PCB中铜厚度初学者指南

了解铜厚度（以密耳或盎司每平方英尺 （oz/ft2） 为单位）对于设计能够处理适量电流并可靠运行的电路板至关重要。在这本适合初学者的指南中，我们将分解 PCB 铜厚度的解释，深入研究 PCB 设计中的密耳，为业余爱好者探索铜重量，涵盖 PCB 铜基础知识，并帮助了解 PCB 层。让我们开始掌握 PCB 设计要点的旅程。

为什么铜厚度在 PCB 设计中很重要

铜是任何 PCB 的主干，充当在组件之间传输电信号和电源的导电材料。该铜层的厚度直接影响电路板可以处理多少电流、散热效果以及耐用性。对于业余爱好者和初学者来说，选择合适的铜厚度可能意味着功能原型和烧坏的电路板之间的区别。

通常，铜厚度以两种方式讨论：重量（盎司每平方英尺）或直接测量（密耳或微米）。标准 PCB 通常使用 1 盎司/英尺2 的铜，相当于约 1.37 密耳或 35 微米的厚度。但为什么这很重要呢？较厚的铜可以承载更多电流而不会过热，而较薄的铜可能更适合紧凑设计中的精细走线。了解这些基础知识有助于您为项目做出明智的决策。

分解术语：密耳、盎司和千分尺

让我们消除用于测量 PCB 中铜厚度的单位的混淆。作为初学者，您可能会听到诸如“密耳”、“盎司”或“微米”之类的术语。他们的意思是：

• 密尔斯：密耳是千分之一英寸（0.001 英寸）。它是 PCB 行业（尤其是美国）中描述铜层厚度的常用单位。例如，1.37 密耳是 1 盎司/英尺的厚度2 铜。

• 盎司每平方英尺 （oz/ft2）：这是一个重量测量值，表示一平方英尺的电路板上分布了多少铜。这是谈论厚度的一种间接方式。1 盎司/英尺2 的铜层铺在一平方英尺上重 1 盎司，厚度约为 1.37 密耳。

• 千分尺 （μm）：这种公制单位通常在美国以外使用，等于百万分之一米。由于 1 密耳约为 25.4 微米，因此 1 盎司/英尺 2 层（1.37 密耳）的厚度约为 35 微米。

除非您另有说明，否则大多数 PCB 制造商会假设 1 盎司/英尺2（1.37 密耳或 35 μm）作为默认铜厚度。作为业余爱好者，对于 LED 电路或微控制器板等简单项目来说，从该标准开始通常是一个安全的选择。

PCB 铜基础知识：厚度如何影响性能

现在您已经了解了这些单位，让我们深入了解铜厚度如何影响 PCB 的性能。需要考虑三个主要因素：

1. 载流能力

铜越厚，它可以承载的电流就越大而不会过热。例如，1 oz/ft2 铜层上的走线可以安全地处理大约 1-2 安培的电流，具体取决于走线宽度（例如，1 安培时 10 密耳宽）。如果您的项目涉及电机或电源等大功率组件，您可能需要 2 盎司/英尺2（2.74 密耳或 70 微米）甚至 3 盎司/英尺2（4.11 密耳或 105 微米）来处理高达 5-10 安培或更高的电流。

2. 散热

较厚的铜也有助于更好地散发热量。如果您的电路产生大量热量（想想高速处理器或电源转换器），较厚的铜层可以防止可能损坏组件的热点。例如，2 盎司/英尺 2 层比 0.5 盎司/英尺 2 层（0.685 密耳或 17.5 微米）更有效地散热，后者通常用于低功耗、轻量化设计。

3. 走线宽度和间距

较薄的铜层通常用于更细的走线和更紧密的间距，这对于紧凑或高密度设计至关重要。然而，薄铜不能承载那么多电流，因此需要权衡。对于在小型电路板上工作的业余爱好者来说，坚持 1 盎司/英尺2 通常可以在走线尺寸和电流容量之间取得良好的平衡。

业余爱好者的铜重量：选择合适的厚度

作为业余爱好者，您可能想知道哪种铜厚度最适合您的项目。以下是一个简单的指南，可帮助您根据常见用例做出决定：

• 0.5 盎司/英尺2（0.685 密耳或 17.5 微米）：这是一种轻量级选项，通常用于低电流、高密度设计。它非常适合传感器或音频项目等小信号电路，但不适合高功率应用。

• 1 盎司/英尺2（1.37 密耳或 35 微米）：行业标准，也是业余爱好者最常见的选择。它适用于通用项目，例如基于 Arduino 的电路、LED 照明或处理高达 2-3 安培电流和适当走线宽度的简单电源。

