埋嵌铜块是一种常用于大功率器件散热的设计方案。但要发挥作用,铜块必须与基板紧密结合。如果嵌入不实,不仅影响散热,还可能引发一系列可靠性问题。
1. 热阻增大,散热效果打折
铜块嵌入的核心目的就是降低器件热阻。如果铜块与槽壁之间存在空隙或树脂填充不足:
导热路径中出现“气隙”,而空气的导热系数远低于铜和树脂;
器件结温难以下降,甚至比普通厚铜板效果更差;
长期运行中,局部热点依旧存在,功率器件寿命缩短。
2. 热循环下的机械应力集中
埋嵌不实意味着结合面存在间隙或弱界面。随着器件反复通断电:
铜块与板材膨胀不一致 → 间隙不断扩大;
在冷热循环下,界面应力集中,可能导致局部裂纹或分层;
最终表现为翘板、铜块松动,甚至焊点开裂。
3. 电气与焊接隐患
在某些设计中,铜块与器件焊盘直接接触。如果铜块不平整或结合不实:
器件底部无法与铜块完全贴合,焊料润湿不足;
出现虚焊或气孔,导致电气性能不稳定;
大电流场景下,局部接触电阻增加,进一步加剧发热。
4. 环境可靠性下降
埋嵌不牢还会给环境适应性带来问题:
潮湿环境:空隙容易吸湿,形成电化学腐蚀隐患;
振动冲击:在汽车电子等场合,松动的铜块更容易在应力作用下失效;
高功率冲击:局部瞬间高热可能加剧界面劣化,导致失效更快。
5. 生产与返修成本增加
一旦发现铜块嵌不实,往往难以通过后续工序修复:
检测难度高,需依赖X-ray或切片;
一旦失效,整板报废率增加;
对量产稳定性形成潜在威胁。
铜块埋嵌不实并非“小问题”,它会直接影响散热效率、机械可靠性、电气性能和环境适应性。因此,设计阶段必须明确公差要求,制造过程中严格控制槽位加工、树脂填充和压合工艺,才能避免这一隐患。