PCB厂家如何处理热通道构建？

传统散热设计往往依赖单一手段，而现代高热器件的热流密度已突破10W/cm²，迫使我们必须构建三维热通道，将高热器件与散热孔阵列、铜层布局深度融合。

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从被动散热到主动引导

1. 热源分布的“热力图”

高热器件（如CPU、IGBT、激光二极管）的布局需遵循热流路径最短化原则。以四层板为例，建议将热源集中在内层电源平面附近，利用地平面形成“热沉效应”。例如，某电源模块设计中将MOSFET与散热片直接接触，下方布置0.5mm²热过孔阵列，使结温降低18℃。

关键参数：

• 热阻阈值：单个热源热阻应＜0.5℃/W（参考JEDEC标准）

• 热扩散距离：高热区域边缘到散热孔间距≤3mm

2. 材料选择

• 基板材料：优先选用陶瓷基板（AlN，导热系数170W/m·K）或铜基覆铜板（导热系数240W/m·K）

• 铜箔厚度：高热区域采用3oz（105μm）厚铜，普通区域1oz（35μm）

• 导热胶：在芯片与散热片间填充导热硅脂（导热系数5W/m·K），降低接触热阻

从“点散热”到“面传导”

1. 孔径与密度

散热孔的孔径（D）与间距（P）需满足 D/P≤0.4，例如0.3mm孔径搭配0.75mm间距。实测表明，当孔密度达到200孔/in²时，局部热阻可下降40%。

工艺要点：

• 采用激光钻孔（激光波长1064nm）实现0.1mm级微孔

• 孔内镀铜厚度≥25μm，填充导热银浆（导热系数30W/m·K）

2. 阵列布局

• 星型布局：以热源为中心，呈放射状分布散热孔（如CPU下方布置8-12孔）

• 环形布局：针对环形发热器件，采用同心圆孔阵降低环流效应

• 盲埋孔结合：表层用盲孔快速导出热量，内层埋孔扩散至散热层

协同设计：

1. 热-电耦合

• 隔离带设计：在热通道与高速信号线间设置0.3mm宽隔离带（铺地铜）

• 过孔避让：散热孔距离信号过孔≥0.5mm，避免热应力导致焊盘开裂

2. 以六层板为例：

• L1/L2：信号层+散热过孔阵列

• L3：完整地平面（接所有散热孔）

• L4：电源层（分割为多个热扩散区）

• L5/L6：散热片安装层+导热垫

“热仿真闭环”怎么搞？

1. 热仿真工具的应用

• ANSYS Icepak：模拟强制风冷下的气流分布（风速＞2m/s时需考虑湍流效应）

• COMSOL Multiphysics：分析瞬态热负荷下的温度梯度（重点关注焊点热疲劳）

2. 实测数据的“反向修正”

• 红外热像仪：捕捉热点位置（温差＞5℃需优化）

• 热电偶阵列：监测关键节点温度（采样率≥1kHz）

热通道设计已从被动散热的“补救措施”升级为主动引导的“系统工程”。从材料、结构、工艺三维度构建热流网络。当热阻曲线与信号完整性曲线在PCB上完美交织时，电子产品的可靠性才能真正跨越温度的极限。