保证散热基板在使用过程中的可靠性和稳定性,需从材料特性匹配、结构设计优化、制造工艺控制、环境适配防护及全生命周期管理五个维度综合施策,核心目标是降低热应力损伤、抑制性能衰减、避免结构失效。以下是具体措施:
一、材料特性:基于场景选择适配基材,降低固有风险
散热基板的可靠性先依赖于材料本身的稳定性,需根据使用环境(温度、湿度、力学载荷)选择耐老化、抗热冲击的材料组合。
耐温性匹配:高温场景(如汽车芯片、工业激光器,工作温度 - 40~150℃)需避免使用树脂基绝缘层(易老化),优先选择陶瓷(Al₂O₃、AlN)或金属基复合材料(铜 - 钼合金),其高温性(陶瓷可耐 1000℃以上)和热稳定性远优于有机材料;中低温场景(消费电子,-20~85℃)可选用改性环氧树脂(添纳米陶瓷颗粒提升耐温性),但需确保树脂玻璃化温度(Tg)高于高工作温度 20℃以上。
热膨胀系数(CTE)匹配:不同材料层的 CTE 差异是导致热应力的核心原因(如金属基层与陶瓷绝缘层、芯片与基板的 CTE 不匹配,会在冷热循环中产生拉扯力)。需通过 “梯度设计” 平衡。
金属基板中,在铝基层与铜箔间加入低 CTE 绝缘层(如添加 BN、Al₂O₃填料的树脂,CTE 控制在 8~12ppm/℃,接近铝的 23ppm/℃与铜的 17ppm/℃)。