1. 引言

 高分辨率工业相机（1600万像素以上）因图像传感器（如索尼IMX586）、FPGA芯片（如Xilinx Zynq）功耗提升至8W~15W，PCB散热不足成为核心痛点——行业调研显示，45%的高像素相机死机故障源于PCB温度超65℃，某3C产品检测线曾因相机PCB过热（实测78℃），导致每天停机2小时，产能损失超10万元。工业相机PCB散热需符合**IPC-2221第7.2条款**（功率密度＞2W/cm²的散热要求）及**IEC 60068-2-2（高温环境测试标准）** 。捷配累计交付30万+片高分辨率工业相机PCB，散热设计使芯片温度控制在55℃以下，本文拆解散热核心原理、优化方案及实战案例，助力解决过热问题。

2. 核心技术解析

3. 实操方案

3.2 散热设计四步法（操作要点 + 数据标准 + 工具 / 材料）

1. 布局优化：将高功耗芯片（FPGA、图像传感器）分散布局，间距≥10mm，避免热源集中；芯片下方 PCB 预留散热过孔（孔径 0.3mm，数量≥8 个，间距 0.5mm），过孔覆盖芯片面积 80% 以上，参考IPC-2221 第 7.2.3 条款，用捷配 PCB 布局工具（JPE-Layout 5.0）自动生成过孔阵列；
2. 基材选型：1600 万像素相机选用生益 S2116（导热系数 0.35W/(m?K)），2000 万像素以上选用捷配定制陶瓷 - PCB 复合基板（Al?O?陶瓷 + FR-4，导热系数 5W/(m?K)），基材厚度 1.6mm（常规）或 2.0mm（高散热需求）；
3. 导热结构：在 FPGA 芯片（如 Xilinx Zynq 7020）表面粘贴导热垫（厚度 0.5mm，导热系数 3.0W/(m?K)，贝格斯 Sil-Pad 900S），导热垫与相机金属外壳接触，外壳预留散热鳍片（面积≥PCB 面积 1.2 倍），确保热阻≤1.2℃/W；
4. 铜皮设计：高功耗芯片周围铺设 2oz 铜皮（面积≥5cm²），铜皮与散热过孔连通，形成 “铜皮 - 过孔 - 基板” 散热路径，铜皮厚度公差控制在 ±10%，符合IPC-A-600G Class 2 标准。

3.2 量产散热验证（操作要点 + 数据标准 + 工具 / 材料）

1. 温度测试：每批次抽检 15 片 PCB，组装成相机后，在 25℃环境下满负荷工作 2 小时，用红外热像仪（JPE-IR-300）测试芯片温度，需≤55℃（生益 S2116 基材）或≤45℃（陶瓷复合基板）；
2. 热阻测试：按IPC-TM-650 2.6.2.1 ，在 PCB 表面施加 10W 功率，测试热阻，需≤1.5℃/W（常规）或≤0.8℃/W（陶瓷基板）；
3. 长期稳定性：选取 100 片 PCB 进行 1000 小时高温老化测试（55℃环境），无因散热导致的功能异常，故障率≤0.5%。