看懂铜基板结构图,核心要抓住三层结构:线路层、绝缘层和金属基层。线路层通常为铜箔(常规厚度 18μm - 70μm),用于承载电路;绝缘层多采用陶瓷填充环氧树脂,是决定电气绝缘和导热性能的关键;金属基层一般为铜(导热系数 398W/mK)或铝,提供机械支撑与散热路径。
绝缘层的导热系数(W/mK)直接影响散热效率。以常见的氮化铝陶瓷填充绝缘层为例,导热系数约 25 - 35W/mK,相比普通环氧树脂(0.2 - 0.4W/mK)高出一个数量级。在大功率 LED 驱动电源中,高导热绝缘层能将芯片热量更快传递到金属基层,但成本也相应增加 2 - 3 倍。
热阻(℃/W)在结构图中体现为各层叠加效应。例如 1mm 厚铜基板,绝缘层热阻占系统总热阻的 70% - 80%。实际设计时需注意,绝缘层过厚会增加热阻,过薄则可能导致绝缘耐压不足(工业电源要求通常≥1500V)。我们曾因过度追求散热,选用 0.1mm 绝缘层,结果在安规测试中出现击穿问题。
热膨胀系数(CTE)匹配性在结构图中不易直观体现,但影响重大。铜(17ppm/℃)与绝缘层(8 - 12ppm/℃)、芯片(3ppm/℃)的 CTE 差异,会在温度变化时产生应力。在车载电源这类高低温循环频繁的场景中,若未设计应力释放结构,焊点可能在 500 次循环后出现裂纹。
常见误区是将结构图中各层厚度与性能简单关联。例如增加铜箔厚度虽能降低线路电阻,但对整体散热提升有限;加厚金属基层超过 3mm 后,热阻改善不明显却大幅增加成本。选型时应结合功率密度、工作温度范围,优先关注绝缘层的导热与耐压参数,并通过热仿真验证结构合理性。