半导体热失控前，先盯热阻路径

功率器件出问题时，先坏的常常不是电参数，而是温度已经越线。半导体热失控前，真正要盯的是热阻路径，而不是只看散热器表面温度。

热阻路径从结到壳、从壳到界面材料、从界面材料到散热器，再到空气或冷板，任何一段变差都会把结温抬高。焊层空洞、TIM厚度不均、铜箔铺得太窄、过孔阵列太少，都会把热流挤到局部狭窄区域。平均热阻看着不高，局部热点却可能已经先失控。

瞬态热阻抗比稳态热阻更能暴露问题。脉冲负载短于热扩散时间时，热量还没来得及传出去，结温就会先快速爬升。若只按连续功率算，很多开关器件、脉冲吸收电阻和高频驱动芯片都会被高估。半导体热设计里，脉冲波形和占空比必须和热时间常数一起看。

结温漂移也不只是热阻单独决定。环境温度、安装压力和老化后的界面退化都会让同一颗器件在不同时间表现出不同温升。热敏参数若放在封装外侧测，看到的往往是壳温，不是结温。把壳温直接当结温，最容易把边界看低。

因此，降热并不等于简单加大散热片。更有效的做法，是沿着热流路径把每一段阻力压低，并用真实功率波形复核结温，而不是拿稳态图去替代动态工况。

功率循环会让热阻路径慢慢变差。芯片、焊料、铜基板和封装材料的热膨胀系数不同，反复升温降温后，焊层会出现疲劳裂纹，界面材料会泵出，局部空洞也会扩大。最初合格的热阻，经过循环后可能变成失效根源。

结温估算还要选对热敏参数。导通压降、阈值电压和体二极管压降都能反推温度，但每个参数的电流、时间和校准条件不同。若测量延迟过长，结已经开始降温，反推出的温度会偏低。脉冲测温必须控制采样窗口。

散热铜皮不是越大越好。铜皮扩散能降低热阻，但也可能把热耦合到邻近模拟区或传感器；过孔阵列能导热，也会改变高频回流和绝缘距离。热设计要和电气隔离、EMI和布局约束同时算。

热界面材料的厚度和压力尤其容易被低估。导热系数高的材料如果铺得过厚，实际热阻仍然很大；压力不足时，微观空隙会让接触热阻上升。装配扭矩、垫片压缩率和表面平整度都应进入工艺控制，而不是只写材料型号。

热仿真还要用真实损耗分布。芯片中心、源极金属、沟槽区和边缘终端的发热并不均匀，封装模型若把功率平均铺开，会把热点算低。对多芯片模块，还要考虑芯片之间的热耦合，一颗芯片的脉冲功耗会抬高邻近芯片的起始温度。

验证时应结合瞬态热阻曲线和失效后截面。热像只能看到封装表面，电学热敏参数能反推结温，截面能确认焊层和界面是否退化。三者相互印证，才能判断是散热设计不足，还是装配过程出了偏差。

降额曲线也要按任务重算。连续导通、短脉冲和周期突发对应的热边界不同，不能用同一条最大功耗曲线解释所有工况。

如果热阻路径里任何一段被焊层、介质层或铜箔阻住，半导体器件就算还没烧坏，也会先把寿命磨掉。因此，热失控前先盯热阻路径，结温漂移才不会在量产后突然暴露。