开关电源 PCB 过热失效：布局 - 铜厚 - 工艺全流程散热优化

一、引言

二、核心技术解析：开关电源 PCB 发热的核心原理与散热路径

2.1 PCB 发热的核心来源

2.2 PCB 散热的核心路径

2.3 捷配 PCB 散热的工艺优势

三、实操方案：开关电源 PCB 热管理全流程优化步骤

3.1 布局优化：热量均匀分布

• 操作要点：将高发热器件分散布局，避免热量集中；优化器件间距，预留散热通道。
• 数据标准：MOS 管、二极管等高发热器件（功耗≥5W）间距≥5mm，避免热叠加；高发热器件与控制芯片（功耗≤0.5W）间距≥3cm，防止热干扰；PCB 边缘与高发热器件间距≥1cm，预留对流散热空间，符合 GB/T 2423.2-2008 第 5 条款。
• 工具 / 材料：设计软件 Altium Designer 22，高发热器件选用英飞凌 CoolMOS 管（IPW60R099C7，导通电阻 99mΩ，功耗 30W），参考捷配高功率电源 PCB 布局规范。

3.2 铜箔设计：提升传导散热

• 操作要点：增加功率区域铜箔厚度与面积，优化地线铜箔设计，减少导通损耗。
• 数据标准：功率器件焊盘铜箔面积≥3cm²，铜箔厚度≥2oz（70μm）；电源地线铜箔宽度≥5mm（承载电流≥10A），铜箔厚度≥3oz（105μm）；散热铜箔采用网格状或实心设计，网格间距≤2mm，避免铜箔翘曲，符合 IPC-2152 第 4.3 条款。
• 工具 / 材料：铜箔厚度选用 2-6oz 定制，使用铜箔导热系数测试仪（DRM200）检测导热性能。

3.3 散热过孔与开窗设计：强化热量传递

• 操作要点：在高发热器件焊盘设置导热过孔阵列，PCB 表面设置散热开窗，提升散热效率。
• 数据标准：导热过孔直径 0.6mm，间距 1mm，阵列分布（如 3×3 阵列），过孔内壁镀铜厚度≥20μm；散热开窗面积≥高发热器件焊盘面积的 1.5 倍，开窗区域无阻焊覆盖，便于焊接散热片；过孔数量根据器件功耗计算，每 1W 功耗对应至少 2 个导热过孔，符合捷配散热 PCB 设计规范。
• 工具 / 材料：过孔采用镀铜孔工艺，散热开窗区域可采用沉金处理，提升焊接可靠性。

3.4 材料选型：优化散热基础

• 操作要点：选择高 TG、高导热系数的 PCB 板材，提升散热性能与耐高温能力。
• 数据标准：板材选用生益 S1130（TG≥170℃，导热系数 0.35W/(m?K)）或罗杰斯 RO4350B（TG≥280℃，导热系数 0.4W/(m?K)）；阻焊油墨选用耐高温型（耐温≥200℃），避免高温下脱落，符合 IPC-6012/2221 标准。
• 工具 / 材料：板材供应商选择生益、罗杰斯等一线品牌，阻焊油墨选用太阳无卤油墨。