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症状、可能原因及处理措施
先看左列。若有两行同时适用，先处理靠上的一行，再动另一行。
| 现象 | 可能原因 | 措施 |
|---|---|---|
| 铜块放入无阻力 | 铜块尺寸偏小 0.03–0.08 mm | 两者都测；铜块设为槽宽 +0.01 mm |
| 铜块无法手动就位 | 铜块偏大或槽口有毛刺 | 去槽口毛刺，复测，槽宽最多放大 0.02 mm |
| 温度循环后焊球开裂 | 松动配合使铜块晃动 | 恢复轻压配合后重新回流 |
| 回流后板翘曲 | 槽过紧，CTE 失配 | 槽宽放大 0.02 mm，检查铜材状态 |
| 某一元件上方出现热点 | 槽底局部接触 | 磨平底面，检查平面度 0.02 mm |
| 槽壁出现铜涂抹 | 过盈量超过 0.05 mm | 减小铜块宽度，增加导入倒角 |
| 100 次循环后扭矩下降 | 槽配合面微动磨损 | 增加镀层或改用压配销 |
| 铜块批次间差异大 | 来料检验过松 | 按批次测量，而非按生产批测量 |
配合实际控制什么
铜块同时承担三项功能：把热量从发热元件导出、固定该元件、为回流电流提供短路径。这三项都取决于铜块在板槽中的就位状态。配合松动，热量必须穿过空气间隙；配合过紧，铜块给板子加载，并影响槽周围的焊点。
关键数值是铜块壁与槽壁之间的间隙。压配铜块通常取 0.01 mm 至 0.04 mm 过盈，具体取决于铜块宽度和板厚。低于 0.01 mm，铜块可能在回流时退出；高于 0.05 mm，槽壁开始屈服，铜出现涂抹。
槽公差与铜块公差不是一回事。槽按 ±0.05 mm 加工、铜块按 ±0.05 mm 铣削，最坏情况可叠加到 0.10 mm 失配。因此铜块尺寸与板槽公差的检查必须把两个数值放在一起看，不能分开看。
受热时铜的膨胀比 FR-4 大。温升 100 °C 时，30 mm 铜块比同长度层压板多伸长约 0.05 mm。25 °C 下合适的配合，到 125 °C 可能变成过盈配合，板翘和焊点开裂正源于此。
松动配合如何表现为热点
20 × 20 mm 铜面上 0.05 mm 的间隙就是实际热阻。间隙充满空气时，热路径约增加 2.5 K·cm²/W，可使 15 W 元件比模型预测高出数度。热仿真通常假设完全接触，所以台架数据正常，现场数据不正常。
导热界面材料无法弥补不良配合。导热膏、导热垫和液态金属都需要压力才能减薄并润湿表面。在槽中能晃动的铜块无法保持该压力。液态金属改善的是表面粗糙度，不是晃动的铜块。
热点通常出现在某个角上，而不是整个元件上方。这种形态说明铜块一边接触、另一边翘起。改任何尺寸之前，先检查槽底平面度和铜块底面平面度。
若铜块由 C110 或 C101 加工，座面平面度应保持在 0.02 mm 以内。更软的材料，如薄退火带材，初期会贴合，几次热循环后就会定型。
过紧配合如何导致焊点开裂
铜块比槽宽时，压入力进入层压板。槽周围板子较薄，常为 1.6 mm 或更薄，铜被去除后刚度所剩不多。结果是在回流温度下层压板变软时产生局部弯曲。
最靠近槽的焊球把这种弯曲视为循环应变。能通过一次回流的焊点，在 −40 °C 至 125 °C 之间经过 500 次热循环后仍可能开裂。裂纹从焊点的板侧起始，而非元件侧，这与多数人的预期相反。
铜会加工硬化。过盈量超过 0.05 mm 压入槽中的铜块，角部会屈服，下次拆出时尺寸就偏小。这就是首次装配感觉合适的配合，第二次装配感觉松动的原因。
