材料選型專題：一般 FR-4 只有 175V——高壓 PCB 選材為什麼非看 CTI 不可？

CTI 完整指南：高壓 PCB 的關鍵安全參數

什麼是 CTI？先看那條「看不見的碳化軌」

CTI（相對漏電起痕指數，Comparative Tracking Index）指的是絕緣材料表面在潮濕、受污染條件下，能承受而不形成導電碳化路徑的最高電壓（單位：伏特）。它衡量的，就是板材表面在髒污與水分介入時的抗漏電起痕能力。 量測依循 IEC 60112 國際標準：兩支白金電極放在材料表面施加電壓，中間以固定間隔滴入氯化銨導電溶液，電壓逐步提高，材料能撐過 50 滴而不發生漏電起痕失效的電壓，即為 CTI 值。幾個關鍵觀念：

• CTI 永遠以伏特表示，數值越高、抗漏電起痕能力越好。
• 測試刻意加入污染與水分，因為現場真正發生漏電起痕的條件正是如此。
• PTI（Proof Tracking Index）代表材料能在「某固定電壓」通過，而非它的上限值，兩者不要混用。

兩種完全不同的失效：空氣電弧 vs 表面爬電

高壓間隙其實有兩種完全不同的失效方式，工程師常常只防了其中一種。第一種是乾淨的空氣電弧，由電氣間隙（clearance）控制。第二種更陰險：表面漏電起痕（surface tracking）——污染物慢慢劣化絕緣體表面，直到形成一條永久的碳化導電路徑。 它不需要大的空氣間隙就能發生，而是靠濕氣、灰塵、助焊劑殘留與電場「慢慢爬」出來；一旦碳軌形成，就是永久且導電的，等於把你的絕緣材料變成了導體。CTI 正是為了防止這第二種失效而存在。

CTI 如何決定爬電距離與材料等級

CTI 之所以重要，是因為它直接被寫進安規表格裡的「爬電距離」。沿絕緣表面、兩導體間的最短距離稱為爬電距離（creepage），穿過空氣的最短距離則是電氣間隙（clearance）。漏電起痕沿表面發生，因此 CTI 控制的正是爬電距離。關係很明確：材料 CTI 越高，同樣工作電壓與污染等級下所需的爬電距離就越短；CTI 越低，導體就得拉得越開。

安規（如 IEC 62368-1、IEC 60664-1）把這件事量化成材料等級：

• 材料等級 I：CTI ≥ 600 V
• 材料等級 II：400 ≤ CTI < 600 V
• 材料等級 IIIa：175 ≤ CTI < 400 V
• 材料等級 IIIb：100 ≤ CTI < 175 V

另一個同等重要的變數是污染等級：污染等級 2（一般室內、辦公環境）與污染等級 3（工業、導電粉塵、凝露）所要求的爬電距離差距很大。安規表格會以「工作電壓 × 污染等級 × 材料等級」三個維度查出所需爬電——把材料等級拉高，就能合法地把間距縮小。

常見板材的 CTI 落點：FR-4 為什麼常常不夠用

壞消息是：大多數常見 FR-4 的 CTI 只有約 175 V，落在材料等級 IIIa。這對許多低壓應用沒問題，但用在高壓時，它需要的爬電距離是表格中最大的一檔。需要更好表現時，板廠可提供專為抗漏電起痕設計的高 CTI 板材，透過改質樹脂系統與填料，把 CTI 拉到 ≥ 600 V（材料等級 I）。

| 板材類型 | 典型 CTI (V) | 材料等級 | 適用場景 | | :--- | :--- | :--- | :--- | | 一般 FR-4 | ~175 | IIIa | 低壓數位、一般用途 | | 中階 FR-4 | 200–400 | IIIa / II | 中電壓、受控環境 | | 高 CTI FR-4 | 400–599 | II | 市電電源、緊湊間距 | | 頂級高 CTI FR-4 | ≥600 | I | 高壓、污染等級 3、認證產品 | | 陶瓷／特殊基材 | ≥600 | I | 極端高壓與嚴苛環境 |

