在工业控制、家电、汽车电子等领域,电机驱动产品广泛存在。这类产品通常承担着较高的电流输出、频繁的功率切换和长时间稳定运行的任务,因此对PCB板材的要求相对苛刻。铜基板,凭借出色的导热性能与电流承载能力,成为电机驱动类产品中常见的选择。但铜基板种类繁多,结构形式各异,如何科学选型,才能既保证性能又控制成本?下面为你一一解析。
一、为什么电机驱动适合用铜基板?
电机驱动电路中,功率器件如MOSFET、IGBT、驱动IC等通常会产生大量热量,同时需要承载较大的电流。这些器件如果不能及时散热或电流路径不可靠,容易引发热失效或导通损耗。
铜基板的优势正好契合这些需求:
1.高导热性能:铜的导热系数高达380W/m·K,可有效将热量从芯片底部快速导出;
2.强电流承载力:常见的2oz及以上厚铜板能轻松承载大电流,不易过热烧毁;
3.结构稳定性好:机械强度高,适合用于震动、温度变化频繁的环境。
二、选型建议:看三点
1.导热绝缘层厚度与材料类型
对于功率密度较高的应用,推荐选用导热系数高于2.0W/m·K的陶瓷填充型或无机填料型绝缘层。
绝缘层太薄,可能存在击穿风险;太厚则导热路径变长,效率降低。建议厚度控制在0.1~0.2mm之间。
2.铜箔厚度
如果驱动电流大于5A,建议选用2oz铜甚至3oz铜;
对于需要电源分流、地层散热的应用,也可考虑多层铜基板设计。
3.板结构形式
单面铜基板适用于简单低成本方案;
双面或多层铜基板适合复杂控制逻辑、多器件集成的电机驱动板;
若需兼顾高效散热和大面积布线,可考虑“热电分离”结构,即驱动芯片热量走金属底层、电信号通过FR4层实现复杂布线。
三、实际应用案例举例
在无刷直流电机(BLDC)驱动板中,通常采用双面铜基板设计,底层大铜面用于散热,顶层布设驱动控制电路;对于汽车EPS电机控制模块,则更倾向于高导热铜基板配合压铸铝壳,构成完整的热管理系统。
四、铜基板是电机驱动类产品的“硬核搭档”,但不是“越厚越好”或“越贵越优”。在选型时,应根据驱动电流大小、功率器件热阻、使用环境等综合因素判断,选对铜基板结构与参数,才能在可靠性与成本之间取得平衡。