ESD管PCB铺铜太少会影响散热吗？ ——从8 kV脉冲到连续短路的温升实录

一、ESD 管的工作特性

        ESD管在静电事件中于0.1 ns~0.3 ns进入导通，瞬态电流30 A仅持续60 ns，单次能量极小，结温升通常<2 ℃，铺铜面积对单次脉冲几乎没有影响；但若器件因过应力进入"短路失效"模式，5 V工作电压可产生持续2 W~3 W功耗，此时热量必须靠PCB导出，铺铜量直接决定结温能否维持在125 ℃以下。

二、铺铜的散热作用
        DFN1006封装热阻θJA典型值≈300 ℃/W（1 cm²双面1 oz铜，静止空气）。把铜面积从0.3 cm²提到1 cm²，θJA可降到180 ℃/W；再打4个0.3 mm过孔到内层地，θJA进一步降到130 ℃/W，持续2 W时结温约110 ℃，仍在安全区。铺铜不仅导热，还为8 kV脉冲提供低感回路，减少寄生电感引起的电压过冲。

三、散热不足的后果

1. 持续短路：某行车记录仪USB口ESD管短路，PCB仅0.2 cm²铜、无过孔，θJA≈350 ℃/W，2 W下结温升至225 ℃，封装碳化并引燃相邻塑料支架，最终整机召回。

2. 热-电正反馈：高温使漏电流从0.1 µA升到100 µA，系统误判为"待机电流超标"，频繁重启，用户投诉"偶发死机"。

3. 认证失效：85 ℃环温+2 W持续短路，内部实验室复现120 ℃结温，超出AEC-Q101 125 ℃上限，导致客户审核不通过。

四、优化建议

1. 铜面积：每路ESD管至少0.5 cm²顶层铜，对称铺地；若空间受限，用0.5 oz→1 oz增铜厚，等效散热提升30 %。

2. 过孔阵列：地脚打4个0.3 mm过孔直连内层地，孔间距0.5 mm，降低热阻约40 %，同时为30 A脉冲提供低感回流。

3. 热测试：在ICT后加"持续短路老化"——5 V恒压供电2 h，红外热像仪扫描壳温<105 ℃即通过，可提前筛出散热不足设计。

4. 器件选型：阿赛姆DFN1006 ESD5D003TA热阻标称300 ℃/W（1 cm²铜），数据手册给出θJA-铜面积曲线，工程师可直接按实际铜量计算结温，无需估算。

结语
        单次静电脉冲不挑铜，但短路失效时每一平方毫米铜都决定ESD管是"自恢复"还是"自燃"。把地铜铺够、过孔打足，再用2 W恒压老化验证，就能把散热隐患挡在产线内，而不是留给现场。