铍铜和 C27400 黄铜在此表现不同。两者保持压配的能力都优于纯 C110，但回弹也更大，因此槽尺寸要按材料确定，不能只按图纸确定。
看似其他问题的电气症状
在高速板上，晃动的铜块会改变回流路径长度。信号走线与回流之间的环路面积随振动增大和缩小，表现为抖动和插入损耗的小幅变化。工程师往往先查叠层，最后才查铜块。
铜块只在一侧接触槽壁，会形成不对称的接地回流路径。影响很小，10 GHz 下通常不到 1 dB，但足以让在实验台上通过的链路裕量测试失败。
微动磨损是另一种缓慢失效。两个铜面轻微接触，在振动下相对移动几微米，就会氧化并增大接触电阻。在电源母排上，这表现为数月内温度持续上升，而不是开路。
如果看到抖动随温度变化，先分别在冷态和热态下测量铜块位置，再改布局。解决办法往往是槽宽改 0.02 mm，而不是重做叠层。
改图纸前要做的五项检查
按这个顺序做。每一步成本都低，越往后越贵。
- 1量槽，不要量图纸用针规或内径千分尺，在同一拼板的至少 5 块板上测量。记录最小和最大槽宽。如果极差超过 0.04 mm，问题在铣槽或冲切工序，不在铜块。
- 2在贴合面处量铜块用千分尺在距底面 2 mm 处测宽度，沿长度取三个点。车削产生的铜毛刺会让边缘多出 0.02 mm。先去毛刺再复测，然后判断配合。
- 3按材料确定目标配合C110 压配铜块，宽度 20 mm 以下，取 0.01–0.03 mm 过盈。C27400 或铍铜取 0.02–0.04 mm。宽度超过 40 mm 的铜块，取范围下限。
- 4检查平面度和导入角铜块底面平面度 0.02 mm，槽底平面度 0.02 mm。铜块上加 0.3 × 20° 导入倒角，让压入起始就摆正。压歪的铜块会刮伤槽壁。
- 5用热循环确认在样件上做 100 次 −40 °C 至 125 °C 循环。复测配合，并在 20× 放大下检查槽附近接合处。如果铜块位移超过 0.01 mm，收紧目标值。
工程师常问的问题
紧公差应该放在槽上还是铜块上？
把紧公差放在铜块上。铣削铜块的宽度做到 ±0.005 mm 成本不高。铣槽或冲槽更难控制，厚层压板尤其如此。
给槽留更宽的带宽，由铜块决定配合。这样槽即使偏移 0.03 mm，仍落在可用范围内。
用了导热膏还需要压配吗？
需要。导热膏要靠压力才能薄到 50 μm 以下。铜块在槽里能晃动就压不住，膏层偏厚，热路径依然差。
导热膏用来填充表面粗糙度，不是用来弥补松配合。如果铜块用手能推动，先解决配合。
槽壁表面粗糙度应该做到多少？
压配用 Ra 1.6–3.2 μm 就够。抛光槽壁抓持力更小，回流焊时铜块可能退出。
铜块底面取 Ra 0.8–1.6 μm。贴合面平整，又不会在深刀痕里困住空气。
母排和散热块能用同一种配合吗？
通常不能。母排载流，多用螺栓固定，可以容忍稍松的配合。散热块的全部功能都依赖接触压力。
母排配合按装配力定，散热块配合按热接触定。这是两个不同的问题。
量产时怎么检验？
每拼板抽 5 块板测槽宽，每批抽 5 件测铜块宽度。两个数值都要记录，不能只记合格或不合格。
槽用通止针规，铜块用千分尺，几乎能在装配前拦住所有配合不符。
什么情况下不该用压配？
板厚低于 1.0 mm 时，层压板承受不住压入力，会翘曲。改用螺栓固定铜块加弹性垫。
如果铜块需要拆下维修，压配几次循环后就会松。改用销钉或螺钉固定，并让垫片可更换。
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