在電子設(shè)備小型化、高性能化的趨勢下,鋁基板電路的散熱設(shè)計愈發(fā)關(guān)鍵。合理設(shè)計可確保設(shè)備穩(wěn)定運行、延長使用壽命。以下為電子工程師們分享相關(guān)設(shè)計經(jīng)驗與要點。
一、材料選擇是基礎(chǔ)
金屬基層:鋁板是常用的金屬基層材料。像 6061T6 這種 Al-Mg-Si 合金,有不錯的切削性能,適合 CNC、V-CUT 加工,但價格較高。5052H34 這種 Al-Mg 合金,折彎性能良好,適用于模具沖切成型,價格適中。1050H18 和 1060H18 純鋁,導(dǎo)熱不錯,加工性能和價格都比較友好。如果對熱傳導(dǎo)要求極高,也可考慮 C11000 純銅,不過其機械加工難度較大。
絕緣層:高品質(zhì)鋁基板的絕緣層多由填充陶瓷介質(zhì)的特殊聚合物構(gòu)成,能保障絕緣、抗熱老化及高粘接能力,同時增強導(dǎo)熱性能。在設(shè)計時,需依據(jù)模塊絕緣強度需求,合理確定絕緣層厚度,因為厚度與熱阻、絕緣強度成正比。
電路層:通常采用電解銅箔,與傳統(tǒng) FR-4 相比,相同線寬和厚度下,鋁基板的銅箔線路能承載更高電流,且產(chǎn)生的熱損耗能更快擴散。增加銅箔厚度可提升熱傳導(dǎo)能力。
二、電路布局有技巧
熱源集中與分散結(jié)合:將發(fā)熱量大的元器件盡量集中放置,便于統(tǒng)一散熱處理;同時,也要避免過于集中導(dǎo)致局部溫度過高,可適當分散布局,讓熱量均勻分布。
縮短熱傳導(dǎo)路徑:使功率器件盡可能靠近鋁基板的金屬基層,減少熱量傳遞過程中的熱阻,讓熱量能快速傳導(dǎo)至金屬基層并擴散出去。
優(yōu)化線路走向:設(shè)計電路線路時,盡量減少線路的彎折,讓電流路徑順暢,降低線路電阻產(chǎn)生的額外熱量。
三、散熱結(jié)構(gòu)要合理
增加散熱面積:可在鋁基板上設(shè)計散熱片,或采用帶散熱齒的鋁基板,增大與空氣的接觸面積,加快熱對流散熱。
合理規(guī)劃散熱通道:確??諝饽茉阡X基板周圍順暢流動,形成有效的散熱通道。例如,可在設(shè)備外殼上設(shè)計通風孔,引導(dǎo)空氣流動帶走熱量。
輔助散熱手段:對于散熱要求極高的場景,可考慮添加風扇等強制散熱設(shè)備,或結(jié)合水冷等散熱方式,進一步提升散熱效率。
在鋁基板電路設(shè)計中,從材料選擇到電路布局,再到散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計,每個環(huán)節(jié)都緊密關(guān)聯(lián),共同影響著散熱效果。電子工程師們需綜合考量各因素,打造出高效散熱的鋁基板電路,為電子設(shè)備的穩(wěn)定運行提供堅實保障。