新能源汽车高压 PCB 厚铜散热设计
来源：捷配
时间: 2025/11/05 09:44:53
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1. 引言?
新能源汽车高压系统（电池管理 BMS、电机控制器）需承载 100A + 大电流，厚铜 PCB（铜厚≥3oz）因低阻抗、高散热特性成为核心载体 —— 但行业数据显示，60% 的高压 PCB 故障源于散热不足，某车企曾因 2oz 铜厚 PCB 在快充时温升超 80℃，导致 BMS 模块宕机，召回车辆超 2000 台。厚铜 PCB 需符合IPC-2221（印制板设计标准）第 5.2.4 条款（厚铜电流承载要求）与AEC-Q200（汽车电子可靠性标准） ，捷配深耕汽车厚铜 PCB 领域 5 年，累计交付 60 万 + 片 3oz-5oz 高压 PCB，全部通过温升测试（≤40℃@100A）。本文拆解厚铜散热原理、铜厚选型及布局方案，助力解决高压 PCB 过热问题。?
2. 核心技术解析?
新能源汽车高压 PCB 厚铜散热的核心逻辑是 “铜厚与电流、温升的匹配关系”，需满足三大技术准则：?
一是电流承载与铜厚的关联，按IPC-2221 第 5.2.4 条款，1oz 铜厚（35μm）在 25℃环境下可承载 5A 电流（温升≤30℃），3oz 铜厚（105μm）可承载 15A，5oz 铜厚（175μm）可承载 25A—— 捷配实验室测试显示，BMS PCB 用 5oz 铜厚替代 3oz，100A 电流下温升从 65℃降至 39℃；二是散热路径设计，厚铜 PCB 需通过 “铜皮铺铜 + 散热过孔” 构建路径，过孔直径≥0.6mm，间距≤5mm，按GB/T 4677（印制板测试方法）第 6.3 条款，过孔导热效率需≥90%；三是基材耐热性，厚铜 PCB 压合温度更高（180℃+），需选用 Tg≥170℃的基材，如生益 S1000-2（Tg=175℃，热导率 0.35W/m?K），避免基材高温老化。?
此外，高压 PCB 厚铜易出现 “铜厚不均” 问题，行业标准允许偏差 ±10%，捷配通过 “分步电镀工艺” 将偏差控制在 ±5%，确保散热均匀性 —— 铜厚偏差超 15% 时，局部温升会增加 20%，直接影响 BMS 采样精度。?
3. 实操方案?
3.1 厚铜散热设计四步法（操作要点 + 数据标准 + 工具 / 材料）?
- 铜厚选型：按电流需求匹配铜厚 ——BMS 采样 PCB（20A）选 3oz 铜厚，电机控制器 PCB（50A）选 5oz 铜厚，用捷配 “电流 - 铜厚匹配工具”（JPE-Current 3.0）计算，确保温升≤40℃@额定电流；?
- 布局优化：大电流路径（如电源输入线）采用 “全铜皮铺铜”，线宽≥5mm（5oz 铜厚），避免直角布线（直角处电流集中，温升增加 15%），参考AEC-Q200 Clause 6.3，用 Altium Designer 布局时标注 “厚铜区域”；?
- 散热过孔设计：在铜皮区域均匀布置过孔，直径 0.8mm，间距 4mm，过孔数量按 “1A/2 个过孔” 配置（50A 需 100 个过孔），过孔内壁铜厚≥25μm（符合IPC-6012 Class 3 标准），捷配电镀线（JPE-Plate-900）可实现 30μm 内壁铜厚；?
- 基材与阻焊：选用生益 S1000-2 基材（Tg=175℃），阻焊剂用耐高温型（280℃/10s 无脱落），如太阳油墨 PSR-4000，捷配阻焊工序采用 “厚膜印刷”，厚度≥25μm，提升散热绝缘性。?
3.2 量产散热验证（操作要点 + 数据标准 + 工具 / 材料）?
- 温升测试：每批次抽检 20 片 PCB，按IEC 60068-2-2（环境测试标准） ，在 100A 电流下用红外热像仪（JPE-Thermo 500）测温升，需≤40℃，不合格品追溯铜厚与过孔工艺；?
- 铜厚检测：用金相显微镜（JPE-Micro 800）测试铜厚，3oz 铜厚实测需 95μm~115μm（偏差 ±10%），捷配每批次提供铜厚检测报告；?
- 耐压测试：高压 PCB 需通过 1500V AC/1min 耐压测试（无击穿），符合GB/T 14598.3（电力系统继电器标准） ，捷配耐压测试台（JPE-Voltage 600）可实现全检。?
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新能源汽车高压 PCB 厚铜散热设计需以 “电流 - 铜厚 - 温升” 匹配为核心，严格遵循 AEC-Q200 与 IPC-2221 标准，关键在于避免 “铜厚不足”“过孔稀疏” 两大坑。捷配可提供 “厚铜 PCB 专属服务”：3oz-10oz 铜厚定制、电流 - 温升仿真（HyperLynx Thermal）、AEC-Q200 全项测试，确保设计落地性。
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