288 °C 熔融焊料中浸泡 10 秒,再做金相切片,檢查是否有銅箔翹起或樹脂分離。剝離強度測試則以數值提供相同答案。

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PCB 銅箔常見問題

問:1 oz 銅箔是多少微米及 mil 厚?

將 1 oz 銅鋪在 1 平方英尺面積上,標稱厚度為 34.8 µm,即 1.37 mil,業界通常四捨五入為 35 µm。半 oz 銅為 17.4 µm(0.7 mil),2 oz 銅為 70 µm(2.8 mil)。

問:內層與外層使用相同銅重量嗎?

不一定。多層板內層預設為 0.5 oz,也可按要求提供 1 oz 及 2 oz。內層不會進行電鍍,因此成品厚度正好等於訂購的箔片重量。

問:ED 銅箔與壓延退火銅箔的真正差異是甚麼?

電解沉積箔電鍍於鼓面,形成反覆彎折時容易開裂的垂直柱狀晶粒。壓延退火箔經冷軋及退火,形成平坦、互相重疊的晶粒,彎折時會滑移而非裂開。

問:銅箔粗糙度在甚麼頻率開始重要?

當集膚深度接近表面突起高度時,粗糙度會變得顯著,標準銅箔通常在約 5 GHz 開始出現影響。銅在 1 GHz 時的集膚深度約為 2.1 µm,在 10 GHz 時約為 0.65 µm。

問:為甚麼成品外層銅比訂購的箔片重量更厚?

通孔電鍍期間會對外層進行電鍍,在起始箔片上增加約 20 至 25 µm。工廠通常使用較薄的起始箔,再透過電鍍達到成品重量。

結語

銅箔是 PCB 中唯一以一個數字指定,卻會在整塊板上處處影響結果的材料。該數字決定電阻和載流能力,也決定平面散熱能力。透過蝕刻因子,它還決定走線可以做到多細。箔片類型則增加另一個選擇軸,決定電路板能否彎折,以及高速邊沿通過時會損失多少。應把銅箔選擇視為疊層的一部分,而不是結帳時的勾選項。

按電源軌實際承載的電流選擇重量,並保持上下層對稱,使板材壓合後保持平整。只有當邊沿速率足以證明值得犧牲剝離強度時,才選用較平滑銅箔。資料速率持續上升,銅箔粗糙度會比大多數設計師預期更早在普通數碼板上產生影響。利用已公布的製造能力表及自動 DFM 檢查,可在投入生產前低成本驗證設計。

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