微控制器就像設(shè)備的 “大腦”,可有些 MCU 工作時(shí) “熱血沸騰”—— 功耗從幾瓦漲到幾十瓦,PCB 表面溫度飆升至 80℃以上,不僅會(huì)導(dǎo)致 MCU “降頻罷工”,還會(huì)加速周邊元器件老化,甚至引發(fā)安全隱患。很多工程師對(duì)付散熱的辦法很 “粗暴”:加散熱片、裝風(fēng)扇,結(jié)果設(shè)備體積變大、噪音超標(biāo),還解決不了 PCB 內(nèi)部的熱量堆積。捷配作為 “PCB 散熱專家”,掌握鋁基板、銅皮散熱、埋銅塊等核心工藝,能讓微控制器 PCB 溫度降低 30-50℃,而且不增加設(shè)備體積。本文用幽默的 “給大腦降溫” 視角,拆解微控制器 PCB 的散熱妙招,讓你的 MCU 在工作時(shí) “清涼一夏”。
MCU 的熱量主要來自核心電路的功耗,熱量傳遞路徑是 “MCU 芯片→焊點(diǎn)→PCB 銅皮→環(huán)境”。散熱設(shè)計(jì)的核心是 “拓寬去路”:一是增加銅皮面積,提升熱傳導(dǎo)效率;二是選用高導(dǎo)熱材料,減少熱阻;三是優(yōu)化散熱結(jié)構(gòu),讓熱量快速導(dǎo)出。IPC-2152 熱性能標(biāo)準(zhǔn)要求,微控制器 PCB 的熱導(dǎo)率≥1W/(m?K),芯片接觸面熱阻≤2℃/W。
MCU 功耗不同,散熱方案也不同,就像 “清涼裝備” 分等級(jí):低功耗(≤5W):普通銅皮散熱足夠;中功耗(5-20W):鋁基板散熱;高功耗(20W 以上):銅基熱電分離或埋銅塊散熱。
捷配擁有鋁基板、銅基熱電分離、埋銅塊三大散熱工藝:鋁基板熱導(dǎo)率 1-4W/(m?K),適用于中功耗 MCU;銅基熱電分離熱導(dǎo)率 50-200W/(m?K),適用于高功耗 MCU;埋銅塊熱導(dǎo)率 385W/(m?K),適用于超高功耗 MCU;配備熱阻測(cè)試儀、恒溫恒濕試驗(yàn)機(jī),精準(zhǔn)驗(yàn)證散熱效果;免費(fèi) DFM 檢測(cè)工具會(huì)根據(jù) MCU 功耗,推薦最優(yōu)散熱方案。
- 操作要點(diǎn):MCU 芯片下方設(shè)計(jì)全銅皮散熱區(qū),銅皮面積≥芯片封裝面積的 2 倍,銅厚≥2oz(70μm);散熱區(qū)與 PCB 邊緣銅皮相連,形成 “散熱通道”;
- 優(yōu)化技巧:銅皮采用 “整板銅皮 + 網(wǎng)格銅皮” 組合,MCU 區(qū)域整板銅皮增強(qiáng)散熱,其他區(qū)域網(wǎng)格銅皮兼顧電氣性能;在銅皮上均勻布置散熱過孔(孔徑 0.3-0.5mm),將熱量傳導(dǎo)至 PCB 背面;
- 適用場(chǎng)景:MCU 功耗≤5W,比如普通消費(fèi)電子 MCU,不用額外加散熱片,銅皮散熱足夠。
- 操作要點(diǎn):選用捷配鋁基板,基材為 FR-4 + 鋁芯(厚度 1.0-3.0mm),熱導(dǎo)率 1-4W/(m?K);MCU 芯片對(duì)應(yīng)區(qū)域的鋁芯厚度選 2.0mm,增強(qiáng)熱傳導(dǎo);
- 優(yōu)勢(shì):成本適中,散熱效率是普通 FR-4 PCB 的 3-10 倍,不用增加設(shè)備體積,直接替代傳統(tǒng) PCB;
- 適用場(chǎng)景:MCU 功耗 5-20W,比如工業(yè)控制、智能設(shè)備的中功耗 MCU。
- 操作要點(diǎn):選用捷配銅基熱電分離 PCB,銅芯厚度 0.5-2.0mm,熱導(dǎo)率 50-200W/(m?K);MCU 芯片直接貼裝在銅芯上,熱量通過銅芯快速導(dǎo)出,避免熱阻疊加;
- 技術(shù)特點(diǎn):散熱效率是鋁基板的 10-50 倍,能快速降低 MCU 核心溫度,適用于高功耗場(chǎng)景;
- 適用場(chǎng)景:MCU 功耗 20-50W,比如大功率 MCU、射頻模塊集成的微控制器。
- 操作要點(diǎn):在 MCU 下方埋入實(shí)心銅塊(尺寸與芯片封裝匹配,厚度 1.0-3.0mm),銅塊熱導(dǎo)率 385W/(m?K),底部與 PCB 背面散熱銅皮相連;
- 捷配定制:支持銅塊尺寸、位置定制,銅塊與 PCB 結(jié)合緊密,熱阻≤0.5℃/W;
- 適用場(chǎng)景:MCU 功耗≥50W,比如超高功率 MCU、多芯片集成的控制板。
微控制器 PCB 熱管理,核心是 “對(duì)癥下藥”—— 根據(jù) MCU 功耗選擇合適的散熱方案,別盲目加散熱片。建議:一是低功耗 MCU 用銅皮散熱,省錢又省事;二是中功耗用鋁基板,平衡成本和效果;三是高功耗用銅基熱電分離或埋銅塊,徹底解決散熱難題;四是找捷配這樣有散熱工藝經(jīng)驗(yàn)的廠商,免費(fèi) DFM 推薦方案,打樣驗(yàn)證快速高效。