如何通过走线设计提高PCB的散热性能？

【提问】：在大功率 PCB 设计中，走线的散热性能直接影响产品的可靠性，哪些因素会影响走线的散热效果？如何通过走线设计提高散热性能？捷配在大功率 PCB 生产中有哪些工艺措施？

【解答】：在大功率 PCB 中，走线不仅要传输信号，还要传导电流，电流通过走线时会产生热量，若热量无法及时散发，会导致走线温度升高，甚至烧毁。走线的散热性能主要受以下因素影响：一是走线宽度和厚度，走线越宽、越厚，横截面积越大，电阻越小，产生的热量越少，且散热面积越大，散热效果越好；二是走线长度，走线越长，电阻越大，产生的热量越多，散热效果越差；三是板材热导率，热导率越高，板材的散热能力越强，走线的热量越容易散发；四是散热路径，走线的热量主要通过传导、对流和辐射三种方式散发，若散热路径受阻，散热效果会大幅下降。

 

 

    通过合理的走线设计，可有效提高 PCB 的散热性能，具体措施有以下几点：第一，增大走线宽度和厚度，对于大功率走线，应根据电流大小计算合适的走线宽度和厚度。例如，在 FR-4 板材中，1oz 铜厚的走线，宽度为 1mm 时，可承载约 3A 的电流；宽度为 2mm 时，可承载约 5A 的电流。若电流较大，可采用 2oz 或 3oz 的铜厚，进一步提高载流能力。第二，缩短走线长度，在设计中尽量缩短大功率走线的长度，减少电阻和热量产生。同时，避免走线出现弯曲和拐角，减少热量集中。第三，采用覆铜设计，在大功率元件周围设置覆铜区域，覆铜可增加散热面积，将元件和走线的热量快速散发。覆铜区域应尽量与接地平面连接，通过接地平面实现快速散热。第四，设置散热过孔，在覆铜区域和走线上设置散热过孔，散热过孔可将表层的热量传导到内层，通过多层板材实现散热。散热过孔的数量应根据散热需求确定，一般来说，每平方厘米覆铜区域应设置至少 2 个散热过孔。第五，采用差分走线和屏蔽设计，对于大功率信号和小信号混合的 PCB，应采用差分走线和屏蔽设计，避免大功率信号的热量和电磁辐射影响小信号的正常工作。

 

    捷配在大功率 PCB 生产中，针对散热问题采取了多项工艺措施。首先，在板材选择上，提供高导热率的板材，如金属基 PCB（铝基、铜基）、陶瓷基 PCB 等，这些板材的热导率远高于传统 FR-4 板材，可实现快速散热；其次，在铜厚选择上，支持 1oz-10oz 的铜厚加工，满足不同功率需求的走线设计；最后，在工艺上，采用高温抗氧化处理技术，提高走线的耐高温性能，避免走线因高温氧化而损坏。对于新能源汽车、工业电源等大功率领域，捷配还可提供定制化的散热解决方案，通过仿真分析优化走线和覆铜设计，确保产品在高温环境下稳定工作。