首页 > 技术资料 > 高频、高可靠性与高密度场景PCB铜厚定制化选择

高频、高可靠性与高密度场景PCB铜厚定制化选择

  • 2025-09-02 14:35:00
  • 浏览量:18

4.1 高频射频 PCB:铜厚与趋肤效应、插入损耗的精准匹配

高频射频 PCB(如雷达、卫星通信、5G 基站)的信号频率通常≥1GHz,铜厚选择需重点解决 “趋肤效应导致的电阻增大” 与 “插入损耗过大” 问题。


4.1.1 趋肤效应下的铜厚下限:2δ 原则

根据趋肤深度公式,不同高频段的铜厚下限如下:

  • 1-10GHz(5G 基站、WiFi 6):趋肤深度 δ=0.65-2.06μm,铜厚需≥2δ=1.3-4.12μm,0.5oz 铜厚(17.5μm)远大于下限,可满足需求;

  • 24-77GHz(车载雷达、卫星通信):趋肤深度 δ=0.23-0.4μm,铜厚需≥0.46-0.8μm,0.25oz 铜厚(8.75μm)即可满足,但需避免铜厚过厚导致插入损耗增加。

例如,77GHz 车载雷达 PCB,若选用 1oz 铜厚,插入损耗比 0.5oz 高 10%,会导致雷达探测距离缩短 5%,因此需选用 0.5oz 铜厚,在满足趋肤效应的同时减少损耗。


4.1.2 铜厚均匀性:高频信号的阻抗稳定关键

高频信号的特性阻抗对铜厚偏差极敏感,铜厚偏差每增加 1%,阻抗偏差增加 0.6%-0.8%。因此,高频 PCB 需选择 “高均匀性铜箔”,铜厚公差控制在 ±3% 以内(常规铜箔公差 ±10%),避免因铜厚不均导致信号反射。某卫星通信 PCB 采用 0.75oz 高均匀性铜箔,铜厚公差 ±2%,阻抗偏差≤1.5%,满足 Ka 频段(26.5-40GHz)的信号传输要求。

QQ20250901-092301.png


4.2 高可靠性 PCB:铜厚与耐环境性能的协同设计

高可靠性 PCB(如医疗设备、航空航天、核电设备)需在恶劣环境(高低温循环、振动、腐蚀)下长期工作,铜厚选择需增强 “抗老化、抗疲劳” 能力。


4.2.1 高低温循环:铜厚与热应力的平衡

高低温循环会导致 PCB 铜层与基材因热膨胀系数差异产生热应力,铜厚过薄易断裂,过厚易导致基材开裂,需选择 “适中铜厚”:

  • 医疗设备(-20℃~60℃,500 次循环):1oz-2oz 铜厚,热应力适中,线路断裂率≤0.1%;

  • 航空航天(-55℃~125℃,1000 次循环):2oz-3oz 铜厚,铜层的抗疲劳强度高,可承受更大热应力,线路断裂率≤0.05%。

某医疗监护仪 PCB 采用 1.5oz 铜厚,在 - 20℃~60℃循环 500 次后,线路电阻变化率<2%,满足医疗设备的可靠性要求(≤5%)。


4.2.2 振动环境:铜厚与机械强度的适配

振动环境(如汽车、航空设备)会导致 PCB 线路疲劳断裂,铜厚越厚,机械强度越高:

  • 汽车振动(频率 10-2000Hz,加速度 10g):2oz 铜厚的线路抗拉强度达 20N/mm²,较 1oz(15N/mm²)提升 33%,可减少振动导致的断裂;

  • 航空振动(频率 20-5000Hz,加速度 20g):3oz 铜厚的线路抗拉强度达 25N/mm²,适配更高振动要求。


4.2.3 腐蚀环境:铜厚与防护层的协同

腐蚀环境(如海洋设备、化工仪器)会导致铜层氧化,铜厚需与防护层(如镀镍、镀金)协同:

  • 轻度腐蚀(湿度 80%,无化学腐蚀):1oz 铜厚 + 5μm 镍镀层,可防护 5 年以上;

  • 重度腐蚀(海洋环境,盐雾浓度 5%):2oz 铜厚 + 10μm 镍镀层 + 0.5μm 金镀层,可防护 10 年以上。

高频高速PCB.png


4.3 高密度 PCB:铜厚与细线宽、小孔径的兼容设计

高密度 PCB(如智能手机、可穿戴设备)的线宽常≤0.1mm,孔径≤0.2mm,铜厚选择需兼顾 “细线宽载流” 与 “小孔径工艺”。


4.3.1 细线宽下的铜厚选择:载流与线宽的平衡

细线宽(0.08-0.1mm)的载流能力低,需通过铜厚优化:

  • 线宽 0.1mm 时,0.5oz 铜厚的载流能力约 0.3A,1oz 约 0.5A,2oz 约 0.8A;

  • 若线路需承载 0.6A 电流,线宽 0.1mm,选择 1.5oz 铜厚(载流约 0.65A),既满足需求,又避免铜厚过厚导致蚀刻困难。


4.3.2 小孔径下的铜厚适配:孔壁铜层的完整性

小孔径(0.15-0.2mm)的过孔,铜厚过厚会导致孔壁铜层过厚,影响孔径精度:

  • 孔径 0.2mm 时,铜厚≤1oz,孔壁铜层厚度约 18μm(含镀层),可保证孔径剩余 0.164mm,满足导通需求;

  • 若铜厚为 2oz,孔壁铜层厚度约 36μm,孔径剩余 0.128mm,可能导致过孔堵塞,影响电气性能。

某智能手表 PCB 的线宽 0.08mm,孔径 0.15mm,选择 0.75oz 铜厚,既满足 0.4A 的载流需求,又确保过孔孔径精度,适配高密度布局。


XML 地图