高侧开关（大电流）的PCB布局

我正在为两个高端开关设计PCB布局。您可以在下面看到我当前布局的图片。

PCB布局

未来PCB的铜重量可能为2 oz /ft²（双面）。我使用两个p沟道MOSFET（IPB180P04P4）。我希望右侧的MOSFET为10安培（我选择非常接近最小占位面积，Pd约为0.2 W），而MOSFET则为15安培（U2，峰值为30安培，Pd约为0.45 W，最大1.8 W）在左侧（U1，8平方厘米的铜）。

IC1是电流传感器。

接线端子（U15，U16）属于以下类型：Digikey上的WM4670-ND。

为了在这种类型的PCB上吸收这么大的电流，一位在线计算器告诉我，我需要20毫米的走线。为了节省空间，我决定将这条大迹线分成两条迹线（一条在顶部，一条在底部）。我将两条走线都用过孔图案连接（在2x2mm²的网格上，钻孔尺寸为0.5 mm）。我没有这种布局的经验，所以我看了看其他电路板，然后选择了一个对我来说似乎很公平的尺寸。这是通过模式正确的方法吗？

在MOSFET下，我使用相同的图案，但钻头尺寸较小，为0.3 mm，以形成热结。如此大小的焊料会更好地流动吗？到目前为止，没有一个通孔被填满...

我还考虑在这些走线上没有任何阻焊层，那就是在铜上施加一些阻焊剂。

我还担心MOSFET的焊盘。我没有选择不用铜覆盖它们。我以为设备可以通过这种方式自动居中，但这可能会增加阻力...

请随时评论布局！
谢谢！

编辑1

我略微改进了设计。我在MOSFET的散热垫下添加了更多的过孔。MOSFET下有一些裸铜（如果将来我想增加一个散热片）。

顶级v2

请随意发表评论！先感谢您！

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此设计的新更新。我增加了MOSFET引线周围的铜面积。那应该降低这些走线的电阻。

我在顶层和底层之间添加了更多的过孔，以改善这些层中的电流分布。

我问制造商是否可以在设备下面插入通孔以改善散热。他告诉我那是持久的。

我认为我不会改变其他任何事情。这是我最好的猜测，因此如果没人有任何评论，我可以尝试一下。

顶部底部v3

— 马尔莫兹
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有两件事：首先，您真的不希望在MOSFET的正下方有很多（或任何）过孔。要么您需要为板式房屋支付额外的费用，要么将其插入插座，否则它们会将焊料从部分吸走（或更糟糕的是，如果过孔位于底部，则逸出的助焊剂烟雾可能会在下面直接形成大的空隙） FET）。我建议您扩展FET焊盘周围的铜面积（就像您在U $ 2的左侧所做的那样），并在其中添加更多的过孔。同样，虽然在未掩盖的迹线上焊接可以有所帮助，但它将增加额外的制造步骤。如果您对成本敏感，那将很重要。看起来像一个有趣的项目！

— bitsmack 2015年

是的，这是一个有趣的项目！感谢您的评论，制造商已经在制造电路板。我将明确关注这些问题。我担心MOSFET下的过孔。它们没有塞住，但我希望它们不会从部件上吸走过多的焊料。我在另一个问题中谈到了这个问题。关于在未掩盖的迹线上放置一些焊料，我考虑了一下，并决定可以解决。这也减少了短路的机会，这不是一件坏事……

— Marmoz

关于铜线区域，我不幸的是空间不足。因此，如果我想改善散热效果，我宁愿使用散热器。MOSFET下的空隙是我很快要解决的主要问题之一！您对此有什么建议（现在已经通过这种方式制作了板）？

— Marmoz 2015年

我一直得到的建议是“从不”在焊盘上使用开放式过孔。有时我需要，所以我输入了一些，到目前为止，它已经解决了。他们吸芯！我用很多这样的东西制作了一块板子（虽然比你少，但（咧着嘴）），焊料跑到了板子的底面，并一滴一滴地汇入。即使在底层通孔之间有阻焊层！解决此问题的一种尝试是在底层上“设置”过孔。这意味着它们被阻焊剂覆盖。仅当过孔足够小以保持掩模完整时才有可能...

— bitmack 2015年

但是，这样做的问题是，膨胀的气体（空气本身或来自助焊剂的气体）无法通过板子的底部逸出。它们向上推向FET，留下气泡和空隙。不是一个好的解决方案。如果我在您的位置，并且已经制造了电路板，那么在焊接FET之前，我可能会手动将焊料放入通孔中。希望它不会用尽：)

— bitsmack

Answers:

我很好奇您是如何得出功耗数字的。查看数据表，看起来像是上午10时200 mW（12度温升），30安培，2.5W，随温度升高90度（假设Rthja为40度/ W，即使您有6厘米，这似乎也是正确的^） PCB区域2）。

就是说，如果您想从FET中带走大量的热量，可以在其下面钻一个.250“的通孔，然后使用一个铜棒从该孔向上延伸并接触封装的背面。也可以将散热器粘在顶部，但试图导通外壳的效果不佳。

对于您的布局问题，所有源极引线看起来都像600万迹线。相比较而言，在30A的保险丝内部看，那将是一个糟糕的选择：-)这意味着在该走线上会出现一些升温。无论选择哪种走线宽度，都需要在所选的铜级上进行计算，并使用电流平方x电阻来计算走线将消耗的瓦数。

您不需要焊盘上的所有过孔。5足以将顶部热连接到底部。我见过人们只用一个，但是在那种情况下，尽管有孔，但您严重依赖于盘子。

— 卡盘
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实际上，大多数电流是从IN块流向OUT块的，它们是端子块。我应该再次输入数字，我现在不介意它们，但最后效果很好。我不确定要了解铜块的窍门...好吧，所有通孔，我都不是很清楚，所以我尝试了这种方法。下次很高兴知道，谢谢！

— Marmoz '16

您可以考虑在大电流走线上去除阻焊层，并允许Hasl涂层使它们变厚一点（并可能填满通孔？）。

— 汤姆·科迪
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有人还在使用HASL吗？许多PCB制造商甚至不再支持HASL，因为成本差异几乎没有，而且ENIG产生更好，更平整的表面。

— 奥利弗·2015年

我只能说他们实际上完成了ENIG。但是，我没有去除阻焊层，但这是一个好主意。谢谢

— Marmoz '16

如果您需要这么大的冷却能力，请考虑使用铝基板PCB。那是很多散热孔，我认为没有许多原始商店会在没有额外的钻孔费用的情况下制造此孔。

— 黄鼠狼挤压器
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关于对某人有帮助的一般评论：许多地方以每平方英寸35个钻头画一条线。

— 安东尼

当时我还不知道铝基板PCB。但这终于解决了。我看到带有这么多通孔的高电流商用PCB，所以我认为这不会造成伤害。我实际上不知道他们是否向我收取任何额外费用，他们没有在报价中说什么……但是我想这并不意味着他们没有向我收取费用。

— Marmoz '16