电源 PCB 内层铜厚设计指南
来源：捷配
时间: 2025/11/28 09:59:07
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1. 引言
随着大功率电源（如服务器电源、新能源充电桩）向 “高功率密度” 升级，内层铜厚成为影响 PCB 载流与散热的核心因素 —— 行业数据显示，内层铜厚不足 1oz 的电源 PCB，在 10A 电流下过热故障率达 32%，某充电桩厂商曾因内层铜厚偏差（设计 2oz 实际 1.2oz），导致批量产品高温保护触发率超 25%，召回损失超 1200 万元。捷配深耕电源 PCB 定制 8 年，可实现 0.5oz~6oz 内层铜厚定制，累计交付 500 万 + 片大功率电源 PCB，本文拆解内层铜厚与载流的关联逻辑、选型标准及工艺管控方案，助力解决电源 PCB 过热问题。
2. 核心技术解析
电源 PCB 内层铜厚设计需严格遵循IPC-2221（印制板设计通用标准）第 6.2 条款，核心关联两大技术逻辑：
一是载流能力，内层铜厚与载流呈正相关，按IPC-2221 载流公式（I=K×A^0.75×ΔT^0.5，K 为系数，A 为铜截面积，ΔT 为温升）计算：2oz 内层铜厚（截面积 1.37mm²/mm）在 ΔT=40℃时，载流能力达 12A，比 1oz 铜厚（0.68mm²/mm）提升 82%；捷配实验室测试显示，1oz 铜厚在 15A 电流下，PCB 内层温度达 125℃（超电源器件耐受上限），而 2oz 铜厚仅 85℃。
二是散热效率，内层铜厚每增加 0.5oz，散热系数提升 15%，3oz 内层铜厚的电源 PCB，热阻比 1oz 低 40%，符合GB/T 14436（电子设备用印制板技术条件）第 5.7 条款对散热的要求。此外，内层铜厚公差需控制在 ±10%，若公差超 ±15%，会导致同一批次 PCB 载流偏差达 20%，批量生产时易出现部分产品过热、部分产品冗余的问题。
3. 实操方案
3.1 内层铜厚选型与工艺管控
- 铜厚选型三步法：
- 第一步：按电流确定最小铜厚 ——10A 电流选 2oz，15A 选 3oz，20A 选 4oz，参考捷配 “电源 PCB 铜厚 - 电流匹配表”（基于 IPC-2221 实测数据）；
- 第二步：考虑散热冗余 —— 户外充电桩 PCB 需额外增加 0.5oz（如 15A 电流选 3.5oz），避免高温环境下温升超标的；
- 第三步：验证基材兼容性 —— 选用生益 S1130 基材（Tg=170℃），确保铜厚与基材结合力符合IPC-TM-650 2.4.8 标准（剥离强度≥1.5N/mm）；
- 工艺管控措施：
- 压合环节：内层铜箔选用高纯度电解铜（纯度 99.98%），压合温度 175℃±5℃，压力 30kg/cm²，保温时间 80min，捷配压合生产线（JPE-Press-950）配备铜厚实时监测，偏差超 ±5% 立即停机；
- 蚀刻环节：采用碱性蚀刻工艺，蚀刻因子≥5:1，确保内层铜厚均匀性（同板铜厚偏差≤±8%），按IPC-A-600G Class 3 标准抽检，每批次抽检 50 片；
- 检测验证：
- 铜厚检测：用涡流测厚仪（JPE-EDT-300，精度 ±0.05oz）全检，确保铜厚在设计值 ±10% 内；
- 载流测试：抽取 10 片 PCB 进行满载测试（如 2oz 铜厚通 12A 电流），监测内层温度≤90℃（按电源器件耐受上限设定），捷配实验室可提供载流测试报告。
电源 PCB 内层铜厚设计需以 “电流 - 铜厚 - 散热” 为核心逻辑，严格遵循 IPC-2221 标准，避免因铜厚不足或偏差导致过热问题。捷配可提供 “铜厚选型咨询 - 定制生产 - 载流验证” 一体化服务：免费提供铜厚选型测算，支持 0.5oz~6oz 内层铜厚定制，实验室可按客户需求开展载流与温升测试。
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