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如何设计高效散热的铝基板电路?

2025
05/27
本篇文章来自
捷多邦

在电子设备小型化、高性能化的趋势下,铝基板电路的散热设计愈发关键。合理设计可确保设备稳定运行、延长使用寿命。以下为电子工程师们分享相关设计经验与要点。

 

一、材料选择是基础

金属基层:铝板是常用的金属基层材料。像 6061T6 这种 Al-Mg-Si 合金,有不错的切削性能,适合 CNCV-CUT 加工,但价格较高。5052H34 这种 Al-Mg 合金,折弯性能良好,适用于模具冲切成型,价格适中。1050H18 1060H18 纯铝,导热不错,加工性能和价格都比较友好。如果对热传导要求极高,也可考虑 C11000 纯铜,不过其机械加工难度较大。

绝缘层:高品质铝基板的绝缘层多由填充陶瓷介质的特殊聚合物构成,能保障绝缘、抗热老化及高粘接能力,同时增强导热性能。在设计时,需依据模块绝缘强度需求,合理确定绝缘层厚度,因为厚度与热阻、绝缘强度成正比。

 

电路层:通常采用电解铜箔,与传统 FR-4 相比,相同线宽和厚度下,铝基板的铜箔线路能承载更高电流,且产生的热损耗能更快扩散。增加铜箔厚度可提升热传导能力。

 

二、电路布局有技巧

热源集中与分散结合:将发热量大的元器件尽量集中放置,便于统一散热处理;同时,也要避免过于集中导致局部温度过高,可适当分散布局,让热量均匀分布。

缩短热传导路径:使功率器件尽可能靠近铝基板的金属基层,减少热量传递过程中的热阻,让热量能快速传导至金属基层并扩散出去。

优化线路走向:设计电路线路时,尽量减少线路的弯折,让电流路径顺畅,降低线路电阻产生的额外热量。

 

三、散热结构要合理

增加散热面积:可在铝基板上设计散热片,或采用带散热齿的铝基板,增大与空气的接触面积,加快热对流散热。

合理规划散热通道:确保空气能在铝基板周围顺畅流动,形成有效的散热通道。例如,可在设备外壳上设计通风孔,引导空气流动带走热量。

辅助散热手段:对于散热要求极高的场景,可考虑添加风扇等强制散热设备,或结合水冷等散热方式,进一步提升散热效率。

在铝基板电路设计中,从材料选择到电路布局,再到散热结构设计,每个环节都紧密关联,共同影响着散热效果。电子工程师们需综合考量各因素,打造出高效散热的铝基板电路,为电子设备的稳定运行提供坚实保障。


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