埋嵌銅塊本質(zhì)上是在PCB局部區(qū)域加入一個(gè)高導(dǎo)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(shí)際生產(chǎn)中，部分板子會(huì)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(shè)計(jì)本身密切相關(guān)。

原因一：熱膨脹系數(shù)不匹配

銅塊的熱膨脹系數(shù)（CTE）遠(yuǎn)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(huì)在局部產(chǎn)生應(yīng)力。隨著板子冷卻，這種應(yīng)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(shí)，風(fēng)險(xiǎn)更高。

原因二：壓合與樹脂流動(dòng)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(shí)樹脂流動(dòng)不足，銅塊和板材之間會(huì)產(chǎn)生微小空隙，導(dǎo)致結(jié)合力不足。在后續(xù)熱循環(huán)中，這些界面應(yīng)力會(huì)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(shè)計(jì)不合理

銅塊過厚，會(huì)讓局部區(qū)域的剛性與周邊差距過大，形成應(yīng)力集中。

銅塊分布不對(duì)稱（只在板的一側(cè)嵌入），會(huì)讓板材受熱或受壓時(shí)出現(xiàn)“單邊牽引”，造成翹曲。

因此，埋銅塊設(shè)計(jì)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(shí)銅塊區(qū)域升溫慢、降溫快，與周圍FR4產(chǎn)生熱梯度差，反復(fù)循環(huán)后板材會(huì)產(chǎn)生永久形變。

如何降低翹板風(fēng)險(xiǎn)？

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(shè)計(jì)平衡：盡量保證銅塊對(duì)稱分布，避免板材單側(cè)應(yīng)力過大。

合理厚度：銅塊厚度應(yīng)與板厚匹配，避免過度破壞基板結(jié)構(gòu)。

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(yīng)力驗(yàn)證：在試產(chǎn)階段通過冷熱循環(huán)測(cè)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(jié)果，而是設(shè)計(jì)、材料與工藝之間沒有平衡好的表現(xiàn)。理解其機(jī)理，就能在前期規(guī)避大多數(shù)風(fēng)險(xiǎn)。