理解 PCB 銅厚度:標準與換算
1 分鐘
談到銅箔厚度時,製造商能提供的選擇其實有限。當設計者需要在不增加線寬的前提下提高走線的載流能力,就會在「厚度」這個橫向維度上加碼。然而可選厚度屈指可數,多數廠商只提供幾種標準值。銅箔的選擇關乎供電能力、訊號傳播與熱管理;寬度與長度更是設計者時時刻刻的煩惱——太細,高電流一來就走線燒毀;太厚,蝕刻流程立刻變成燒錢夢魘。兩者之間才有甜蜜點。本文將介紹銅厚的相關標準、量測方法與單位換算。
什麼是 PCB 銅箔厚度?
簡單來說,PCB 銅箔厚度就是沉積在板材上銅層的高度,可用三種單位表示:
- 微米 (µm)
- 密耳 (1 mil = 0.001 英寸)
- 盎司/平方英尺 (oz/ft²)
業界普遍採用「盎司」作為標準,因為早期 PCB 廠習慣以每平方英尺的重量來計價。
1 oz/ft² ≈ 35 μm ≈ 1.37 mils。
也就是說,1 oz 的銅箔厚度約為 35 µm。
如何量測 PCB 銅箔厚度
量測時機分兩大類:
1. 製前:向板廠指定厚度(例如 1 oz)。廠商提供的基材已預覆底銅。
2. 製後:成品厚度會因電鍍加厚而略增。可透過切片顯微鏡量測,或以表面輪廓儀取得更精確數據。最終銅厚 = 底銅 + 電鍍銅。
PCB 常見銅厚標準值
PCB 銅厚 通常標準化,方便量產。常見值如下:
- 0.5 oz (17 µm) – 多層板內層細線路首選。
- 1 oz (35 µm) – 業界最常見的通用厚度。
- 2 oz (70 µm) – 電源、車用、工業板。
- 3 oz (105 µm) 及以上 – 重銅板,用於大電流設計。
下表依據 IPC-6012 規範,列出成品銅厚的允收條件與公差。
層數如何影響銅厚選擇
從雙面板升級到多層板時,外層與內層的銅厚差異就會顯現。通常表底層用 1 oz,若為高功率板可升 2 oz;內層為了節省空間與維持可製性,多採 0.5 oz。
層數越多,總銅量越大,需搭配更厚、更高 K 值的介電層做絕緣。層間距離拉大後,阻抗匹配難度與成本都會上升,但整體 散熱與熱傳導 能力也隨之提升。
銅厚為何重要(實務影響)
1. 載流能力:銅越厚,可承受電流越大而不過熱,可依 IPC-2152 選擇。
2. 熱管理:額外銅箔可將熱量從功率元件散開,並提高板彎強度,適合車用環境。
3. 訊號完整性與阻抗:走線長、寬、間距與厚度共同決定阻抗,為了 更好的訊號完整性,設計時必須把銅重納入考量。
4. 機械強度:銅越多,PCB 越硬,整體結構更強。
5. 成本與可製性:厚銅需更長蝕刻與電鍍時間,成本更高;銅越厚,細間距走線越難做。
什麼是銅箔平衡:
若板面銅箔分布不均,在電鍍與蝕刻時就會出問題:銅密集區與稀疏區的反應速率不同,可能導致板彎翹。因此需要「銅箔平衡」——在低銅區補上「假銅」或網格銅,使各區域覆蓋率趨於一致。此舉僅為製程考量,不改變電路功能,目的在讓板子順利通過各道製程。
什麼是灌銅(Copper Pour):
灌銅就是把整片未走線的空白區域鋪成一大塊連續銅箔,通常接地。電氣上可降低回流路徑阻抗,形成完整參考平面,改善訊號完整性;熱學上則能擴大散熱面積。製造端也能減少需蝕刻的銅量,降低成本。
結語:
從本文可知,銅箔厚度看似只是下單時的小選項,實則決定了板子的載流、散熱與現場可靠度。對學生而言,務必熟記單位換算與 IPC 規範。下次下單別再盲點「1 oz」,先自問:我的設計需要更大電流或更好散熱嗎?加厚會不會影響阻抗或製程?你永遠可以從訊號完整性角度,依電流與線長/線寬算出最合適的厚度。
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