着火的电路板——大电流PCB设计避坑指南

没有烧过板子的电子工程师，不是优秀的工程师。
 

注：危险动作，请勿模仿！

电路板着火、元器件冒烟，甚至爆炸，是不少电子工程师的日常，尤其是需要过大电流的电源板，电压高、电流大，非常容易着火——那如何避坑呢？针对这种情况，当然是选择设计成厚铜板啦~~

厚铜板是什么？

厚铜板，顾名思义，就是线路层较厚的PCB板，有的工厂，会把线路层铜厚≥2oz的PCB板，与一般的板子区别开来，称为厚铜板。（目前业内暂无统一标准，但CPCA在2021年发布的《电子电路行业术语和定义》的第4版意见征集稿中，对于厚铜板的定义为：含有线路导体铜厚度大于105μm(3oz)的印制板，包括单面板、双面板和多层板）。

为什么大电流需要用厚铜板？

首先，厚铜板载流能力强。

根据公式：

(其中，I表示可负载电流，U表示电压，R表示电阻，S表示线路横截面积，ρ表示电阻率，L表示线路长度，w表示线路宽度，h表示线路厚度)

可知，在其他条件不变的情况下（尤其是线路宽度），线路的可负载电流I与线路的厚度h成正比，线路越厚，则可负载电流越大。

载流与铜厚、线宽的相关性

其次，厚铜板散热性好。

大家都知道金属基板吧，这其中的典型代表就是铝基板、铜基板，它们具有极佳的散热性能。而厚铜板，因为铜厚相对较厚，也可具备一定的散热性能。

如下为一组关于铜箔厚度对散热性影响的相关实验：

 

采用单一变量法，逐渐增加铜箔的厚度，测量铜箔两端面的温度差值。

根据变化曲线可知，随着铜箔厚度的逐渐增加，试品两端面的温度差值逐渐减小。

因此，把板子设计成厚铜板，可以提升板子的散热性能。

最后，厚铜板能减少热应变。

根据公式：

（其中，Q表示发热量，I表示通过的电流，R表示电阻，t表示通电的时间，ρ表示电阻率，L表示线路长度，S表示线路横截面积，w表示线路宽度，h表示线路厚度）

可知，在其他条件不变的情况下，线路的发热量与线路厚度成反比。

因此，把板子设计成厚铜板，可以减少发热量，进而减少因发热而导致的热应变。 

综上所述，区别于普通PCB，厚铜板具备承载大电流、散热性好、减少热应变的显著优点，大大降低了烧板的风险，是大电流PCB设计的极佳选项。此外，设计成厚铜板，还能增加电路板的机械强度以及减小终端产品体积等优势。

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