厚铜 PCB 在高电流功率板中的应用越来越普遍，尤其在电源管理模块、功率放大器、逆变器及工业电机控制板等领域，高电流厚铜板的设计直接影响产品的可靠性和寿命。合理的布线、铜厚选择和散热设计是工程师必须重点考虑的问题。
一、厚铜 PCB 的特性与设计挑战
厚铜 PCB 的铜厚通常为 2oz~6oz（70~210μm），甚至在特定功率板中可以达到 10oz。相比普通 1oz 铜板，厚铜板电阻更低、电流承载能力更强，但也带来了一系列设计挑战：
- 走线宽度和过孔尺寸需要精确计算，否则容易过热。
- 铜厚增加导致热膨胀系数变化，需要在布局和机械加工上考虑应力。
- 散热路径和散热孔布局不合理，会引起局部高温，影响元器件寿命。
二、厚铜 PCB 走线设计原则
在高电流应用中，厚铜 PCB 的布线设计需遵循以下原则：
- 走线宽度：根据 IPC-2221 标准和经验公式计算，保证每条高电流走线的电阻低、温升可控。例如 6oz 铜厚、10A 电流，走线宽度可能需要 3~5mm。
- 多层平面：高电流信号尽量采用平面层，减少阻抗和电流集中，同时增强散热能力。
- 分支布局：避免急转弯、尖角走线，尽量采用圆角或 45° 斜角，减少电流集中和应力集中。
- 过孔设计：高电流路径应使用多个过孔并联，减少过孔阻抗，同时注意镀铜厚度与直径匹配。
三、散热优化策略
厚铜板虽然导热性更好，但高电流依然会产生大量热量，散热设计不可忽视：
- 热沉和散热孔：在高功率元件下方布置散热孔和导热填充，通过多层铜层将热量传导到背面散热片。
- 铜皮厚度分布：关键电流路径增加铜厚，减少局部电阻，提高散热效率。
- 阻抗管理：保持散热路径与信号完整性平衡，避免因过多铜皮和散热孔而影响高频信号。
- 热仿真验证：设计完成后建议使用仿真工具进行热流分析，确认温升在安全范围内。
四、布局与元器件布置经验
实际工程中，布局策略对高电流厚铜板的可靠性影响极大：
- 功率元件尽量靠近电源输入端，减少高电流走线长度。
- 高热元件尽量远离热敏元件，避免温升影响信号性能。
- 高电流走线尽量走最短路径，减少绕线和跨层过孔。
- 考虑制造公差，避免厚铜走线过宽导致蚀刻不均匀或制造难度增加。
五、测试与验证
在厚铜 PCB 完成后，必须进行严格测试：
- 高电流通电测试，监控走线温度
- 热成像扫描，检测局部过热点
- 多次循环热测试，验证板子长期可靠性
- 在大电流环境下，测量电压降与功率损耗，确认设计满足规格
六、总结
厚铜 PCB 在高电流功率板设计中具有重要意义。合理选择铜厚、设计走线和过孔、优化散热路径，并结合热仿真和实际测试，可以有效提升板子的可靠性和使用寿命。本文提供的布线与散热优化策略，可作为工程师在厚铜 PCB 设计过程中的参考指南，为大电流功率板的可靠性保驾护航。
通过上述方法，工程师可以在保证电气性能的前提下，充分利用厚铜 PCB 的优势，实现高电流功率板的安全、稳定和高效工作。