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为什么越来越多电源产品选铜基板?

2025
06/25
本篇文章来自
捷多邦

电源产品中功率器件发热是普遍难题,铜基板凭借优异散热性能逐渐成为主流选择。其核心优势源于铜的高导热特性(导热系数约 398W/mK,即单位厚度铜材两侧温差 1K 时,每秒每平方米传递 398 焦耳热量),相比传统 FR-4 板材(导热系数 0.2 - 0.4W/mK),能将器件热量快速传导至散热结构。

 

热阻(单位/W)是衡量散热效率的关键参数。以 1mm 厚铜基板为例,热阻约 0.0025/W,而 FR-4 板材热阻超 1/W。实际应用中,在 AC-DC 适配器这类功率密度较高的产品里,铜基板可使 MOSFET 结温降低 15 - 20℃,显著提升器件可靠性。但需注意,热阻计算需考虑界面材料和接触面积,实际系统热阻可能高于理论值。

 

热膨胀系数(CTE,单位 ppm/℃)是另一个关键参数。铜的 CTE 17ppm/℃,与硅芯片(3ppm/℃)差异较大。在高频开关电源这类需经历频繁温度循环的场景中,若未采取缓冲设计,可能导致焊点疲劳失效。实践中发现,通过添加导热绝缘层(如陶瓷填充材料)可缓解 CTE 不匹配问题,但会增加成本和工艺复杂度。

 

成本方面,铜基板单价约是 FR-4 板材的 5 - 8 倍,且加工难度大,需激光切割或数控铣削。同时,由于铜的导电性,需额外设计绝缘层(常规厚度 50 - 100μm),增加制造良率风险。常见误区是单纯追求高导热而忽视绝缘耐压要求,部分应用场景中,绝缘层耐电压需达 1500V 以上,否则存在安全隐患。

 

综合来看,当电源产品功率密度超 30W/in3、需控制结温在 85℃以下时,选用铜基板性价比更高。选型时需优先评估热阻、绝缘耐压和 CTE 匹配性,通过热仿真优化散热路径,并与供应商确认加工工艺能力,避免因工艺不达标导致项目延期。

 


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