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在很多项目中，热设计往往被认为是“已经解决的问题”。仿真通过，整板温升在指标以内，关键器件温度低于额定上限，系统运行稳定。从表面看，一切都“可控”。但在实际量产与长期运行中，越来越多的失效案例却指向同一个根源：不是温度超标，而是热应力在持续累积。

温度本身不可怕，反复变化才是真正杀手

工程上常关注“最高温度”，却很少真正重视：温度变化幅度；升降速率；循环次数；局部温差分布。而对结构与焊点来说，真正决定寿命的并不是峰值温度，而是：热循环引发的反复膨胀与收缩。每一次上电、每一次负载变化、每一次环境温差切换，都会在焊点、过孔、层间界面中引入一次微小应力循环。单次变化几乎无害，成千上万次之后，裂纹与脱层便开始悄然形成。

不均匀温场，是热应力最常见的放大器

在很多板级设计中，平均温升被控制得很好，但局部温差却被忽略。典型场景包括：功率器件与小信号器件相邻；多电源模块集中布局；局部铜厚突变；散热路径不对称。当板内不同区域存在明显温差时，材料膨胀量出现不一致，结构内部便形成持续存在的剪切应力场。最容易受损的部位往往是：BGA焊点边缘；大过孔镀层；厚薄铜交界区；层间树脂富集区域。这些位置即使在电测与功能测试中完全正常，其寿命却已经开始被悄悄消耗。

材料匹配，决定热应力能否被“吸收”

热应力本身不可避免，关键在于：结构是否有足够能力“缓冲”与“分散”应力。这与多项材料参数高度相关：基材CTE匹配程度；树脂弹性模量；铜箔厚度分布；层间结合强度；阻焊柔韧性。当材料匹配不合理时，热应力无法有效释放，只能在焊点、过孔或界面处不断集中。

在一些高功率与高可靠项目中，捷创电子在层叠结构设计与材料选型阶段，通常会同步评估CTE匹配与热循环寿命，通过前期结构评估与热循环验证，尽量把应力集中问题消化在设计阶段。

热设计通过，并不等于“寿命设计通过”

很多项目在样机阶段表现优秀，但在量产后：某些批次提前失效；部分区域返修率持续升高；高负载工况寿命明显缩短。追溯后发现：并非散热能力不足，而是：热循环次数被严重低估。例如：服务器类设备每天多次功率波动；工业设备频繁启停；电源系统负载周期性变化。这些工况下，热应力循环远比实验条件激烈得多，而焊点与结构寿命往往按“理想负载”估算。

热应力失效，通常表现为“慢性系统问题”

与瞬时热击穿不同，热应力失效的特点是：初期完全无异常；中期偶发性故障开始出现；后期失效率快速上升。典型症状包括：间歇性接触不良；温度相关性重启；参数随时间漂移；某些通道逐步失效。这类问题极难定位，往往被误判为：软件异常、器件批次问题、系统干扰问题。而真正根因，其实早已埋在最初的热结构设计之中。

总结

真正成熟的热设计，不仅要保证：“当前温度不超标”，更要确保：在长期热循环条件下，结构与焊点仍具备足够寿命余量。热应力不可避免，但是否被放大、是否提前触发生命终点，完全取决于：设计、材料与制造体系的整体能力。很多失效，不是发生在最热的时候，而是发生在：看似温度安全、却已经经历了成千上万次热循环之后。