铜箔厚度加工偏差对电源性能的影响

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作者：一博科技

之前的文章，我引用了IPC对铜箔厚度偏差的定义，我们来回顾一下：

提取内层0.5oz的数据来简单做个描述：这也是多层板层叠中的常见内层厚度

内层0.5oz的铜箔正常厚度是0.7mil（17um），也是见到有人用这个厚度来做仿真和设计的。也有的公司会选择0.5oz的铜厚是0.6mil（15.4um），这是IPC允许的铜的最小值。但是还有一个加工中允许减少的铜厚是4um，加工后允许的铜箔极限最小厚度是0.45mil（11.4um）。

我们都知道，铜厚变化，首先会影响阻抗，然后会影响载流能力、压降、电流密度等指标，那我们来看看影响到底有多大？

内层铜厚偏差对性能的影响

先看看阻抗：影响小于±1欧姆，不算太大的影响，并且这个影响是在整体阻抗10%的偏差里面的，设计中我们可以忽略不计。

  

再看看载流的影响：我们找了一个实际项目，0.5oz铜分别按标准值（0.6mil）与加工最小值（0.45mil）设置的仿真结果对比

0.5oz铜厚设置为0.6mil时：

用电端电压：839mV


VRM端输出电压：890mV


回路直流电阻：8.98mΩ


0.5oz铜厚设置为0.45mil时：

用电端电压：838mV，看起来压降变化不大


VRM端输出电压：897mV


回路直流电阻：10.76mΩ


看起来压降和VRM端输出电压变化不算太大，但是直流电阻差值随铜厚变化1.78mΩ，所以压降的变化是引入远端反馈的结果，直流电阻抬升明显，还是有一定隐患。

同时看到电流密度的变化，影响会更大：

0.5oz铜厚设置为0.6mil时的电流密度，最大在120A/mm2左右

0.5oz铜厚设置为0.45mil时的电流密度，最大在160A/mm2左右

直流电阻抬升，电流密度变大，加工误差的影响不可忽略。回顾我们上一个话题开始的故事，可能板厂的加工都在行业规范允许的误差范围，但是最终导致影响到产品性能，这本质上是设计裕量的问题。凡是生产，必有偏差，设计裕量要预留出生产允许的偏差。