• 2 盎司/英尺2（2.74 密耳或 70 微米）：选择它来满足更高的电流需求，例如电力电子或电机驱动器。它可以在更宽的走线上处理大约 5-6 安培的电流，但会增加制造成本。

• 3 oz/ft2 或更多（4.11 mils 或 105 μm+）：用于工业设备等专业高功率应用。由于成本和制造复杂性，业余爱好者项目很少需要这样做。

请记住，较厚的铜意味着更高的成本，因此请平衡您的需求和预算。对于大多数初学者项目来说，1 盎司/英尺2 是一个安全且负担得起的起点。

了解 PCB 层和铜厚度

PCB 不仅仅是一层铜。许多电路板有多层，每层都有自己的铜厚度，具体取决于设计。让我们探讨一下铜厚度如何与理解 PCB 层联系起来。

单层 PCB与多层 PCB

单层 PCB 的电路板一侧只有铜，通常用于非常简单的电路。在这里，铜厚度（如 1 盎司/英尺2）适用于该一层。多层 PCB 在复杂电子产品中很常见，两面都有铜，甚至夹在绝缘层之间。每层可能具有相同或不同的铜厚度。例如，外层可能使用 1 oz/ft2 进行信号走线，而电源层的内层可能使用 2 oz/ft2 来处理更高的电流。

内层与外层

在多层板中，由于蚀刻和电镀等工艺，制造后的外层通常更薄。如果您从 1 盎司/英尺开始2 铜，电镀后成品外层可能更接近 1.2-1.4 盎司/英尺2。然而，内层通常保持其指定的厚度。作为业余爱好者，对于简单的 2 层板，您可能无需担心这一点，但很高兴知道您是否正在进入更高级的设计。

如何为您的 PCB 指定铜厚度

订购 PCB 时，您需要告诉制造商您想要的铜厚度。大多数在线平台允许您从标准选项中进行选择，例如每平方英尺 0.5 盎司、1 盎司或 2 盎司。如果您不确定，请坚持使用 1 盎司/英尺2 对于一般项目。以下是作为初学者如何解决这个问题：

1. 检查您的设计需求：估计您的迹线将承载的电流。在线计算器可以帮助确定 1 盎司/英尺2 是否足够，或者您是否需要根据走线宽度和电流使用更厚的铜。

2. 考虑成本：较厚的铜会增加制造成本。对于业余爱好者的预算，请从标准选项开始，除非您的项目需要更多。

3. 清晰沟通：提交设计文件时，请附上注释或使用订单指定铜重量（例如，“所有层 1 盎司/英尺 2”）。

如果您正在为高频信号进行设计，例如在射频电路中，铜厚度也会影响阻抗。例如，1 盎司/英尺 2 层上的 50 欧姆阻抗走线可能需要特定的宽度（FR-4 材料上通常约为 60 密耳）来保持信号完整性。阻抗计算器等工具可以帮助解决这个问题，但这是一个更高级的主题，稍后再讨论。

铜厚度要避免的常见错误

作为初学者，在处理铜厚度时很容易出错。以下是一些需要注意的陷阱：

• 低估当前需求：如果您的走线承载的电流超过铜的承受能力，它们可能会过热并失效。请务必使用当前容量图表或计算器仔细检查。

• 忽略热问题：在高功率设计中，薄铜可能无法很好地散热，从而导致组件损坏。如有疑问，请稍微厚一点。

• 过度指定厚度：当 2 盎司/英尺 2 就足够了时，选择 2 盎司/英尺 2 或更多只会增加不必要的成本。从标准值开始，仅在需要时扩大规模。

给使用 PCB 铜的业余爱好者的提示

以下是一些实用技巧，可帮助您在 PCB 项目中成功提高铜厚度：

• 使用设计软件：许多免费或经济实惠的 PCB 设计工具都包括设置铜厚度和计算电流容量走线宽度的功能。这些可以指导您尽早做出选择。

• 使用原型进行测试：如果您不确定铜的厚度，请订购小批量 1 盎司/英尺的电路板2 并在负载下进行测试。如果它们过热，请考虑在下一次修订中使用更厚的铜。

• 从标准中学习：查找行业指南，例如 IPC（全球电子标准组织）的指南，了解基于电流和温升的走线宽度和铜厚度建议。

掌握密耳和铜厚度

了解 PCB 中的铜厚度并不一定很复杂，即使您刚刚起步也是如此。通过掌握 PCB 设计中密耳的基础知识，了解以盎司或微米为单位解释的 PCB 铜厚度如何应用于您的项目，并为业余爱好者探索铜重量，您可以为您的电路板做出更明智的选择。无论是在一般用途中坚持标准 1 盎司/英尺2 （1.37 密耳），还是在功率需求中提高到 2 盎司/英尺2，了解这些 PCB 铜基础知识并了解 PCB 层都可以让您走上成功设计的道路。