随着电子电路行业的不断发展，高散热要求在以高频高速 PCB 为代表的品类中日渐突出，而在PCB内埋置铜块是解决 PCB 局部散热的有效途径之一。

      阔智通测作为通过CNAS，CMA体系认证的国家认可第三方检测机构，在给客户提供高精准的检测，可靠性试验，失效分析，同时致力于为电子行业优质技术资料的收集编辑分享，助力行业电子行业发展。

 文章来源于印制雷路资讯 2025年1月第1期

      目前，嵌入式铜块的置入方法主要是PCB 压合前对芯板与半固化片预开窗，在压合过程中再置入铜块，靠压合过程中 PP 胶片的流胶来完成铜块嵌入与固定。但此方法有一定的局限性，主要表现在2个方面:

1. 压合使用的 PP 必须胶量充足，否则在铜块周边需要填充的区域会出现缺胶，呈现出表观上的缝隙，如图1所示;

图1：缝隙缺胶

       2. PP需要控制一定的流动性，若流动性过高，容易使 PP 的流胶过多流动至缝隙区域，而导致靠近缝隙的线路区域，因为胶量不够而造成压合不良，在板件内部形成裂纹，如图2所示。

图2：基材裂纹

       基于以上的局限性，这种方法也不适用于采用积层法逐次压合的 HDI产品。为此，本文介绍一种采用真空塞树脂对条形铜块进行埋置的方法，为铜块的埋置提供一定的参考。

图3：铜块填塞树脂埋置法的主流程

       排除不必要的影响因子，若要采用此法进行铜块的埋置，有以下5个关键方面需要考虑到:

(1) 采用填塞树脂的方式对铜块与开槽之间的缝隙进行填埋，为了确保填充没有气泡和缝隙，在设备上应该选择真空塞孔机;

(2) 基于树脂填塞时刮刀与铜块之间的摩擦、树脂填充的充分性等考虑，埋置铜块的腔体需要结合行业标准来考量尺寸、形状与铜块的匹配，以及铜块与板面的高度差带来的影响;

(3) 在进行树脂的填塞时，由于刮刀与铜块之间产生摩擦力，铜块有往刮刀移动方向偏移的可能，因此需要考虑铜块的固定

(4) 对于板面铜块埋置数量较多的情况，仅做单次填塞有可能会导致塞入的树脂量不够，因此需要考虑填塞的次数;

(5) 塞树脂完成后，要考量烤板固化时板件的放置方式是否对填塞的最终结果有影响。

       将以上考量到的因子纳入整理，以试验验证该方法的可行性。

2.1 总体试验方案

       根据考虑到的关键因子，识别出控制点并设计总体的验证方案，如表1所示。

2.2 细分设计方案及验证结果

2.2.1 槽体的形状、大小设计与验证

根据总体试验方案，将埋置铜块的槽体设置成3种形状。

① 长方形的，如图4所示;

图4：形状A

② 长方形并在槽四边中间增加一个凸点，如图5所示;

图5：形状B

③ 长方形并在槽四边距离四角 1mm 处各增加一个凸点的，如图6所示,

图6：形状C

         以图7为例，设定和描述对应的尺寸。根据某板件的客户要求，铜块周围的填胶尺寸需要小于 0.254mm，而内部普通锣机的精度为+/-0.075mm，所以2a+b≤0.179mm(或2a+b ≤0.204mm),所以槽体尺寸设计可以为:

①a=0.05mm，b=0.050mm;

②a=0.05mm，b=0.075mm;

③a=0.05mm，b=0.100mm;

④a=0.075mm，b=0.050mm。

     同时，当铜块靠近一边时，余留缝隙越大，塞孔效果越好，故此次试验槽体尺寸按：a=0.05mm，b=0.100mm进行设计制作。

图7槽体尺寸设计图

       从试验结果来看，选择方案3对应的长方形+两侧凸点的设计方式较合适。

2.2.2 铜块固定膜的设计与验证

       考虑到铜块的固定和去除以及烤板的热过程，铜块固定膜需要满足耐高温、具有合适的粘性等特点。故而考虑采用 PE 膜和耐高温胶带进行试验，试验的结果如表 3 所示。

       从试验结果来看，使用高温胶带作为铜块埋置时的固定膜是合适的。

2.2.3 铜块与板面高度差的设计与验证

      设计铜块分别高于板面 20μm和 40μm 的两种方案，分别如图8和图9所示。

图8 铜块高于板面 20um

图9 铜块高于板面 40um

     从试验结果可知，铜块高度比设计板厚高 20mm或 40μm 皆无不匹配问题。

2.2.4 树脂填塞次数的设计与验证

       根据前文槽体大小及形状的设计，综合考量内部塞孔丝网的常用规格，拟采用 43T目数的丝网进行真空塞孔，塞孔次数设计为1次和2次。塞孔完成后检查铜块塞孔区域的树脂填充效果。获得如表5所示的结果。

        从试验结果来看，采用 43T的丝网进行2次树脂填塞，能够满足铜块间隙区域对树脂的填充量需求，达到良好的填充效果。

2.2.5 烤板放置方式的设计与验证

       树脂填塞完成后，需要进行烤板固化树脂。目前厂内有 2种烤板放置方式。一种是将待烤板垂直置于猪笼架上进行烘烤，另外一种是将待烤板水平置于千层架上烤板。对于真空填塞嵌埋铜块后的待烤板件，用于固定铜块的高温胶带尚未去除，在烤板时一起烘烤。验证结果如表6。

       本文通过采用真空填塞树脂的方式对铜块埋嵌PCB技术进行了探究。重点对槽体的形状和大小设计、铜块固定膜的选择、铜块与板面高度差的设计、填塞树脂的参数及烤板方式进行了试验，并获得了如下初步结论:

(1) 为了保证铜块在塞孔过程中的移动和旋转，应选择合适的槽体形状设计和大小;

(2) 采用真空塞树脂方法进行铜块埋嵌时，可以使用耐高温胶纸进行铜块固定;

(3) 采用真空塞树脂方法进行埋铜块的铜块高度比板厚设计值高 20μm与40um皆可;

(4) 为了确保铜块与缝隙间塞孔树脂的充分性，应采用公适的填塞树脂参数和填塞次数;

(5)为了避免树脂固化前树脂从缝隙中流走，可采用将待烤板水平放置于千层架上进行烤板。

       综上所述，本文初步验证了在特定条件下采用真空填塞树脂进行铜块埋嵌的可行性，本法相比传统的压合法嵌埋铜块，具有效率高、成本低、可返工返修性高以及可用于 HDI板的铜块埋嵌等潜在优势。