【提問】：在大功率 PCB 設(shè)計(jì)中，走線的散熱性能直接影響產(chǎn)品的可靠性，哪些因素會影響走線的散熱效果？如何通過走線設(shè)計(jì)提高散熱性能？捷配在大功率 PCB 生產(chǎn)中有哪些工藝措施？

【解答】：在大功率 PCB 中，走線不僅要傳輸信號，還要傳導(dǎo)電流，電流通過走線時(shí)會產(chǎn)生熱量，若熱量無法及時(shí)散發(fā)，會導(dǎo)致走線溫度升高，甚至燒毀。走線的散熱性能主要受以下因素影響：一是走線寬度和厚度，走線越寬、越厚，橫截面積越大，電阻越小，產(chǎn)生的熱量越少，且散熱面積越大，散熱效果越好；二是走線長度，走線越長，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多，散熱效果越差；三是板材熱導(dǎo)率，熱導(dǎo)率越高，板材的散熱能力越強(qiáng)，走線的熱量越容易散發(fā)；四是散熱路徑，走線的熱量主要通過傳導(dǎo)、對流和輻射三種方式散發(fā)，若散熱路徑受阻，散熱效果會大幅下降。

 

 

    通過合理的走線設(shè)計(jì)，可有效提高 PCB 的散熱性能，具體措施有以下幾點(diǎn)：第一，增大走線寬度和厚度，對于大功率走線，應(yīng)根據(jù)電流大小計(jì)算合適的走線寬度和厚度。例如，在 FR-4 板材中，1oz 銅厚的走線，寬度為 1mm 時(shí)，可承載約 3A 的電流；寬度為 2mm 時(shí)，可承載約 5A 的電流。若電流較大，可采用 2oz 或 3oz 的銅厚，進(jìn)一步提高載流能力。第二，縮短走線長度，在設(shè)計(jì)中盡量縮短大功率走線的長度，減少電阻和熱量產(chǎn)生。同時(shí)，避免走線出現(xiàn)彎曲和拐角，減少熱量集中。第三，采用覆銅設(shè)計(jì)，在大功率元件周圍設(shè)置覆銅區(qū)域，覆銅可增加散熱面積，將元件和走線的熱量快速散發(fā)。覆銅區(qū)域應(yīng)盡量與接地平面連接，通過接地平面實(shí)現(xiàn)快速散熱。第四，設(shè)置散熱過孔，在覆銅區(qū)域和走線上設(shè)置散熱過孔，散熱過孔可將表層的熱量傳導(dǎo)到內(nèi)層，通過多層板材實(shí)現(xiàn)散熱。散熱過孔的數(shù)量應(yīng)根據(jù)散熱需求確定，一般來說，每平方厘米覆銅區(qū)域應(yīng)設(shè)置至少 2 個(gè)散熱過孔。第五，采用差分走線和屏蔽設(shè)計(jì)，對于大功率信號和小信號混合的 PCB，應(yīng)采用差分走線和屏蔽設(shè)計(jì)，避免大功率信號的熱量和電磁輻射影響小信號的正常工作。

 

    捷配在大功率 PCB 生產(chǎn)中，針對散熱問題采取了多項(xiàng)工藝措施。首先，在板材選擇上，提供高導(dǎo)熱率的板材，如金屬基 PCB（鋁基、銅基）、陶瓷基 PCB 等，這些板材的熱導(dǎo)率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng) FR-4 板材，可實(shí)現(xiàn)快速散熱；其次，在銅厚選擇上，支持 1oz-10oz 的銅厚加工，滿足不同功率需求的走線設(shè)計(jì)；最后，在工藝上，采用高溫抗氧化處理技術(shù)，提高走線的耐高溫性能，避免走線因高溫氧化而損壞。對于新能源汽車、工業(yè)電源等大功率領(lǐng)域，捷配還可提供定制化的散熱解決方案，通過仿真分析優(yōu)化走線和覆銅設(shè)計(jì)，確保產(chǎn)品在高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作。