熱電分離板的可靠性直接關系到高功率電子系統(tǒng)的壽命和穩(wěn)定性。除了材料和結(jié)構(gòu)選擇,測試方法與工藝優(yōu)化是保證熱管理性能與電氣安全的關鍵環(huán)節(jié)。
一、熱循環(huán)可靠性
熱循環(huán)測試模擬器件在通電和環(huán)境溫度變化下的實際工作條件。核心原理是:
不同材料層(銅、鋁、陶瓷、環(huán)氧)具有不同熱膨脹系數(shù)(CTE),反復升降溫會產(chǎn)生界面應力。
測試通過循環(huán)升溫與降溫,觀察導熱通孔、焊點及層壓界面是否出現(xiàn)裂紋或剝離。
這種測試不僅驗證材料匹配性,還可以評估熱通道布局與絕緣介質(zhì)厚度對散熱效率的長期影響。
二、機械與振動可靠性
車載和工業(yè)應用中,熱電分離板需承受振動、沖擊及彎曲應力:
高導熱銅柱或金屬化孔在振動下可能產(chǎn)生微裂紋,影響導熱性能。
通過機械振動試驗、沖擊試驗等方法,可以識別薄弱工藝節(jié)點,優(yōu)化銅柱直徑、通孔間距及層壓壓力。
三、濕熱與環(huán)境老化
濕度對絕緣介質(zhì)性能影響顯著:
高濕環(huán)境下,環(huán)氧或陶瓷介質(zhì)吸濕可能降低介電強度,影響電路安全。
濕熱老化測試(85℃/85%RH)可評估長期耐濕能力,并驗證導熱性能是否下降。
四、焊接與回流可靠性
高功率器件在熱電分離板上的焊接需要特別關注:
回流焊溫度曲線需兼顧電路層和散熱層的導熱差異,防止局部過熱。
焊點疲勞測試可通過交變溫度循環(huán)評估焊接可靠性,確保散熱柱與器件焊盤的穩(wěn)定接觸。
五、熱仿真與工藝優(yōu)化
現(xiàn)代可靠性測試通常結(jié)合熱仿真進行:
通過有限元分析(FEA),可以預測熱熱點、界面應力分布、導熱路徑效率。
仿真結(jié)果指導絕緣層厚度、銅柱布局、基板材料選型,從源頭提升可靠性,而不僅依賴后續(xù)測試發(fā)現(xiàn)問題。
六、趨勢與拓展
隨著功率密度提升與應用場景復雜化,可靠性測試正向多工況、聯(lián)合測試發(fā)展:熱循環(huán)+振動+濕熱同步進行,配合高精度熱仿真指導設計。此外,新型銅-陶瓷復合結(jié)構(gòu)和薄絕緣高導熱材料,使熱電分離板在高功率LED、車規(guī)電子和光通信等領域的長期穩(wěn)定性大幅提升。