PCB科技 - 銅PCB的設計

印刷電路板常用的散熱設計一般都有高密度散熱片、金屬基電路板或電路板焊接的金屬基板等，高密度散熱板的散熱作用不僅有限，而且浪費了鑽孔空間，而且金屬基電路基板或電路板焊焊的金屬基板設計存在金屬材料消耗大、體積大、結構設計制約、成本低等缺點。 嵌入式銅PCB就是在這樣的環境中產生的，所謂的嵌入式銅塊，就是在PCB中嵌入局部或嵌入式銅，將發熱元件直接安裝在銅塊的頂部，利用銅將導熱係數高的熱量迅速散發出去。 嵌入式銅PCB不僅可以起到良好的散熱作用，而且可以節省板上空間，近年來受到越來越多設計師的青睞。

現時，解决PCB散熱問題的方法有很多，如密集散熱孔設計、厚銅箔電路、金屬基（芯）板結構、嵌入式銅塊設計、銅基凸臺設計、高導熱資料等。

將金屬銅塊直接嵌入電路板中是解决散熱問題的有效方法之一。 然而，現有的制造技術存在銅塊與基板結合力不足、耐熱性差、溢膠難以去除、產品合格率低等問題，制約了嵌入式銅塊PCB技術成果的應用和推廣。 囙此，現有科技需要進一步改進。

針對“密集、薄、平坦”的特點，訊號傳輸功率越來越高，對信號完整性的要求也越來越高。 現時，PCB市場上出現了具有散熱設計的銅基板和鋁基板，但大銅塊設計無法滿足製作多層高頻微波電路的信號完整性要求； 然而，將具有良好尺寸設計的銅塊直接嵌入到板中可以很好地解决上述問題：

1）散熱能力强，可解决功放管被PCB板散熱的問題；

2）適用於製作無線高頻微波PCB，對訊號傳輸影響小；

現時，我公司批量生產4層和6層埋銅塊，最小銅塊尺寸設計為2mm×2mm。

微波PCB的散熱問題一直是電子行業比較關注的問題之一。 如何在縮短散熱路徑和熱量產生的同時，减少RF（射頻）層的介電厚度並降低銅箔的表面粗糙度。 主要的方法是通過科技來改善微波襯底的熱傳導。 係數，密集散熱孔或局部厚銅鍍層或微波板厚銅，局部埋置散熱銅塊。 在現有成熟微波面板的基礎上，通常採用後兩種設計方案。

層壓結構

嵌入式銅塊PCB從層壓結構可以概括為兩類：第一類是嵌入式銅塊在FR4（環氧樹脂）資料中的三層或多層板結構（圖4）。 第二種是在FR4芯板和高頻資料混合壓力多層板結構中嵌入銅塊

在FR4芯板和預浸料坯的埋銅區域銑削埋銅槽，然後將銅塊褐化並壓在一起，使銅塊和FR4芯盤結合在一起。 高頻資料局部混壓埋銅塊PCB的加工方法，首先是在內層芯板和預浸料預埋銅塊混壓區內銑削埋銅槽和局部混壓槽，然後對銅塊進行層壓加熱。 將其嵌入凹槽中，然後壓在一起，使銅塊與FR4基板和高頻基板混合，以實現散熱功能。

埋地銅塊制造技術

（1）銅塊與板材（或混合壓力區）銑削槽尺寸的匹配：銅塊放置在銑削槽中，銅塊過松或過緊，影響壓制和填充的質量和粘合力。

（2）銅塊和板（或混合壓力區）的平面度控制：壓制時，銅塊和FR-4芯板（或組合壓力區）平面度難以控制，囙此需要確保銅塊和面板的平面度。度控制在±0.075mm以內。

（3）銅塊上的殘留膠水難以去除：壓制過程中從銅塊與板材之間的縫隙溢出的樹脂難以去除銅塊上殘留的膠水，影響了產品的可靠性。

（4）銅塊與線路板（或混合壓力區）的可靠性：在壓制過程中，銅塊與FR-4芯板（或複合壓力區）之間存在一定的高度差，這將容易導致銅塊與電路板之間的連接被填充。 膠水不足、孔隙、裂縫、分層等問題。

隨著電子行業的快速發展，銅PCB作為解决高功率密度電路板散熱問題的有效解決方案，正逐漸成為行業的關鍵技術之一。 展望未來，隨著電子產品朝著更小、更薄、更高效能的方向發展，這種電路板將在確保電子設備穩定運行和延長使用壽命方面發揮更重要的作用。