一般 FR-4 便宜、到處買得到，但高壓下很吃空間；升到 II 級或 I 級能顯著縮短所需爬電，在高密度設計裡往往值得。

怎麼對應電壓與環境選 CTI（實務準則）

沒有哪一個 CTI 值是「絕對正確」的——選錯方向，不是浪費成本，就是換來漏電起痕或認證被打回。以下是對應「電壓 × 環境」的實務準則：

• 低壓（< 50 V）、乾淨環境：一般 FR-4（IIIa）即可，CTI 幾乎不是問題。
• 市電電壓、污染等級 2、間距充裕：只要爬電表格允許，一般或中階 FR-4 可用。
• 緊湊設計 + 市電電壓：升到 II 級或 I 級高 CTI 板材，換取可合法縮小的爬電。
• 污染等級 3（工業、戶外、多塵）：用 I 級（CTI ≥ 600）才能把間距維持在可管理範圍。
• 高直流匯流排電壓或安全關鍵：I 級板材搭配保守間距，換取現場可靠度與裕度。

設計端：把材料 CTI 的實力真正發揮出來

選對板材只是起點，高壓 layout 的細節才能把 CTI 的實力真正兌現。幾個能提升實際抗漏電起痕能力的做法：

• 隔離銑槽：在高壓網路之間銑出一道槽，能增加有效爬電距離，並在物理上截斷漏電起痕路徑。
• 防焊壩與塗層：連續的防焊或三防漆（conformal coating）可保護表面免於污染，但不要單靠防焊去湊滿整段爬電額定。
• 隔離走線／接地屏障：在兩條「敵對」高壓網路之間放一條接地導體，可攔截表面漏電。
• 平滑圓弧走線：避免尖銳的導體轉角，以免局部電場過度集中而誘發起痕。

同時要盡量避免高壓區出現助焊劑殘留與離子污染——因為 CTI 測試模擬的正是這種污染狀態。表面越乾淨，所選的材料等級才能發揮它標稱的性能。

製造端：CTI 是製程紀律撐出來的

CTI 標在板材規格上是一回事，能不能保住表面品質，則是製程紀律撐出來的。高 CTI 板材出廠時雖然保證了 CTI 值，但不當的製程會破壞表面；由於抗漏電起痕只發生在板子表面，這正是一家有紀律的板廠必須介入的地方。eCloud 在高壓板的製造上，特別把關幾個關鍵環節：

1. 料號可追溯：確認用的是指定、有認證的高 CTI 板材，而非替代料，並登錄材料等級。
2. 潔淨表面前處理：殘留蝕刻藥液或離子污染都會降低表面絕緣電阻。
3. 防焊製程控制：防焊需完全固化、附著良好、無夾帶污染。
4. 最終清洗與離子測試：組裝後移除助焊劑，並以離子測試確認鹽類殘留，讓表面維持在 CTI 測試所假設的乾淨狀態。

結語：CTI 要用「倒推」的方式決定

CTI 是高壓板安全的沉默守護者——它決定板材能不能抵抗表面漏電起痕，進而決定你必須留的爬電距離，最終決定這片板子能不能拿到安規標誌。最容易翻車的做法，就是把它當成事後才補的細節。正確做法是倒推：先定義工作電壓與污染等級，再選出能在爬電表格中「留有裕度」通過的材料等級。

隨著電動車、太陽能與工業高壓系統的功率密度持續攀升，把 CTI 選對只會越來越重要。eCloud 提供多種通過認證的高 CTI 板材，並能在設計早期就針對爬電、間隙與防焊覆蓋做 DFM 預審，協助你在改料變昂貴之前，就把高壓間距的問題找出來。下一個高壓電源或充電專案，歡迎在選材與 layout 階段就與我們的工程團隊聯繫。