PCB銅厚、線寬與電流的關係

PCB(印刷電路板)的銅箔厚度指的是覆蓋在絕緣基板上的銅層厚度。這層銅層是電路板上的導電通路,負責傳遞電流。銅箔的厚度直接影響到電路板承載電流的能力、散熱性能以及機械強度。

銅箔厚度與承載電流能力的關係

  • 銅箔越厚,承載電流能力越強:
    • 銅箔越厚,其橫截面積就越大,可以承載更大的電流。這就像水管一樣,管徑越大,能通過的水量就越多。
    • 較厚的銅箔可以有效降低電阻,減少電能的損耗,提高電路的效率。
    • 在高頻電路中,較厚的銅箔可以降低阻抗,提高信號傳輸的質量。
  • 銅箔厚度與發熱的關係:
    • 電流流過導體時會產生熱量,銅箔也不例外。當電流過大時,銅箔會發熱,甚至燒毀。較厚的銅箔具有更好的散熱性能,可以將產生的熱量迅速散發出去,降低電路過熱的風險。

影響承載電流能力的因素(即電流承載能力,Current Carrying Capacity)

除了銅箔厚度之外,還有其他因素會影響PCB的承載電流能力:

  • 導線寬度(Trace Width):導線越寬,電阻越小,散熱面積也越大,承載電流能力越高
  • 銅箔覆蓋率: 銅箔覆蓋率越高,承載電流能力越強。
  • 環境溫度: 溫度升高會降低銅的導電率,影響承載電流能力。

PCB設計時銅箔厚度,走線寬度和電流的關係。(此為大致數據,請參考)

銅箔厚度/1oz(35um)銅箔厚度/1.5oz(50um)銅箔厚度/2oz(70um)
電流(A)線寬(mm)電流(A)線寬(mm)電流(A)線寬(mm)
4.52.55.12.562.5
424.32.55.12
3.21.53.51.54.21.5
2.71.231.23.61.2
2.312.613.21
20.82.40.82.80.8
1.60.61.90.62.30.6
1.350.51.70.520.5
1.10.41.350.41.70.4
0.80.31.10.31.30.3
0.550.20.70.20.90.2
0.20.150.50.150.70.15

註:
1.以上數據為一般溫升10℃狀況下之線路電流承載值

2.單位換算:
   1mm=39.37mil
   1oz銅厚 :將1oz銅平攤到1平方英尺上所形成的銅箔的厚度約莫為0.035mm(1.4mil)

3.銅箔可承受的安全電流與使用電壓也有關係,一般配電用電工手冊會有相關數字

4. 依照 IPC-2221 的公式  :  I = Kx△T0.44(WxH)0.725
   電路板上的最大電流載流能力(Current Carrying Capacity)又可以被分成內層線路與外層線路兩種
   而且內層線路的最大電流載流能力被設定為只有外層線路的一半。

 I:最大電流(單位:A)
   
K: 修正係數,一般覆銅線在內層時取0.024,在外層時取0.048。
△T:環境溫度溫升 ( 單位:℃   )
   W:寬度(單位:mil)
   H:厚度(單位:mil)

5.NSI PCB走線寬度計算器
http://www.desmith.com/NMdS/Electronics/TraceWidth.html

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