PCB 在工作中會產(chǎn)生熱量（如芯片功耗、線路損耗），散熱性能直接影響設(shè)備的穩(wěn)定性與壽命 —— 高溫會導(dǎo)致元件老化加速、參數(shù)漂移，甚至燒毀。而 PCB 厚度通過 “銅箔厚度”“基材厚度”“熱傳導(dǎo)路徑” 三個維度影響散熱效率，厚 PCB（尤其是厚銅箔 PCB）的散熱能力遠優(yōu)于薄 PCB。若忽視厚度對散熱的影響，會導(dǎo)致設(shè)備過熱故障（如 LED 光衰、CPU 死機）。今天，我們聚焦 PCB 厚度對散熱性能的具體影響，結(jié)合熱傳導(dǎo)原理、測試數(shù)據(jù)與實際案例，幫你理解厚度與熱可靠性的關(guān)聯(lián)。

一、熱傳導(dǎo)的核心路徑：銅箔是 “主要熱通道”

PCB 的散熱依賴 “熱傳導(dǎo)”（從熱源到散熱片 / 外殼），而銅的導(dǎo)熱系數(shù)（385W/(m?K)）是 FR-4 基材（0.3W/(m?K)）的 1200 倍以上，因此銅箔是 PCB 的主要熱通道，銅箔厚度（PCB 總厚度的組成部分）直接決定熱傳導(dǎo)效率。

1. 銅箔厚度與熱傳導(dǎo)效率的關(guān)聯(lián)

熱傳導(dǎo)速率（Q）公式為：Q = k×A×ΔT /d

其中，k 為導(dǎo)熱系數(shù)，A 為傳導(dǎo)面積，ΔT 為溫差，d 為傳導(dǎo)距離。

對 PCB 而言，銅箔厚度越大，傳導(dǎo)面積 A 越大（同一線路寬度下），熱傳導(dǎo)速率 Q 越高。實際測試數(shù)據(jù)如下（熱源功耗 1W，線路寬度 1mm，溫差 50℃）

數(shù)據(jù)表明：2oz 銅箔的散熱效率是 0.5oz 的 3.68 倍，熱源溫度從 75℃降至 43℃，顯著提升熱可靠性。

2. 厚度不足導(dǎo)致的散熱問題

二、基材厚度對散熱的影響：平衡熱傳導(dǎo)與熱容量

基材厚度雖不直接參與熱傳導(dǎo)（導(dǎo)熱系數(shù)低），但影響 PCB 的 “熱容量”（吸收熱量的能力）與 “熱分布均勻性”，間接影響散熱性能。

1. 基材厚度與熱容量的關(guān)聯(lián)

熱容量（C）公式為：C = m×c

其中，m 為質(zhì)量，c 為比熱容（FR-4 約 1.05J/(g?℃)）。

基材厚度越大，PCB 質(zhì)量 m 越大，熱容量 C 越高 —— 厚基材可吸收更多熱量，減緩溫度上升速度，尤其在脈沖負載（如 CPU 突發(fā)高功耗）場景中作用顯著。

2. 實際測試對比（基材厚度對溫度上升的影響）

數(shù)據(jù)表明：2.0mm 厚基材的熱容量是 0.8mm 的 2.5 倍，溫度上升速率減緩 42.5%，可有效應(yīng)對脈沖熱源。

3. 基材厚度與熱分布的關(guān)聯(lián)

厚基材的熱擴散面積更大（熱量更易在基材內(nèi)均勻分布），避免局部熱點集中。例如，1.4mm 厚基材的熱點區(qū)域（溫度 > 60℃）面積為 5cm2，2.0mm 厚基材僅為 2cm2，熱點集中風(fēng)險降低 60%。

三、厚度對熱膨脹系數(shù)（CTE）匹配的影響：減少熱應(yīng)力

PCB 在溫度變化時會膨脹或收縮，若 PCB 厚度不當，會導(dǎo)致熱膨脹系數(shù)（CTE）與元件不匹配，產(chǎn)生熱應(yīng)力，引發(fā)焊點開裂或元件損壞，間接影響散熱路徑的可靠性。

1. 厚度與 CTE 的關(guān)聯(lián)

PCB 的 CTE 分為 X/Y 方向（沿基材平面）與 Z 方向（垂直平面）：

2. 厚度不當導(dǎo)致的熱應(yīng)力問題

3. 解決方案與案例

某汽車電子廠商用 2.4mm 厚 PCB 與陶瓷傳感器匹配，溫度循環(huán)后焊點開裂率 8%；改為 1.6mm 厚 PCB 并埋置銅塊，開裂率降至 0.5%，散熱路徑保持穩(wěn)定。

四、場景化散熱厚度選擇建議

不同散熱需求的場景，PCB 厚度選擇不同：

總之，PCB 厚度通過銅箔熱傳導(dǎo)、基材熱容量、CTE 匹配三大維度影響散熱性能，需根據(jù)熱源功耗與環(huán)境溫度選擇合理厚度，確保熱可靠性。