PCB热通孔的设计规范：从孔径到分布的精准把控

一、孔径选择：适配功率与 PCB 厚度

1. 按热源功率确定孔径范围

• 低功率元件（0.5-2W，如小功率芯片）：孔径选择 0.6-0.8mm，既能满足散热需求，又不占用过多空间。例如，1W 电源芯片（发热密度 1W/mm²），0.6mm 孔径的热通孔单个热阻约 4℃/W，4 个热通孔（阵列分布）可将总热阻降至 1℃/W，芯片温度比无热通孔时低 15-20℃；
• 中功率元件（2-5W，如 LED 驱动、射频模块）：孔径选择 0.8-1.0mm，增强热传导能力。例如，3W LED 模块，0.8mm 孔径热通孔的热阻约 3℃/W，6 个热通孔可将模块温度从 90℃降至 65℃；
• 高功率元件（5W 以上，如大功率电源、电机驱动）：孔径选择 1.0-1.2mm，必要时可设计 “盲埋热通孔”（仅导通表层与内层铜箔，不贯穿 PCB），避免热量分散到非散热区域。例如，10W 电机驱动芯片，1.0mm 孔径盲热通孔（导通表层与内层 2oz 铜箔），8 个阵列分布，芯片温度从 100℃降至 70℃。

2. 按 PCB 厚度调整孔径

• 薄 PCB（厚度≤1.2mm）：0.6mm 孔径即可满足 2W 元件散热；
• 厚 PCB（厚度 1.6-2.4mm）：需将孔径增大至 0.8mm，才能保持相同热阻；
• 超厚 PCB（厚度≥3.2mm）：孔径需≥1.0mm，且建议采用 “阶梯孔” 设计（表层孔径 1.0mm，内层孔径 0.8mm），减少孔深，降低热阻。

二、间距设计：平衡散热密度与结构强度

1. 核心间距规范

• 热通孔与热源的最小距离：≤0.5mm，确保热源产生的热量能快速传导至热通孔。例如，LED 焊盘（直径 2mm）的热通孔需布置在焊盘边缘 0.3-0.5mm 处，若距离超过 0.8mm，焊盘与热通孔间的铜箔热阻会增加 2℃/W，散热效率下降 30%；
• 热通孔之间的间距：0.6-0.8mm，且需≤2 倍孔径。例如，0.8mm 孔径的热通孔，间距应≤1.6mm，推荐 0.7-0.8mm，形成密集阵列，避免散热死角；
• 热通孔与其他元件的间距：≥0.3mm（与电阻、电容等无源元件），≥0.5mm（与有源元件、连接器），避免钻孔时损伤相邻元件焊盘。

2. 结构强度补偿

三、分布方式：围绕热源的 “均匀覆盖”

1. 常见分布形式

• 圆形阵列：适用于圆形热源（如 LED 灯珠、圆形芯片），热通孔围绕热源呈同心圆分布，内圈间距 0.6mm，外圈间距 0.8mm。例如，直径 3mm 的 LED 焊盘，内圈 4 个热通孔（半径 0.5mm），外圈 8 个热通孔（半径 1.2mm），形成完整的散热环；
• 矩形阵列：适用于矩形热源（如电源芯片、射频模块），热通孔按行列均匀分布，行列间距 0.7mm，覆盖整个热源区域及周边 0.5mm 范围。例如，5mm×3mm 的电源芯片，热通孔阵列设计为 6 列 ×4 行（覆盖 6mm×4mm 区域），确保芯片每个角落的热量都能被导出；
• 条形分布：适用于长条状热源（如 LED 灯带、长条形电阻），热通孔沿热源长度方向均匀布置，间距 0.6mm，宽度方向布置 2 排，形成条形散热带。例如，10mm×1mm 的 LED 灯带，沿长度方向布置 18 个热通孔（间距 0.6mm），宽度方向 2 排，灯带温度从 88℃降至 62℃。

2. 避免散热死角

• 边角区域：在热源每个边角外侧 0.3mm 处增加 1 个热通孔，避免热量在边角堆积；
• 引脚下方：若元件引脚覆盖热源区域，需在引脚间隙中钻制热通孔（孔径可缩小至 0.5mm），确保引脚下方的热量能导出。某 QFP 封装芯片（引脚间距 0.8mm），在引脚间隙中设计 0.5mm 热通孔，芯片温度比无引脚下方热通孔时低 12℃。

四、镀层与阻焊层要求

• 镀层厚度：热通孔孔壁铜镀层厚度需≥25μm，且需覆盖孔壁 100%（无漏镀），厚镀层可降低热阻（25μm 镀层比 20μm 镀层热阻低 15%）；高功率场景可额外镀镍（5-10μm），镍的导热系数（90W/(m?K)）虽低于铜，但可增强镀层耐磨性，避免热通孔长期使用后氧化；
• 阻焊层处理：热通孔表面需 “开窗”（不覆盖阻焊层），露出铜镀层，增强与空气的热交换；若 PCB 需防水、防腐蚀，可在开窗处涂覆导热硅胶（导热系数≥1.5W/(m?K)），既保护镀层，又不影响散热。某户外 LED PCB 的热通孔开窗后涂覆导热硅胶，耐盐雾测试 96 小时无腐蚀，散热效率仅下降 5%。