1. 引言

新能源汽車BMS（電池管理系統(tǒng)）PCB因需管理多電芯（如80V高壓平臺(tái)BMS需監(jiān)控24節(jié)電芯），尺寸常達(dá)250mm×300mm，且集成大量功率元件（如MOS管、采樣電阻），散熱問(wèn)題突出——某車企曾因BMS大尺寸PCB溫升超85℃（設(shè)計(jì)上限65℃），導(dǎo)致MOS管壽命縮短至2年（設(shè)計(jì)壽命8年），召回成本超1.2億元。BMS大尺寸PCB需符合**AEC-Q200（汽車電子元件可靠性標(biāo)準(zhǔn)）第4.6條款**，功率元件溫升≤30K（環(huán)境溫度25℃時(shí)，表面溫度≤55℃）。捷配深耕新能源BMS PCB領(lǐng)域6年，累計(jì)交付70萬(wàn)+片BMS大尺寸PCB，溫升合格率99.3%，本文拆解散熱設(shè)計(jì)的敷銅方案、導(dǎo)熱基材選型及熱路徑優(yōu)化，助力解決BMS溫升難題。

2. 核心技術(shù)解析

3. 實(shí)操方案

3.1 敷銅與基材設(shè)計(jì)

1. 敷銅優(yōu)化：① 功率區(qū)（MOS 管、采樣電阻區(qū)域）用 2oz 銅箔，敷銅面積≥元件封裝面積的 3 倍（如 SO-8 封裝 MOS 管，敷銅面積≥12mm²）；② 非功率區(qū)用 1oz 銅箔，敷銅覆蓋率 60%~70%，確保與功率區(qū)覆蓋率差異≤10%，用捷配敷銅設(shè)計(jì)工具 JPE-Copper 4.0 自動(dòng)生成敷銅方案，規(guī)避翹曲風(fēng)險(xiǎn)；③ 敷銅邊緣增加 “散熱切口”（寬度 1mm，深度 0.5mm），減少熱應(yīng)力集中；
2. 基材選型：優(yōu)先選用生益 S1000-2（導(dǎo)熱系數(shù) 1.2W/(m?K)，Tg=175℃，Z 軸 CTE≤45ppm/℃），若需更高導(dǎo)熱效率（如高壓 BMS），選用羅杰斯 RO4535 導(dǎo)熱基材（導(dǎo)熱系數(shù) 1.8W/(m?K)），基材需通過(guò)捷配 “導(dǎo)熱系數(shù)驗(yàn)證”（用激光導(dǎo)熱儀 JPE-Laser-Heat-200 測(cè)試，確保達(dá)標(biāo)）；
3. 熱過(guò)孔布局：① MOS 管（如 IRF740）下方布置 3×3 陣列熱過(guò)孔（9 個(gè)，孔徑 0.3mm，間距 1mm），過(guò)孔內(nèi)壁鍍銅厚度≥25μm；② 采樣電阻（如 1206 封裝 10mΩ 電阻）下方布置 2×2 陣列熱過(guò)孔（4 個(gè)），過(guò)孔貫穿 PCB 所有層，底層敷銅與熱過(guò)孔直接連接，無(wú)絕緣層。

3.2 熱路徑與測(cè)試驗(yàn)證

1. 熱路徑優(yōu)化：① 功率元件貼裝在 PCB 邊緣（距離邊緣≤10mm），靠近散熱片安裝位，元件與散熱片間隙≤0.2mm，涂抹導(dǎo)熱硅脂（導(dǎo)熱系數(shù) 3.0W/(m?K)）；② 避免功率元件與 MCU、采樣芯片相鄰（間距≥5mm），防止熱量傳導(dǎo)至敏感芯片；
2. 溫升測(cè)試：每批次首件送捷配熱測(cè)試實(shí)驗(yàn)室，按AEC-Q200 Clause 4.6 測(cè)試 —— 在 25℃環(huán)境下，BMS PCB 滿負(fù)荷工作（電流 50A），用紅外熱像儀（JPE-Thermo-600）監(jiān)測(cè)功率元件表面溫度，溫升需≤30K（表面溫度≤55℃）；
3. 量產(chǎn)監(jiān)控：批量生產(chǎn)中，每 500 片抽檢 10 片測(cè)試溫升，同時(shí)檢查熱過(guò)孔導(dǎo)通性（電阻≤0.1Ω，用毫歐表 JPE-Mohm-200 測(cè)試），不合格品立即追溯敷銅、過(guò)孔工藝。