在大电流PCB设计中，载流能力与热膨胀的协同控制直接影响产品可靠性。本文通过实验数据建立铜厚、线宽与温升的量化关系，并提出协同设计方法。  

一、载流能力基础设计规范 

1. 铜厚与线宽匹配关系 

   - 1oz铜厚：线宽≥电流值(A)/3（例：30A需10mm线宽）  

   - 2oz铜厚：线宽可缩减至1oz的60-70%  

   - 相邻线间距≥线宽的1.5倍（防电弧放电）  

2. 过孔载流补偿设计  

   - 每安培电流配置2个0.3mm孔径过孔  

   - 过孔间距≥3倍板厚（例：1.6mm板厚需4.8mm间距）  

二、温升关联实验数据

| 铜厚 | 线宽(mm) | 10A温升(℃) | 20A温升(℃) |  

|-------|----------|------------|------------|  

| 1oz   | 3.0      | 28         | 62         |  

| 2oz   | 2.0      | 22         | 48         |  

| 3oz   | 1.5      | 18         | 39         |  

规律：  

- 铜厚每增加1oz，同线宽下温升降低8-10℃  

- 线宽每增加0.5mm，温升下降约5℃（20A工况）  

三、热膨胀控制策略

1. 叠层对称设计  

   - 推荐6层板结构：  

     顶层(大电流) - 2层(地) - 3层(芯板) - 4层(地) - 5层(电源) - 底层(大电流)  

   - 铜层厚度差≤0.5oz（防翘曲）  

2. 热应力释放设计

   - 在电流路径拐角处设置0.5mm×0.5mm应力释放槽  

   - 长走线（>50mm）每间隔15mm布置散热过孔阵列（3×3，孔径0.3mm）  

四、协同设计验证方法 

1. 温升测试标准  

   - 使用红外热成像仪测量，环境温度25℃下：  

     - 持续载流1小时，温升≤40℃（工业级）  

     - 峰值电流（1.5倍额定）温升≤65℃  

关键实施步骤

1. 优先确定最大电流路径，按1.2倍裕量设计初始线宽  

2. 对长度>30mm的走线实施分段铜厚设计（如：连接器端用3oz，中间过渡区用2oz）  

3. 采用网格化接地平面（网格尺寸3-5mm），降低回流路径阻抗  

4. 老化测试中监测热膨胀形变量，要求≤0.1mm/m（200次冷热循环）