PCB布线的散热设计技巧，减少线损发热让热量传导更通畅

    PCB 的布线设计，不仅影响产品的电气性能，还会通过线路损耗产生额外热量，同时布线的方式也会影响热量的传导路径，属于 “主动减少发热 + 优化散热路径” 的双重环节。很多时候，PCB 的局部高温不仅是因为元器件发热，还因为布线不合理导致线损过大，产生额外热量，让散热问题雪上加霜。今天我们就作为 PCB 设计专家，和大家聊聊 PCB 布线的散热设计核心技巧，教大家如何通过优化布线，减少线损发热，让热量传导更通畅，打造 “低发热、高传导” 的 PCB 布线系统。

 

 

首先，我们要明确布线与散热的核心关联：布线的线损是 PCB 的重要额外热源，布线的宽度、长度、过孔数量直接影响线损大小；同时，布线的方式决定了热量从元器件到铜层、散热结构的传导路径是否通畅。因此，PCB 布线的散热设计核心原则有两个：一是最小化线损，减少额外发热；二是优化布线路径，保障热量传导通畅。这两个原则相互关联，缺一不可，既要让布线本身少发热，又要让元器件产生的热量能通过布线和铜层快速散出。

 

 

线路损耗的计算公式为 P=I²R，其中 P 是线损功率（发热功率），I 是线路中的电流，R 是线路的电阻。从公式可以看出，线损与电流的平方成正比，与线路的电阻成正比，电流越大，线损越大，产生的额外热量越多；线路电阻越大，线损也越大。而线路的电阻 R=ρL/S（ρ 为铜的电阻率，L 为线路长度，S 为线路横截面积），因此要减少线损，就要从缩短线路长度、增加线路横截面积（加宽、加厚）、减少过孔数量三个方面入手，这也是大功率 PCB 布线的核心技巧。

 

对于电源线路、功率线路等大电流线路，布线的核心要求是 “短、直、少拐弯”，尽量缩短线路的长度，从而减少线路电阻，降低线损。在实际设计中，大功率线路的布线要跟随元器件的布局，尽量让高热元器件之间的大功率线路直接连接，避免不必要的拐弯和绕线，比如功率管与整流桥之间的功率线路，要直接布线，长度控制在最短范围内；同时，要避免大功率线路穿过低功耗元器件区，不仅能减少线损，还能避免线路的额外发热影响低功耗元器件。

 

这里有一个实操技巧：在 PCB 设计中，将大功率线路和信号线路分开布线，大功率线路单独布置在一个区域，采用 “粗、短、直” 的布线方式，信号线路则布置在另一个区域，采用精细布线方式，两者之间通过地线或铺铜隔离，既减少了大功率线路的线损，又能避免大功率线路的电磁干扰对信号线路的影响。

 

线路的横截面积越大，电阻越小，线损越低，而线路的横截面积与铜厚、线路宽度成正比（S = 铜厚 × 线路宽度）。在实际设计中，要根据线路中的电流大小，计算并确定线路的宽度，不能盲目加宽，也不能过窄导致线损过大。

 

给大家一个常用的经验数据：在 1oz 铜厚（35μm）的前提下，PCB 表面的线路（顶层 / 底层），宽度 1mm 的铜箔能承载约 2A 的持续电流，宽度 2mm 能承载约 3.5A，宽度 3mm 能承载约 5A；而 PCB 内层的线路，由于散热条件较差，相同宽度的铜箔承载电流约为表面线路的 70%。如果是 2oz 铜厚（70μm），相同宽度的铜箔承载电流约为 1oz 铜厚的 1.8 倍。在布线时，要根据线路的实际电流大小，预留足够的电流余量，一般建议线路的承载电流比实际工作电流大 30%~50%，避免线路因过流导致线损过大、发热严重，甚至烧毁。

 

比如某电源 PCB 的功率线路工作电流为 8A，采用 2oz 铜厚，根据经验数据，2oz 铜厚下宽度 3mm 的表面铜箔能承载约 9A 电流，此时就需要将线路宽度设计为 3.5~4mm，预留足够的余量，确保线损和发热在合理范围。

 

