基板载流能力计算（氮化铝 AlN vs FR4）
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按一维导热模型比较相同走线几何在氮化铝与 FR4 基板上的最大载流，并算清压降、压降率与功耗——AlN 高热导率让同尺寸走线载流能力提升一个数量级。
要点速览
基板载流能力计算（氮化铝 AlN vs FR4）：按一维导热模型比较相同走线几何在氮化铝与 FR4 基板上的最大载流，并算清压降、压降率与功耗——AlN 高热导率让同尺寸走线载流能力提升一个数量级。 计算公式：I = W·√(ΔT·k·T/(ρ·h))，ΔV = I·ρ·L/(W·t)，δ = √(ρ/(π·f·μ))。 在 DD-CAT IDE 在线工具页填写参数即可即时得到结果，并同步显示随参数联动的计算模型示意图。 一维稳态导热模型：假设导体热量全部沿基板向下传到理想热沉，忽略横向扩散（结果偏保守）。 AlN 载流能力约为 FR4 的 √(170/0.3) ≈ 24 倍——同尺寸走线在陶瓷基板上能承受高一个数量级的电流。
参数输入
I = W·√(ΔT·k·T/(ρ·h))，ΔV = I·ρ·L/(W·t)，δ = √(ρ/(π·f·μ))计算模型示意（随参数联动）
| 氮化铝 AlN 载流 | 117.5 A | k ≈ 170 W/(m·K) |
| FR4 载流 | 4.936 A | k ≈ 0.3 W/(m·K) |
| 载流比值（AlN ÷ FR4） | 23.8 × | ≈ √(k_Aln / k_FR4) |
| 走线电阻 R（两基板相同） | 24.63 mΩ | ρ·L/(W·t)，长度 50 mm |
| 压降 ΔV @ 10 A | 246.3 mV | ΔV = I·R = I·ρ·L/(W·t)，Vs = 5.00 V |
| 压降百分比 | 4.93% | ΔV ÷ Vs，电源轨一般控制 < 5% |
| 末端电压 Vs − ΔV | 4.754 V | 负载端实际得到的电压 |
| 导体功耗 P @ 10 A | 2.463 W | P = I²·R，两基板相同 |
| AlN 满载压降 ΔV | 2.894 V | @ 117.5 A ｜ 占 Vs 57.9% |
| FR4 满载压降 ΔV | 121.6 mV | @ 4.936 A ｜ 占 Vs 2.4% |
| 铜电流密度（按 AlN 载流） | 3357 A/mm² | 高载流需厚铜并校核熔断/电迁移 |
| 趋肤深度 δ | 66.08 µm | 铜 @20°C，μr ≈ 1 |
| 有效导体厚度 t_eff | 35.0 µm | 铜厚小于趋肤深度，趋肤效应可忽略 |
| AC / DC 电阻比 | 1.00 × | R_ac ≈ R_dc × (t / t_eff) |
工程备注
- 一维稳态导热模型：假设导体热量全部沿基板向下传到理想热沉，忽略横向扩散（结果偏保守）。
- AlN 载流能力约为 FR4 的 √(170/0.3) ≈ 24 倍——同尺寸走线在陶瓷基板上能承受高一个数量级的电流。
- 压降 ΔV = I·ρ·L/(W·t)：与基板材料无关，只由铜的几何与长度决定；压降率 = ΔV/Vs，电源轨通常要控制在 5% 以内。
- 求线宽模式下 AlN 走线更窄、电阻更大，所以同一电流下压降反而比 FR4 高——这是“同载流不同线宽”的必然结果，需同时校核压降与温升。
- AlN 高载流场景真正受限的往往是铜厚：请用厚铜/DBC（100~300µm）并校核熔断与电迁移。
- 趋肤深度 δ = √(ρ/(π·f·μ))：频率升高后电流向表面集中，铜厚大于 δ 时交流电阻按 t/δ 放大；频率填 0 表示直流（δ 视为无穷大）。
常见问题
- 基板载流能力计算（氮化铝 AlN vs FR4）是做什么的？
- 按一维导热模型比较相同走线几何在氮化铝与 FR4 基板上的最大载流，并算清压降、压降率与功耗——AlN 高热导率让同尺寸走线载流能力提升一个数量级。
- 基板载流能力计算（氮化铝 AlN vs FR4）的计算公式是什么？
- 核心公式：I = W·√(ΔT·k·T/(ρ·h))，ΔV = I·ρ·L/(W·t)，δ = √(ρ/(π·f·μ))。工具会按该公式与所选参数即时给出结果。
- 使用基板载流能力计算（氮化铝 AlN vs FR4）有哪些工程注意事项？
- 一维稳态导热模型：假设导体热量全部沿基板向下传到理想热沉，忽略横向扩散（结果偏保守）。 AlN 载流能力约为 FR4 的 √(170/0.3) ≈ 24 倍——同尺寸走线在陶瓷基板上能承受高一个数量级的电流。 压降 ΔV = I·ρ·L/(W·t)：与基板材料无关，只由铜的几何与长度决定；压降率 = ΔV/Vs，电源轨通常要控制在 5% 以内。 求线宽模式下 AlN 走线更窄、电阻更大，所以同一电流下压降反而比 FR4 高——这是“同载流不同线宽”的必然结果，需同时校核压降与温升。 AlN 高载流场景真正受限的往往是铜厚：请用厚铜/DBC（100~300µm）并校核熔断与电迁移。 趋肤深度 δ = √(ρ/(π·f·μ))：频率升高后电流向表面集中，铜厚大于 δ 时交流电阻按 t/δ 放大；频率填 0 表示直流（δ 视为无穷大）。
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