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在大電流PCB設(shè)計(jì)中，載流能力與熱膨脹的協(xié)同控制直接影響產(chǎn)品可靠性。本文通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立銅厚、線寬與溫升的量化關(guān)系，并提出協(xié)同設(shè)計(jì)方法。  

一、載流能力基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 

1. 銅厚與線寬匹配關(guān)系 

   - 1oz銅厚：線寬≥電流值(A)/3（例：30A需10mm線寬）  

   - 2oz銅厚：線寬可縮減至1oz的60-70%  

   - 相鄰線間距≥線寬的1.5倍（防電弧放電）  

2. 過孔載流補(bǔ)償設(shè)計(jì)  

   - 每安培電流配置2個0.3mm孔徑過孔  

   - 過孔間距≥3倍板厚（例：1.6mm板厚需4.8mm間距）  

二、溫升關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

| 銅厚 | 線寬(mm) | 10A溫升(℃) | 20A溫升(℃) |  

|-------|----------|------------|------------|  

| 1oz   | 3.0      | 28         | 62         |  

| 2oz   | 2.0      | 22         | 48         |  

| 3oz   | 1.5      | 18         | 39         |  

規(guī)律：  

- 銅厚每增加1oz，同線寬下溫升降低8-10℃  

- 線寬每增加0.5mm，溫升下降約5℃（20A工況）  

三、熱膨脹控制策略

1. 疊層對稱設(shè)計(jì)  

   - 推薦6層板結(jié)構(gòu)：  

     頂層(大電流) - 2層(地) - 3層(芯板) - 4層(地) - 5層(電源) - 底層(大電流)  

   - 銅層厚度差≤0.5oz（防翹曲）  

2. 熱應(yīng)力釋放設(shè)計(jì)

   - 在電流路徑拐角處設(shè)置0.5mm×0.5mm應(yīng)力釋放槽  

   - 長走線（>50mm）每間隔15mm布置散熱過孔陣列（3×3，孔徑0.3mm）  

四、協(xié)同設(shè)計(jì)驗(yàn)證方法 

1. 溫升測試標(biāo)準(zhǔn)  

   - 使用紅外熱成像儀測量，環(huán)境溫度25℃下：  

     - 持續(xù)載流1小時，溫升≤40℃（工業(yè)級）  

     - 峰值電流（1.5倍額定）溫升≤65℃  

關(guān)鍵實(shí)施步驟

1. 優(yōu)先確定最大電流路徑，按1.2倍裕量設(shè)計(jì)初始線寬  

2. 對長度>30mm的走線實(shí)施分段銅厚設(shè)計(jì)（如：連接器端用3oz，中間過渡區(qū)用2oz）  

3. 采用網(wǎng)格化接地平面（網(wǎng)格尺寸3-5mm），降低回流路徑阻抗  

4. 老化測試中監(jiān)測熱膨脹形變量，要求≤0.1mm/m（200次冷熱循環(huán)）