熱電分離板因其將電氣傳輸與散熱路徑分離的結構特點,成為高功率電子產(chǎn)品的核心散熱方案。然而,要在實際應用中發(fā)揮最大散熱性能,需要在設計與制造過程中進行系統(tǒng)優(yōu)化。
一、降低熱阻的核心策略
優(yōu)化熱通道布局
熱源下方的導熱柱應與器件焊盤精準對位,避免熱流繞行;多個大功率器件應獨立熱通道,減少熱干擾。
縮短熱路徑
減少絕緣層厚度,并選用高導熱介質(zhì)材料(如氮化鋁陶瓷或高導熱環(huán)氧),導熱系數(shù)應≥2 W/m·K。
擴大散熱接觸面積
散熱基板背面與外部散熱器的接觸面積越大,熱傳導越高效,可通過增加平面度與使用導熱界面材料(TIM)優(yōu)化。
二、材料與結構優(yōu)化
基板材料選擇
銅基板的導熱系數(shù)可達380 W/m·K,適合高熱流密度場景;鋁基板輕量且成本低,適合中等功率應用;氮化鋁陶瓷兼顧絕緣與高導熱性,適合車規(guī)與高端應用。
復合結構應用
銅-陶瓷復合基板結合高導熱性與絕緣性,可在高壓高功率場景下減少熱失效風險。
三、關鍵制造工藝
鉆孔與金屬化
熱通孔金屬鍍層需均勻、致密,減少界面熱阻。
真空壓合
消除層壓過程中的氣泡與空洞,保證熱流通道連續(xù)性。
表面平整度控制
提高散熱面平整度,確保與散熱器充分接觸。
四、輔助散熱手段
外部散熱器設計:配合熱電分離板使用高性能散熱器或熱管,將熱量快速導出。
強制對流冷卻:通過風扇或液冷系統(tǒng)提升散熱器與環(huán)境的換熱效率。
相變材料(PCM):在熱峰值時吸收多余熱量,平滑溫度變化。
五、行業(yè)趨勢
隨著功率器件功率密度持續(xù)提高,熱電分離PCB的散熱優(yōu)化正向多層次協(xié)同發(fā)展——材料導熱性能、結構設計、外部冷卻系統(tǒng)同時優(yōu)化。未來,高導熱陶瓷材料、超薄絕緣介質(zhì)、精密金屬化通孔工藝將成為散熱效率提升的重要方向。