著火的電路板——大電流PCB設(shè)計避坑指南

沒有燒過板子的電子工程師，不是優(yōu)秀的工程師。

注：危險動作，請勿模仿！

電路板著火、元器件冒煙，甚至爆炸，是不少電子工程師的日常，尤其是需要過大電流的電源板，電壓高、電流大，非常容易著火——那如何避坑呢？針對這種情況，當(dāng)然是選擇設(shè)計成厚銅板啦~~

厚銅板是什么？

厚銅板，顧名思義，就是線路層較厚的PCB板，有的工廠，會把線路層銅厚≥2oz的PCB板，與一般的板子區(qū)別開來，稱為厚銅板。（目前業(yè)內(nèi)暫無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但CPCA在2021年發(fā)布的《電子電路行業(yè)術(shù)語和定義》的第4版意見征集稿中，對于厚銅板的定義為：含有線路導(dǎo)體銅厚度大于105μm(3oz)的印制板，包括單面板、雙面板和多層板）。

為什么大電流需要用厚銅板？

首先，厚銅板載流能力強(qiáng)。

根據(jù)公式：

(其中，I表示可負(fù)載電流，U表示電壓，R表示電阻，S表示線路橫截面積，ρ表示電阻率，L表示線路長度，w表示線路寬度，h表示線路厚度)

可知，在其他條件不變的情況下（尤其是線路寬度），線路的可負(fù)載電流I與線路的厚度h成正比，線路越厚，則可負(fù)載電流越大。

載流與銅厚、線寬的相關(guān)性

其次，厚銅板散熱性好。

大家都知道金屬基板吧，這其中的典型代表就是鋁基板、銅基板，它們具有極佳的散熱性能。而厚銅板，因為銅厚相對較厚，也可具備一定的散熱性能。

如下為一組關(guān)于銅箔厚度對散熱性影響的相關(guān)實驗：

采用單一變量法，逐漸增加銅箔的厚度，測量銅箔兩端面的溫度差值。

根據(jù)變化曲線可知，隨著銅箔厚度的逐漸增加，試品兩端面的溫度差值逐漸減小。

因此，把板子設(shè)計成厚銅板，可以提升板子的散熱性能。

最后，厚銅板能減少熱應(yīng)變。

根據(jù)公式：

（其中，Q表示發(fā)熱量，I表示通過的電流，R表示電阻，t表示通電的時間，ρ表示電阻率，L表示線路長度，S表示線路橫截面積，w表示線路寬度，h表示線路厚度）

可知，在其他條件不變的情況下，線路的發(fā)熱量與線路厚度成反比。

因此，把板子設(shè)計成厚銅板，可以減少發(fā)熱量，進(jìn)而減少因發(fā)熱而導(dǎo)致的熱應(yīng)變。

綜上所述，區(qū)別于普通PCB，厚銅板具備承載大電流、散熱性好、減少熱應(yīng)變的顯著優(yōu)點，大大降低了燒板的風(fēng)險，是大電流PCB設(shè)計的極佳選項。此外，設(shè)計成厚銅板，還能增加電路板的機(jī)械強(qiáng)度以及減小終端產(chǎn)品體積等優(yōu)勢。

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