1. 引言

 高分辨率工業(yè)相機（1600萬像素以上）因圖像傳感器（如索尼IMX586）、FPGA芯片（如Xilinx Zynq）功耗提升至8W~15W，PCB散熱不足成為核心痛點——行業(yè)調(diào)研顯示，45%的高像素相機死機故障源于PCB溫度超65℃，某3C產(chǎn)品檢測線曾因相機PCB過熱（實測78℃），導(dǎo)致每天停機2小時，產(chǎn)能損失超10萬元。工業(yè)相機PCB散熱需符合**IPC-2221第7.2條款**（功率密度＞2W/cm²的散熱要求）及**IEC 60068-2-2（高溫環(huán)境測試標(biāo)準(zhǔn)）** 。捷配累計交付30萬+片高分辨率工業(yè)相機PCB，散熱設(shè)計使芯片溫度控制在55℃以下，本文拆解散熱核心原理、優(yōu)化方案及實戰(zhàn)案例，助力解決過熱問題。

2. 核心技術(shù)解析

3. 實操方案

3.2 散熱設(shè)計四步法（操作要點 + 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) + 工具 / 材料）

1. 布局優(yōu)化：將高功耗芯片（FPGA、圖像傳感器）分散布局，間距≥10mm，避免熱源集中；芯片下方 PCB 預(yù)留散熱過孔（孔徑 0.3mm，數(shù)量≥8 個，間距 0.5mm），過孔覆蓋芯片面積 80% 以上，參考IPC-2221 第 7.2.3 條款，用捷配 PCB 布局工具（JPE-Layout 5.0）自動生成過孔陣列；
2. 基材選型：1600 萬像素相機選用生益 S2116（導(dǎo)熱系數(shù) 0.35W/(m?K)），2000 萬像素以上選用捷配定制陶瓷 - PCB 復(fù)合基板（Al?O?陶瓷 + FR-4，導(dǎo)熱系數(shù) 5W/(m?K)），基材厚度 1.6mm（常規(guī)）或 2.0mm（高散熱需求）；
3. 導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)：在 FPGA 芯片（如 Xilinx Zynq 7020）表面粘貼導(dǎo)熱墊（厚度 0.5mm，導(dǎo)熱系數(shù) 3.0W/(m?K)，貝格斯 Sil-Pad 900S），導(dǎo)熱墊與相機金屬外殼接觸，外殼預(yù)留散熱鰭片（面積≥PCB 面積 1.2 倍），確保熱阻≤1.2℃/W；
4. 銅皮設(shè)計：高功耗芯片周圍鋪設(shè) 2oz 銅皮（面積≥5cm²），銅皮與散熱過孔連通，形成 “銅皮 - 過孔 - 基板” 散熱路徑，銅皮厚度公差控制在 ±10%，符合IPC-A-600G Class 2 標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 量產(chǎn)散熱驗證（操作要點 + 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) + 工具 / 材料）

1. 溫度測試：每批次抽檢 15 片 PCB，組裝成相機后，在 25℃環(huán)境下滿負(fù)荷工作 2 小時，用紅外熱像儀（JPE-IR-300）測試芯片溫度，需≤55℃（生益 S2116 基材）或≤45℃（陶瓷復(fù)合基板）；
2. 熱阻測試：按IPC-TM-650 2.6.2.1 ，在 PCB 表面施加 10W 功率，測試熱阻，需≤1.5℃/W（常規(guī)）或≤0.8℃/W（陶瓷基板）；
3. 長期穩(wěn)定性：選取 100 片 PCB 進行 1000 小時高溫老化測試（55℃環(huán)境），無因散熱導(dǎo)致的功能異常，故障率≤0.5%。