微控制器就像设备的 “大脑”,可有些 MCU 工作时 “热血沸腾”—— 功耗从几瓦涨到几十瓦,PCB 表面温度飙升至 80℃以上,不仅会导致 MCU “降频罢工”,还会加速周边元器件老化,甚至引发安全隐患。很多工程师对付散热的办法很 “粗暴”:加散热片、装风扇,结果设备体积变大、噪音超标,还解决不了 PCB 内部的热量堆积。捷配作为 “PCB 散热专家”,掌握铝基板、铜皮散热、埋铜块等核心工艺,能让微控制器 PCB 温度降低 30-50℃,而且不增加设备体积。本文用幽默的 “给大脑降温” 视角,拆解微控制器 PCB 的散热妙招,让你的 MCU 在工作时 “清凉一夏”。
MCU 的热量主要来自核心电路的功耗,热量传递路径是 “MCU 芯片→焊点→PCB 铜皮→环境”。散热设计的核心是 “拓宽去路”:一是增加铜皮面积,提升热传导效率;二是选用高导热材料,减少热阻;三是优化散热结构,让热量快速导出。IPC-2152 热性能标准要求,微控制器 PCB 的热导率≥1W/(m?K),芯片接触面热阻≤2℃/W。
MCU 功耗不同,散热方案也不同,就像 “清凉装备” 分等级:低功耗(≤5W):普通铜皮散热足够;中功耗(5-20W):铝基板散热;高功耗(20W 以上):铜基热电分离或埋铜块散热。
捷配拥有铝基板、铜基热电分离、埋铜块三大散热工艺:铝基板热导率 1-4W/(m?K),适用于中功耗 MCU;铜基热电分离热导率 50-200W/(m?K),适用于高功耗 MCU;埋铜块热导率 385W/(m?K),适用于超高功耗 MCU;配备热阻测试仪、恒温恒湿试验机,精准验证散热效果;免费 DFM 检测工具会根据 MCU 功耗,推荐最优散热方案。
- 操作要点:MCU 芯片下方设计全铜皮散热区,铜皮面积≥芯片封装面积的 2 倍,铜厚≥2oz(70μm);散热区与 PCB 边缘铜皮相连,形成 “散热通道”;
- 优化技巧:铜皮采用 “整板铜皮 + 网格铜皮” 组合,MCU 区域整板铜皮增强散热,其他区域网格铜皮兼顾电气性能;在铜皮上均匀布置散热过孔(孔径 0.3-0.5mm),将热量传导至 PCB 背面;
- 适用场景:MCU 功耗≤5W,比如普通消费电子 MCU,不用额外加散热片,铜皮散热足够。
- 操作要点:选用捷配铝基板,基材为 FR-4 + 铝芯(厚度 1.0-3.0mm),热导率 1-4W/(m?K);MCU 芯片对应区域的铝芯厚度选 2.0mm,增强热传导;
- 优势:成本适中,散热效率是普通 FR-4 PCB 的 3-10 倍,不用增加设备体积,直接替代传统 PCB;
- 适用场景:MCU 功耗 5-20W,比如工业控制、智能设备的中功耗 MCU。
- 操作要点:选用捷配铜基热电分离 PCB,铜芯厚度 0.5-2.0mm,热导率 50-200W/(m?K);MCU 芯片直接贴装在铜芯上,热量通过铜芯快速导出,避免热阻叠加;
- 技术特点:散热效率是铝基板的 10-50 倍,能快速降低 MCU 核心温度,适用于高功耗场景;
- 适用场景:MCU 功耗 20-50W,比如大功率 MCU、射频模块集成的微控制器。
- 操作要点:在 MCU 下方埋入实心铜块(尺寸与芯片封装匹配,厚度 1.0-3.0mm),铜块热导率 385W/(m?K),底部与 PCB 背面散热铜皮相连;
- 捷配定制:支持铜块尺寸、位置定制,铜块与 PCB 结合紧密,热阻≤0.5℃/W;
- 适用场景:MCU 功耗≥50W,比如超高功率 MCU、多芯片集成的控制板。
微控制器 PCB 热管理,核心是 “对症下药”—— 根据 MCU 功耗选择合适的散热方案,别盲目加散热片。建议:一是低功耗 MCU 用铜皮散热,省钱又省事;二是中功耗用铝基板,平衡成本和效果;三是高功耗用铜基热电分离或埋铜块,彻底解决散热难题;四是找捷配这样有散热工艺经验的厂商,免费 DFM 推荐方案,打样验证快速高效。