電源 PCB 內(nèi)層銅厚設(shè)計(jì)指南
來(lái)源：捷配
時(shí)間: 2025/11/28 09:59:07
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1. 引言
隨著大功率電源（如服務(wù)器電源、新能源充電樁）向 “高功率密度” 升級(jí)，內(nèi)層銅厚成為影響 PCB 載流與散熱的核心因素 —— 行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，內(nèi)層銅厚不足 1oz 的電源 PCB，在 10A 電流下過(guò)熱故障率達(dá) 32%，某充電樁廠商曾因內(nèi)層銅厚偏差（設(shè)計(jì) 2oz 實(shí)際 1.2oz），導(dǎo)致批量產(chǎn)品高溫保護(hù)觸發(fā)率超 25%，召回?fù)p失超 1200 萬(wàn)元。捷配深耕電源 PCB 定制 8 年，可實(shí)現(xiàn) 0.5oz~6oz 內(nèi)層銅厚定制，累計(jì)交付 500 萬(wàn) + 片大功率電源 PCB，本文拆解內(nèi)層銅厚與載流的關(guān)聯(lián)邏輯、選型標(biāo)準(zhǔn)及工藝管控方案，助力解決電源 PCB 過(guò)熱問(wèn)題。
2. 核心技術(shù)解析
電源 PCB 內(nèi)層銅厚設(shè)計(jì)需嚴(yán)格遵循IPC-2221（印制板設(shè)計(jì)通用標(biāo)準(zhǔn)）第 6.2 條款，核心關(guān)聯(lián)兩大技術(shù)邏輯：
一是載流能力，內(nèi)層銅厚與載流呈正相關(guān)，按IPC-2221 載流公式（I=K×A^0.75×ΔT^0.5，K 為系數(shù)，A 為銅截面積，ΔT 為溫升）計(jì)算：2oz 內(nèi)層銅厚（截面積 1.37mm²/mm）在 ΔT=40℃時(shí)，載流能力達(dá) 12A，比 1oz 銅厚（0.68mm²/mm）提升 82%；捷配實(shí)驗(yàn)室測(cè)試顯示，1oz 銅厚在 15A 電流下，PCB 內(nèi)層溫度達(dá) 125℃（超電源器件耐受上限），而 2oz 銅厚僅 85℃。
二是散熱效率，內(nèi)層銅厚每增加 0.5oz，散熱系數(shù)提升 15%，3oz 內(nèi)層銅厚的電源 PCB，熱阻比 1oz 低 40%，符合GB/T 14436（電子設(shè)備用印制板技術(shù)條件）第 5.7 條款對(duì)散熱的要求。此外，內(nèi)層銅厚公差需控制在 ±10%，若公差超 ±15%，會(huì)導(dǎo)致同一批次 PCB 載流偏差達(dá) 20%，批量生產(chǎn)時(shí)易出現(xiàn)部分產(chǎn)品過(guò)熱、部分產(chǎn)品冗余的問(wèn)題。
3. 實(shí)操方案
3.1 內(nèi)層銅厚選型與工藝管控
- 銅厚選型三步法：
- 第一步：按電流確定最小銅厚 ——10A 電流選 2oz，15A 選 3oz，20A 選 4oz，參考捷配 “電源 PCB 銅厚 - 電流匹配表”（基于 IPC-2221 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)）；
- 第二步：考慮散熱冗余 —— 戶外充電樁 PCB 需額外增加 0.5oz（如 15A 電流選 3.5oz），避免高溫環(huán)境下溫升超標(biāo)的；
- 第三步：驗(yàn)證基材兼容性 —— 選用生益 S1130 基材（Tg=170℃），確保銅厚與基材結(jié)合力符合IPC-TM-650 2.4.8 標(biāo)準(zhǔn)（剝離強(qiáng)度≥1.5N/mm）；
- 工藝管控措施：
- 壓合環(huán)節(jié)：內(nèi)層銅箔選用高純度電解銅（純度 99.98%），壓合溫度 175℃±5℃，壓力 30kg/cm²，保溫時(shí)間 80min，捷配壓合生產(chǎn)線（JPE-Press-950）配備銅厚實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，偏差超 ±5% 立即停機(jī)；
- 蝕刻環(huán)節(jié)：采用堿性蝕刻工藝，蝕刻因子≥5:1，確保內(nèi)層銅厚均勻性（同板銅厚偏差≤±8%），按IPC-A-600G Class 3 標(biāo)準(zhǔn)抽檢，每批次抽檢 50 片；
- 檢測(cè)驗(yàn)證：
- 銅厚檢測(cè)：用渦流測(cè)厚儀（JPE-EDT-300，精度 ±0.05oz）全檢，確保銅厚在設(shè)計(jì)值 ±10% 內(nèi)；
- 載流測(cè)試：抽取 10 片 PCB 進(jìn)行滿載測(cè)試（如 2oz 銅厚通 12A 電流），監(jiān)測(cè)內(nèi)層溫度≤90℃（按電源器件耐受上限設(shè)定），捷配實(shí)驗(yàn)室可提供載流測(cè)試報(bào)告。
電源 PCB 內(nèi)層銅厚設(shè)計(jì)需以 “電流 - 銅厚 - 散熱” 為核心邏輯，嚴(yán)格遵循 IPC-2221 標(biāo)準(zhǔn)，避免因銅厚不足或偏差導(dǎo)致過(guò)熱問(wèn)題。捷配可提供 “銅厚選型咨詢 - 定制生產(chǎn) - 載流驗(yàn)證” 一體化服務(wù)：免費(fèi)提供銅厚選型測(cè)算，支持 0.5oz~6oz 內(nèi)層銅厚定制，實(shí)驗(yàn)室可按客戶需求開(kāi)展載流與溫升測(cè)試。
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