第三，减少大功率线路的过孔数量，优化过孔设计

过孔是 PCB 布线中连接不同层线路的重要结构，但过孔会增加线路的电阻，同时过孔的孔壁镀铜存在一定的电阻，过孔数量越多，线路的总电阻越大，线损也越大。此外，过孔还会破坏铜箔的连续性，影响热量的传导。因此，在大功率线路布线中，要尽量减少过孔数量，能不打孔就不打孔，必须打孔时，要优化过孔设计，减少过孔带来的电阻和散热影响。

 

对于大功率线路的过孔，设计技巧有三个：一是增大过孔直径，一般建议过孔的孔径不小于 0.3mm，焊盘直径不小于 0.6mm，增大过孔的横截面积，减少过孔电阻；二是增加过孔数量，如果某条大功率线路必须打孔，可采用多个过孔并联的方式，比如 2~3 个过孔并排连接，降低过孔的总电阻，同时提升热量传导效率；三是过孔孔壁镀铜加厚，与 PCB 厂家沟通，将大功率线路过孔的孔壁镀铜厚度从常规的 20μm 增加至 30μm 以上，减少过孔电阻，提升热量传导能力。

 

 

第一，高热元器件引脚的布线要与大面积铺铜可靠连接。对于芯片、功率管等高热元器件，其引脚的布线不仅要满足电气连接需求，还要成为热量传导的通道。在布线时，高热元器件的每个引脚都要尽量与周围的大面积铺铜连接，连接的铜箔宽度要与引脚的布线宽度一致，避免出现 “窄颈”，确保热量能从引脚通过布线快速传导至铺铜层。同时，在引脚布线与铺铜连接的位置，要采用 “圆弧过渡”，避免直角过渡，既能减少电磁干扰，又能保证铜箔的连续性，让热量传导更通畅。

 

第二，采用 “菊花链” 或 “星形” 布线，避免散热路径集中。对于多个同类型的低功耗元器件（如电容、电阻），布线时可采用 “菊花链” 或 “星形” 布局，让布线分散连接至铺铜层，避免所有布线集中在一条通道上，导致散热路径集中，局部热量堆积。而对于多个高热元器件的引脚布线，要尽量采用 “独立布线”，每个引脚的布线都单独连接至铺铜层，确保每个元器件的热量都能有独立的散热路径，避免相互影响。

 

第三，多层 PCB 的布线要兼顾各层的散热传导。多层 PCB 的布线要分层规划，顶层和底层主要布置高热元器件和大功率线路，同时采用大面积铺铜；内层主要布置电源层、地层和信号线路，电源层和地层采用大面积铺铜，成为主要的散热层。在布线时，要通过过孔将顶层、底层的高热元器件引脚、大功率线路与内层的电源层、地层可靠连接，让热量能通过过孔传导至内层铺铜层，形成 “立体散热网络”。同时，内层的信号线路要尽量避免覆盖在高热元器件的下方，避免切断内层的散热路径。

 

第四，预留散热结构的布线空间，避免布线遮挡。在 PCB 设计中，很多产品会在高热元器件上方安装散热片、导热硅胶等散热结构，布线时要在散热结构的安装位置预留足够的空间，避免布线覆盖在散热结构与 PCB 接触的区域，确保导热硅胶能与 PCB 的铺铜层可靠接触，让热量能快速从 PCB 传导至散热结构。同时，散热结构周围的布线要采用 “绕开式” 布局，避免因布线导致散热结构安装不牢固，影响散热效果。

 

在实际设计中，布线的散热设计还需要结合工艺性进行优化，比如线路的宽度、间距要符合 PCB 厂家的加工工艺要求，避免因线路过宽、过密导致加工难度增加、成品率降低；同时，布线要考虑后续的焊接、测试工艺，预留足够的测试点和焊接空间，避免因工艺问题导致元器件焊接不良，影响热量传导。

 

    最后给大家一个布线散热设计的检查技巧：完成布线后，首先检查大功率线路的长度、宽度、过孔数量，是否符合电流承载要求，线损是否在合理范围；其次检查高热元器件引脚的布线是否与铺铜可靠连接，散热路径是否通畅；最后结合铜层设计，查看布线是否破坏了铜箔的连续性，是否存在散热瓶颈。对于重点区域，可通过电阻计算软件计算线路电阻，估算线损发热，提前发现问题并优化。