在印刷电路板（PCB）中，铜（Copper）是最常用的布线材料，其核心原因和工艺细节如下：

为什么用铜？

1. 导电性优异
   铜是仅次于银的优良导体（电导率约 (5.96 \times 10^7 \, \text{S/m})），能高效传输电流和信号，减少能量损耗。
2. 导热性好
   帮助散发电子元件产生的热量（导热系数约 (401 \, \text{W/(m·K)})）。
3. 可加工性强
   易于蚀刻成精细线路（现代工艺可做到线宽/线距 ≤ 3mil/0.075mm）。
4. 成本适中
   相比金、银等金属，铜在性能和成本间取得最佳平衡。
5. 附着力强
   与FR-4等基板材料结合牢固，减少脱落风险。

铜在PCB中的实现方式

1. 覆铜基板（Copper-Clad Laminate, CCL）
   PCB制造从覆铜板开始：绝缘基板（如环氧树脂+玻璃纤维）表面压合一层电解铜箔（常见厚度：18μm/35μm/70μm）。

2. 布线形成工艺

   • 减法工艺（蚀刻）：
     通过光刻胶曝光显影，保留设计线路，用化学蚀刻（如氯化铁溶液）去除多余铜箔，留下导电线路。
   • 加成工艺：
     在基板上化学沉积铜，直接形成线路（适用于高精度板）。

3. 表面处理（防氧化增强焊性）

   • 喷锡（HASL）
   • 沉金（ENIG）
   • 沉银（Immersion Silver）
   • OSP（有机保焊膜）
   • 镀金（硬金/软金，用于金手指）

4. 特殊结构处理

   • 过孔镀铜：通过电镀在孔壁沉积铜（厚度约20-25μm），实现层间电气连接。
   • 厚铜设计：电源板使用105-400μm铜厚，承载大电流（需增加蚀刻补偿）。

铜布线的关键参数

铜布线优化的注意事项

• 阻抗控制：高速信号线需计算线宽/层叠，匹配目标阻抗（如USB 90Ω差分）。
• 电流密度：避免过载导致过热（IPC-2152标准提供电流-温升曲线）。
• 高频趋肤效应：>1GHz时电流趋于表面，需考虑粗糙度损耗。
• 铜箔粗糙度：低轮廓铜（VLP/HVLP）提升高频性能。

设计技巧：大电流路径优先使用短而宽的铜箔，避免直角走线（改用45°或圆弧角减少信号反射）；敏感信号用地铜屏蔽，过孔阵列分散回流路径。

铜凭借综合性能优势成为PCB布线的不可替代材料，其制造工艺的持续革新（如mSAP用于5G天线）也推动着电子设备向更小、更快、更可靠的方向发展。