嘉立创如何放置铜排:PCB设计中铜排放置完整指南

更新时间：2025-11-09 10:06

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铜排（Busbar）在PCB设计中承担着大电流传输的关键任务，嘉立创为工程师提供完整的铜排放置解决方案。

本文将系统性地介绍铜排设计的技术要点和最佳实践。

一、铜排设计基础概念

1.1 铜排的定义与分类

铜排是用于承载大电流的导电金属条，在PCB设计中主要分为以下几类：

按结构形式分类：

• 平面式铜排：直接铺设在PCB表面
• 嵌入式铜排：嵌入到PCB层压结构中
• 立式铜排：垂直于PCB板面安装
• 定制形状铜排：根据特殊需求定制

1.2 铜排设计的核心参数

基础设计参数规范：

参数类别	标准范围	影响因素	设计考量
电流容量	10-500A	截面积大小	温升要求
电压等级	低压-中压	绝缘距离	安全规范
温升限制	20-40K	散热条件	材料选择
机械强度	抗拉抗弯	安装方式	结构设计

二、铜排电气参数设计

2.1 电流承载能力计算

不同规格铜排的载流能力：

铜排厚度	宽度10mm	宽度20mm	宽度30mm	宽度50mm
1.0mm	60A	100A	140A	200A
1.5mm	85A	140A	190A	280A
2.0mm	110A	180A	250A	360A
3.0mm	150A	250A	340A	500A

2.2 电压与绝缘设计

安全间距设计规范：

电压等级	最小空气间距	最小爬电距离	绝缘厚度	测试电压
≤50V	0.5mm	1.0mm	0.2mm	500V
50-100V	1.0mm	1.5mm	0.3mm	1000V
100-300V	1.5mm	2.5mm	0.4mm	1500V
300-600V	3.0mm	5.0mm	0.6mm	2500V

三、铜排结构设计规范

3.1 尺寸与公差控制

机械加工精度要求：

尺寸类型	普通精度	精密级	高精密级	测量方法
长度公差	±0.5mm	±0.2mm	±0.1mm	卡尺
宽度公差	±0.2mm	±0.1mm	±0.05mm	千分尺
厚度公差	±0.1mm	±0.05mm	±0.02mm	厚度仪
平面度	0.3mm/m	0.1mm/m	0.05mm/m	平台检测

3.2 安装孔位设计

连接孔位参数规范：

孔位参数	M3螺丝	M4螺丝	M5螺丝	M6螺丝
孔径尺寸	3.3mm	4.3mm	5.3mm	6.4mm
焊盘直径	6mm	8mm	10mm	12mm
安全边距	1.5mm	2.0mm	2.5mm	3.0mm
扭矩要求	1.5N·m	3.0N·m	5.0N·m	8.0N·m

四、材料选择与处理工艺

4.1 铜排材料特性

常用材料性能对比：

材料类型	导电率	抗拉强度	软化温度	成本指数
T2紫铜	≥98%	200MPa	200℃	1.0
TU1无氧铜	≥101%	180MPa	220℃	1.2
铬锆铜	≥85%	350MPa	500℃	2.5
铝铜复合	60-80%	150MPa	180℃	0.8

4.2 表面处理工艺

不同表面处理效果对比：

处理工艺	厚度范围	耐腐蚀性	接触电阻	适用场景
镀锡	3-10μm	良好	低	一般工业
镀银	2-5μm	优秀	最低	高频高速
镀镍	5-15μm	优异	中等	高温环境
抗氧化	0.5-2μm	一般	低	低成本

五、热设计与散热考虑

5.1 温升计算与散热设计

不同电流下的温升数据：

电流值	自然冷却	强制风冷	散热片辅助	液冷散热
50A	25K	15K	10K	5K
100A	45K	25K	15K	8K
200A	80K	45K	25K	12K
300A	120K	65K	35K	18K

5.2 热膨胀补偿设计

热膨胀系数与补偿方案：

材料	热膨胀系数	100K温升膨胀	补偿方法	设计建议
铜	17ppm/K	0.17%	伸缩缝	每300mm设缝
铝	23ppm/K	0.23%	柔性连接	弹性安装
FR-4	15ppm/K	0.15%	预留间隙	边缘处理
钢	12ppm/K	0.12%	固定点	单点固定

六、电磁兼容设计要点

6.1 电磁屏蔽设计

屏蔽效能要求：

频率范围	屏蔽要求	实现方法	测试标准
10kHz-1MHz	40dB	基本屏蔽	MIL-STD-285
1MHz-100MHz	60dB	增强屏蔽	IEEE 299
100MHz-1GHz	80dB	多层屏蔽	EN 50147
1GHz-10GHz	100dB	特殊屏蔽	SAE ARP1705

6.2 阻抗控制与信号完整性

高频特性参数：

参数指标	普通要求	高要求	极高要求	控制方法
特性阻抗	±10%	±5%	±2%	截面控制
串扰抑制	-30dB	-40dB	-50dB	间距优化
回流路径	基本	优化	精确	地层设计
谐振控制	一般	良好	优秀	端接处理

七、制造工艺与质量控制

7.1 加工工艺流程

完整生产工艺流程：

工序	工艺内容	关键参数	质量要求
下料	板材切割	尺寸精度	±0.1mm
冲压	孔位成型	模具精度	±0.05mm
折弯	形状成型	角度控制	±1°
焊接	连接处理	温度控制	无虚焊
镀层	表面处理	厚度均匀	符合标准
检测	质量验证	全项检测	100%合格

7.2 质量检测标准

关键质量指标：

检测项目	检测方法	接受标准	拒收标准
尺寸精度	三坐标	±0.1mm	超差
表面质量	目检	无瑕疵	有缺陷
电气性能	电阻测试	符合规格	超标
机械强度	拉力测试	达标	不合格

八、安装与维护指南

8.1 安装施工规范

安装技术要求：

安装步骤	技术要点	工具要求	注意事项
定位	精确对位	定位夹具	避免偏差
固定	扭矩控制	扭力扳手	防止过紧
连接	接触良好	专用工具	清洁接触面
测试	功能验证	测试设备	全面检测

8.2 维护保养要求

定期维护计划：

维护项目	维护周期	维护内容	验收标准
紧固检查	6个月	扭矩校验	符合要求
清洁保养	12个月	表面清洁	无腐蚀
性能测试	24个月	电阻测量	变化<5%
全面检修	60个月	整体评估	达标使用

通过系统掌握嘉立创铜排放置技术，工程师能够设计出安全可靠的大电流传输系统。本文提供的详细技术参数和实践经验，将帮助您在项目中实现最优的铜排设计解决方案。