铜箔厚度如何影响PCB散热性能

PCB 批量厂家的热仿真数据显示，相同功率下，70μm 铜箔的 PCB 核心温度比 18μm 铜箔低 12-15℃，这种差异在高功率设备中可能直接决定产品是否能稳定运行。本文将从热传导路径、散热效率、实际场景应用等方面，解析不同铜箔厚度对 PCB 散热性能的具体影响。

一、铜箔的热传导特性：厚度与面积的协同作用

铜箔的导热能力（导热系数 386W/m・K）远高于基材（FR-4 约 0.3W/m・K），是 PCB 内部热量扩散的主要通道。其散热效果由 “厚度 × 面积” 共同决定，但厚度的增加能更直接地提升热传导速率。

PCB 批量厂家的实测显示：35μm 铜箔（1oz）的 10mm×10mm 铜皮，在 1W 功率下的稳态温度为 65℃；相同面积的 70μm 铜箔（2oz）铜皮，温度降至 58℃，降温幅度达 11%；105μm 铜箔（3oz）则进一步降至 53℃。这种规律的核心是厚铜箔的 “体积热容” 更大 —— 单位体积的铜能吸收更多热量，同时通过厚度方向的传导将热量更快地扩散到整个铜皮。

此外，厚铜箔与基材的结合面积更大，热阻更低。70μm 铜箔与 FR-4 基材的界面热阻（0.8℃・cm²/W）比 18μm 铜箔（1.2℃・cm²/W）低 33%，意味着热量从铜箔传递到基材的阻力更小，更利于热量向外部散热结构传导。

二、不同场景下的散热差异表现

功率器件的局部散热

在芯片、功率管等发热元件下方，铜箔厚度的影响尤为显著。某 PCB 四层板厂家对 10W 芯片的散热测试显示：

• 18μm 铜箔：芯片结温达 92℃（环境温度 25℃），超过芯片的额定结温（85℃）；

• 35μm 铜箔：结温降至 82℃，满足基本要求；

• 70μm 铜箔：结温进一步降至 75℃，留有充足余量；

• 105μm 铜箔：结温 70℃，但与 70μm 的差异缩小，边际效益递减。

这是因为厚铜箔能将元件产生的热量快速从焊点向四周扩散，减少热量在局部的聚集。70μm 铜箔的散热面积等效于 18μm 铜箔的 1.8 倍，能更高效地将热点温度 “拉平”。

大面积铜皮的整体散热

对于电源平面、接地平面等大面积铜皮，厚铜箔的优势体现在热量的远距离传导。10cm×10cm 的 35μm 铜箔，在边缘施加 10W 功率时，中心区域温度达 55℃；相同面积的 70μm 铜箔，中心温度仅 48℃，温差达 7℃。这种差异在大功率电源 PCB 中至关重要 —— 某 200W 电源采用 70μm 铜箔后，整体板面温度分布标准差从 8℃降至 5℃，避免了局部高温导致的元件老化加速。

高频场景的散热特殊性

高频电路（＞1GHz）中，趋肤效应虽使电流集中在铜箔表面，但热量仍会通过整个铜箔厚度传导。10GHz 信号下，70μm 铜箔的线路（0.2mm 宽）在 1W 功率时的温升（18℃）比 35μm 铜箔（25℃）低 28%。这是因为即使电流集中在表面，厚铜箔的整体导热能力仍优于薄铜箔，能更快地将高频损耗产生的热量散发出去。

三、铜箔厚度与其他散热结构的协同

与散热过孔的配合

厚铜箔与散热过孔的组合能产生 “1+1＞2” 的效果。70μm 铜箔配合直径 0.8mm 的过孔（孔距 2mm），散热效率比 18μm 铜箔 + 相同过孔提升 40%。PCB 批量厂家的实践显示，这种组合能将功率器件的温度再降低 5-8℃，因为厚铜箔能为过孔提供更大的热输入面积，加速热量向 PCB 背面传导。

与外部散热件的连接

当 PCB 需要安装散热片或水冷板时，厚铜箔能减少热阻。70μm 铜箔通过导热胶与散热片连接时，界面热阻（0.5℃/W）比 18μm 铜箔（0.7℃/W）低 29%，使散热片的降温效果更显著。某工业变频器采用 70μm 铜箔 + 铝散热片的方案，比 18μm 铜箔方案的整体散热能力提升 35%。

四、PCB 批量厂家的优化建议

阶梯式厚度设计

对 PCB 进行分区设计：功率器件区域用 70-105μm 铜箔，信号区域用 18-35μm 铜箔，在保证散热的同时控制成本。某电源 PCB 采用该方案后，比全板 70μm 铜箔成本降低 15%，散热性能仅下降 5%。

铜箔与过孔密度匹配

厚铜箔区域需增加过孔数量：70μm 铜箔的过孔密度建议≥4 个 /cm²，确保热量能及时导出；18μm 铜箔则可降至 2 个 /cm²，避免过度设计。

热仿真辅助优化

通过热仿真软件（如 ANSYS Icepak）模拟不同铜箔厚度的散热效果，精准定位热点区域。PCB 批量厂家可为客户提供仿真服务，例如某电机控制器 PCB 通过仿真发现，仅需在 IGBT 区域采用 105μm 铜箔，其他区域用 70μm 即可满足散热需求，比全板 105μm 方案节省 20% 成本。

​铜箔厚度对 PCB 散热的影响，本质是 “通过增加导热路径的截面积提升热传导能力”。工程师需根据功率密度、成本预算和空间限制，在 PCB 批量厂家的技术支持下选择最优厚度，让铜箔既成为高效的导电载体，也成为可靠的散热通道。