埋嵌銅塊本質上是在PCB局部區(qū)域加入一個高導熱金屬塊。理想情況下，它能為功率器件提供高效散熱通道，但在實際生產(chǎn)中，部分板子會出現(xiàn)翹曲甚至失效的情況。這背后，往往與材料、工藝控制以及設計本身密切相關。
原因一：熱膨脹系數(shù)不匹配
銅塊的熱膨脹系數(shù)（CTE）遠低于常用基材（如FR4）。在熱壓或后續(xù)回流焊過程中，銅塊和基材的膨脹收縮不同步，會在局部產(chǎn)生應力。隨著板子冷卻，這種應力無法完全釋放，就可能表現(xiàn)為整體翹板。尤其在銅塊面積較大或分布不均時，風險更高。
原因二：壓合與樹脂流動不足
埋銅塊通常需要在基板中開槽，再通過樹脂填充和多層壓合工藝固定。如果壓合時樹脂流動不足，銅塊和板材之間會產(chǎn)生微小空隙，導致結合力不足。在后續(xù)熱循環(huán)中，這些界面應力會被放大，最終造成板面翹曲或分層。
原因三：銅塊厚度與分布設計不合理
銅塊過厚，會讓局部區(qū)域的剛性與周邊差距過大，形成應力集中。
銅塊分布不對稱（只在板的一側嵌入），會讓板材受熱或受壓時出現(xiàn)“單邊牽引”，造成翹曲。
因此，埋銅塊設計不僅要考慮散熱效率，也要兼顧板材的整體平衡。
原因四：后續(xù)工藝溫度影響
即使前期壓合良好，后續(xù)回流焊和波峰焊過程中的高溫也可能觸發(fā)翹板。原因在于：焊接時銅塊區(qū)域升溫慢、降溫快，與周圍FR4產(chǎn)生熱梯度差，反復循環(huán)后板材會產(chǎn)生永久形變。
如何降低翹板風險？
材料匹配：選用高Tg、低CTE的基材，縮小與銅塊之間的膨脹差。
設計平衡：盡量保證銅塊對稱分布，避免板材單側應力過大。
合理厚度：銅塊厚度應與板厚匹配，避免過度破壞基板結構。
工藝優(yōu)化：控制壓合參數(shù)，確保樹脂完全填充，減少界面空隙。
熱應力驗證：在試產(chǎn)階段通過冷熱循環(huán)測試提前發(fā)現(xiàn)潛在翹曲隱患。
翹板并不是埋嵌銅塊“必然”的結果，而是設計、材料與工藝之間沒有平衡好的表現(xiàn)。理解其機理，就能在前期規(guī)避大多數(shù)風險。
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