作为电脑中的主要硬件之一,主板是所起到的作用无疑是举足轻重的。但选购主板来组装电脑的朋友可能看到关于PCB、OZ铜的内容,例如在部分高端主板中看到6/8层PCB”、“2oz”铜等描述。
可能有人看到过,但对此没什么印象,还会觉得这对自己来说似乎没什么用,毕竟买主板组装电脑都是看搭配什么机箱、什么其它零件等等,而且也看不出它们是有什么好处。而有些朋友甚至可能都没听说过,更别说它们都是什么意思了......
在平常来说大家对它们很陌生也是正常的,因为几乎都很少看到这类内容,但既然能点开看到这,就为大家带来今天的内容,让大家了解学习一下。
1、电脑主板PCB几层板、几OZ铜都是什么?
一、【PCB】:
首先,PCB全称叫印刷电路板,通常是由绝缘基材(常见的 FR‑4)与若干层铜箔交替叠压而成的。其中的每一层铜箔都可以走线、做电源或做地平面,层数越多,板子内部可容纳的走线、参考层(地/电源)就越多,电路的布局灵活性、信号完整性和电磁兼容性也随之提升。
另外,在电子产品中,最简单的单面板(1层)一般是只有一面有导电线路,且通常用在功能简单、规模小的设备(例如遥控器、电子玩具等)。双面板(2层)正反两面都有线路,能实现基础的交叉布线,通常用在家电、高端电源等设备。
但对于还有的二层、三层在台式电脑上的PC主板来说是不够的,大家也都看过,电脑主板上有各种各样的零件,其中复杂的电路走向和规模不是一般较低层数所能比的。说回电脑,它常用的层数一般是4层、6层、8层或以上。下面是对应层数的应用以及解释说明:
目前主流的普通消费级主板都是多层板(即是4-6层),通常是多个层面的结构(大家可以想象成千层蛋糕),其中独立的信号层像盾牌一样隔绝干扰。高端超频或服务器主板常见 6‑8 层,极少数专业板甚至使用 10 层 以上的叠层。
【PCB层数总结】:“PCB层数” 指的是 一块印刷电路板(PCB)中所包含的导电铜箔信号层(包括电源层和地层)的总数量。
简单来说:
1. 核心结构: PCB是由一层层绝缘材料(通常是环氧树脂玻璃布基材,如FR4)和一层层导电的铜箔压合而成的“三明治”结构。
2. 铜层即“层”: “层数”统计的就是这些 铜箔层 的数量。
3. 信号传输与连接: 这些铜箔层被蚀刻成导线(走线)、焊盘、过孔等,用于传输电流和电子信号。不同层的导线可以通过称为“过孔”(Via)的孔洞连接起来。
4. 多层板: 一块典型的PCB通常有多个这样的铜层(两个或以上),我们称之为“多层板”。
为什么需要多层PCB?
● 提高布线密度: 随着电子设备越来越复杂,需要的电路连线越来越多。单层或双层板无法容纳下所有连线,多层板可以在不同层布线,大大增加了可用布线空间。
● 提升信号完整性:减少干扰: 多层板可以设置专门的电源层和接地层(电源平面和地平面)。这不仅能为主芯片提供稳定纯净的电力,还能:为高速信号提供低阻抗的回流路径,减少电磁干扰(EMI)和串扰。
■ 形成屏蔽效果,保护敏感信号。
○ 降低布线复杂度: 信号层可以专注于信号走线,而不用过多兼顾电源分配。
● 更好的电磁兼容性(EMC): 良好的电源和地层设计以及合理的层叠结构能有效抑制噪声辐射和外部干扰。
● 优化电源分配: 整个电源层可以提供非常低的阻抗通路,给板上各芯片稳定供电。
● 散热: 大面积的地层和电源层也有助于散热(虽然主要靠外部散热器)。
● 小型化: 在更小的板面积上实现更复杂的功能。
常见的层数类型:
● 单面板: 只有一面(顶部或底部)有铜箔层。最便宜,用于最简单的电路。(1层板)
● 双面板: 上下两面(Top和Bottom)都有铜箔层。使用过孔连接两层。非常常见。(2层板)
● 四层板: 最常用的低成本多层板。通常结构为:Top信号层 - 地平面层 - 电源平面层 - Bottom信号层。信号层用于布信号线,内部两层作为电源和地。(4层板)
● 六层板: 更复杂一些的常用层数。例如:Top信号层 - 地平面 - 内部信号层 - 电源平面 - 内部信号层 - Bottom信号层。提供更多信号层和额外的电源/地参考层。(6层板)
