初次接觸銅基板設(shè)計(jì)時(shí)，很容易陷入一些常見的誤區(qū)。作為一線工程師，我們怎么用、怎么選，以及踩過什么坑，這些經(jīng)驗(yàn)值得分享，希望能幫大家少走彎路。
第一個(gè)誤區(qū)，是過度迷信銅基板的導(dǎo)熱系數(shù)。銅的導(dǎo)熱系數(shù)確實(shí)很高，約398 W/(m·K)，這意味著它能快速傳遞熱量。但需注意，基板的總熱阻（thermal resistance）并不僅僅取決于金屬層，絕緣層（通常是環(huán)氧樹脂類材料，導(dǎo)熱系數(shù)約0.3-2 W/(m·K)）的厚度和材料特性，以及銅箔的厚度，都至關(guān)重要。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，很多時(shí)候散熱瓶頸恰恰在絕緣層。我們踩過的坑，就是只看金屬層導(dǎo)熱系數(shù)，忽略了絕緣層帶來的巨大熱阻，導(dǎo)致實(shí)際溫升遠(yuǎn)超預(yù)期。通常我們認(rèn)為，評估散熱效果，要看從芯片結(jié)溫到環(huán)境溫的總熱阻，而不僅僅是金屬層的參數(shù)。
第二個(gè)誤區(qū)，是忽視銅與芯片的CTE（熱膨脹系數(shù)，Coefficient of Thermal Expansion）失配問題。銅的CTE約為17 ppm/，而硅芯片大約是3 ppm/。這個(gè)差異在溫度循環(huán)下會(huì)產(chǎn)生巨大的剪切應(yīng)力，可能導(dǎo)致芯片開裂或焊點(diǎn)疲勞。通常我們認(rèn)為，銅基板更適合那些本身對熱應(yīng)力不敏感，或者有專門散熱焊盤設(shè)計(jì)的器件。對于小封裝、高應(yīng)力敏感的芯片，直接焊接到銅基板上風(fēng)險(xiǎn)很高。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，即使加了絕緣層，應(yīng)力也難以完全消除。需注意，選擇銅基板時(shí)，必須仔細(xì)評估器件的封裝類型和應(yīng)力承受能力，或者考慮增加額外的機(jī)械固定措施。
第三個(gè)誤區(qū)，是低估了銅基板的成本代價(jià)和加工難度。銅的價(jià)格遠(yuǎn)高于鋁，這使得銅基板材料成本顯著增加。同時(shí)，銅更難加工，鉆孔、電鍍、蝕刻等工藝難度和成本都更高。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，很多PCB廠對厚銅或銅基板的加工能力有限，或者需要更長的制板周期。需注意，這不僅僅是材料費(fèi)的問題，還涉及到供應(yīng)鏈和制造周期。對于量產(chǎn)項(xiàng)目，成本和供貨穩(wěn)定性是必須考慮的限制條件。
典型場景分析，比如設(shè)計(jì)一個(gè)高功率密度的DC-DC轉(zhuǎn)換模塊，如果發(fā)熱量極大且空間受限，選用銅基板可能是必要的。但需注意潛在問題，比如需要更嚴(yán)格的器件選型（耐高溫、耐應(yīng)力）和工藝控制（如采用低溫?zé)Y(jié)陶瓷絕緣層以改善CTE匹配和導(dǎo)熱）。成本代價(jià)在這里體現(xiàn)為更高的物料成本和可能更長的開發(fā)周期。
常見誤區(qū)還包括認(rèn)為銅基板一定比傳統(tǒng)FR-4基板好，或者沒有考慮好如何將基板與外部散熱器連接。通常我們認(rèn)為，銅基板是解決特定散熱難題的工具，而不是萬能板。
總之，初次選用銅基板，務(wù)必全面評估技術(shù)參數(shù)（不僅是導(dǎo)熱系數(shù)，還有熱阻、CTE匹配）、成本、加工可行性以及器件本身的特性。多做仿真驗(yàn)證，小批量試制時(shí)密切監(jiān)控關(guān)鍵器件的溫度和可靠性表現(xiàn)。
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