● 八层板、十层板、甚至更多层(12层、16层、24层甚至更多): 用于非常复杂的系统,如高端服务器主板、网络设备、高速信号处理板(高频、射频)等。层数越多,布线空间越大,信号控制(阻抗、干扰)能力越强,但成本和制造难度也越高。
关键点总结:
● PCB层数 = PCB中包含的导电铜箔层(铜层)的总数。
● 每一层铜箔都可以用来布设导线(信号、电源、地)和实现电气连接(通过过孔)。
● 常见的层数有2层、4层、6层、8层等,层数由电路设计的复杂度和信号性能要求决定。
● 多层板是几乎所有现代复杂电子设备(电脑、手机、路由器等)的核心载体。
所以,当工程师说这是一块“4层板”时,意思就是这块PCB总共有4层可以导电(走信号线、电源线或地线)的铜箔层压合在一起。层数的多少直接决定了这块PCB能承载多复杂、多高速的电路设计。
二、 OZ铜
铜,自然指的就是PCB各层面的铜箔线路了,其中“OZ(盎司)”这个单位很容易让人误解成重量,其实它是铜箔厚度的行业标准:1OZ指的是1平方英尺面积上覆盖1盎司纯铜的厚度,而铜厚用 oz/ft²(盎司每平方英尺)表示,1 oz ≈ 28.35 g / ft²,对应的物理厚度约 35 µm(1.4 mil),换算后大约是 35微米,差不多是三根头发丝的粗细。常见规格有 0.5 oz、1 oz、2 oz、3 oz 等。
当你看到例如1OZ铜的参数时,表示是普通PC主板(包括笔记本主板)的标配,当做的2mm宽走线,能稳定承载2.1A电流,就完全满足了常规信号传输需求。前面的数字越大的厚铜,电流承载的能力就大,散热效率也得到大幅提升,因此高端PC/服务器主板常用这种设计,满足顶级CPU稳定供电需求。而个别的超薄板或主板内层会用0.5OZ铜(约17.5微米),既能节省空间又能控制成本,只要设计合理也不会影响性能。
2、关于PCB板层数的作用和铜厚对主板的影响
了解完上面的内容大家应该也有个印象了,但层数尽管有到8层那么高的主板,估计我们普通消费者很难用上,就来说说4层,而下面说的4层则不是完全对应上面的图,而是它们一些层在其中所起到的作用:
● 信号层(Signal Layer):它是承载数字、模拟或高速串行信号的走线。而外层信号层通常用于连接插槽、接口;内层信号层用于密集布线或微带/差分线。
● 地层(Ground Plane):提供了低阻抗的参考回流路径,形成完整的电磁屏蔽,明显降低 了EMI 与串扰。
● 电源层(Power Plane):分布有 VCC、VDD、5 V、12 V 等电压,配合地层形成大电容耦合,从而降低电源噪声、提升供电稳定性。
● 混合层:多存在于 6‑8 层板中,常见 “Signal‑GND‑Signal‑PWR‑GND‑Signal” 的交替排列,这种 “信号‑地‑电源‑信号” 结构被称为“信号‑地‑电源‑信号三明治”,是高速 PCB 的最为经典一项设计。
接着就是铜厚对主板性能上的影响,其中也关乎到对应的成本:
还有是结合目前的主板上,最为常见的铜厚有下面3个:
● 外层(信号层):大多数主板采用 1 oz(因为这个已经是够用的了),部分高端主板在关键电源走线使用 2 oz 以降低压降。
● 内层(电源/地层):常见 0.5 oz‑1 oz,在需要大电流的电源层也会选用 2 oz。
● 特殊厚铜:极端超频或服务器主板可能在 VCC、CPU供电层 使用 2 oz‑3 oz,以保证高峰电流不致过热。
铜厚在一定成都市直接决定电阻、载流能力、热阻。在相同电流下,2 oz 铜的温升约为 1 oz 的一半,能够降低局部热点,提升整体可靠性。但同时厚铜会增加板厚、钻孔深度和加工难度,导致成本上升。
3、【所以】:
主板的层数和铜厚从来不是孤立设计的,而是根据设备去定位来精准匹配的,例如普通台式机主板通常是4-6层板搭配1OZ铜,不仅满足日常办公、游戏需求,而且成本可控。
而高端主板会采用6层板+2OZ铜甚至8层板+2OZ铜的组合,既能保证高频信号稳定传输,又能应对超频时的大电流和散热压力。