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大电流嵌铜工艺
发布时间：2026-03-19 11:13
随着电动汽车，机器人等技术的飞速发展，传输功率越来越高，常规的PCB工艺难以满足上百安培电流的传输，且成本高昂，用表面焊铜块的方式，焊接的时候会因为应力等问题导致PCB弯曲。另外如高频射频（RF）和功放（PA）等大功率电子元件对PCB散热能力的要求越来越高，业界开始引入了在印制板内部嵌入铜块的制造工艺，称之为嵌埋铜板。这项技术的目的是提高PCB的散热性能，同时节约高频材料的用料成本。
常见的嵌铜工艺分为三种形态：
1.板内嵌埋铜（含嵌入铜块延伸到板外）；
如下图所示，铜块作为PCB的内部的一部分，嵌入PCB，主要用于大电流的传输。压合方式，通常是采用PCB内部铣槽后将铜块嵌入并压合的方式。具体的流程如下：
2、外层嵌埋铜
外层嵌埋铜主要用于大功率器件焊盘的电流传导和热传导。
大功率的器件的焊盘直接用铜块代替，并和内层电源层连接到一起，进行电流传输和热传导。表层嵌铜也可以作为接线端子一部分。以增加接线端子的传导能力。
压合流程：
压合（铜块于PCB一起压合）→除流胶→陶瓷磨板1→切片分析1→钻靶比特孔→外层钻孔→烘板→过等离子体处理→斜边锣平台→外层沉铜1→全板电镀1→图形电镀1（只镀锡，） 不镀铜）→背钻→外层蚀刻1（蚀刻被转后遗留的铜丝，蚀刻后退锡） →树脂塞孔→陶瓷磨板2→切片分析2→外层沉铜2→全板电镀2→外层图形→图形镀2→二次钻孔→外层蚀刻2→阻抗测试→外层AOI的→丝印阻焊/字元→阻抗测试→沉镍金→电测试→成型→FQC→FQA→包装。
3. 带螺孔的嵌铜
由于常规的PCB的螺孔的孔化厚度有限，和嵌入铜的铜厚相比，远不如嵌入铜的电流承载能力，在有些需要外部通过螺孔接入电源的场合，需要将预知的铜螺管预先焊接到嵌入铜块上，并和嵌入铜一起嵌入PCB，这样就可以保证电流传输没有瓶颈。
嵌铜工艺的注意点：
1、嵌铜块PCB采用高速板材和埋铜块工艺，压合过程中既要考虑高速板材涨缩情况，也要考虑埋铜块的影响压合板厚也是控制重点。
2、制作过程中，首先确保芯板开料后烤板，以释放板内热应力，保证涨缩一致性。 钻孔及外层图形涨缩系数限定范围，确保成品图形精度。 压合前采用“熔合+铆合”的管道提高压合前预对位精度。
3、芯板采用预铣槽的方法，在压合时将铜块放入这些预铣槽中和板一起压合，埋入的铜块要求平整，防止压板后铜块高低不平，铜块放入后还需要平移压入，确认铜块未斜靠在槽壁上。 压合板厚、铣槽尺寸要严格控制与铜块尺寸相匹配，铜块埋入槽中过松或过紧、铜块相对板材厚度都会影响压合过程中的填胶，导致流胶不充分，板厚不均匀，溢胶至铜块表面或局部缺胶等问题，从而影响外观质量和可靠性。 产品制作过程中，压合FA根据实际试板压合板厚，确认铜块厚度。 铣槽边缘设计凸点，确保铜块居中。
4、由于受到高纵横比以及高频板材对水表面张力的影响，孔壁无法对药水提供均匀良好的附着力，采用传统的化学除钻污方法，即“KMnO4+NaOH”咬蚀，很容易产生除钻污不足。 研究采用电浆（Plasma）除胶，使用Plasma参数咬蚀量控制在（0.4±0.1）mg/c㎡。 全板电镀后要求量测玻纤白化≤150μm，实际量测值51.87μm。 正凹蚀要求5μm~80μm，实际量测值10.3μm。
5、树脂塞孔，嵌铜块PCB背钻孔后需要进行树脂塞孔，而高厚径比、多种孔径背钻树脂塞孔制作难度较大，容易导致树脂塞孔空洞、塞孔不饱满等问题。树脂塞孔前对板进行烘干处理，保证孔内无水分，防止因孔内水分导致后续出现孔铜和树脂分层。树脂使用前对其进行搅拌脱泡处理，消除树脂内部气泡，降低树脂黏度，为高厚径比树脂塞孔创造条件。使用“选择性真空塞孔+双面对塞”的管道进行树脂塞孔，确保高纵横比小孔树脂塞孔饱满，杜绝孔内气泡。树脂塞孔后，利用分段烘烤的管道对树脂进行预固化。具体烘烤参数为：80℃固化20min、100℃固化20min、130℃固化20min、150℃固化30min，防止树脂与孔铜之间出现分离、树脂产生裂缝等质量问题。 同时也因为树脂未完全固化，为打磨树脂创造了有利条件，砂带磨板避免研磨不净而多次返磨造成的板面变形、铜厚不足等问题。 跟进背钻树脂塞孔制作，需要孔内树脂脂塞饱满，孔内无气泡、空洞、孔口平整，无树脂裂开等质量问题，树脂塞孔合格。
6、阻抗控制，高速电路信号完整性的控制与实现，与传输线的阻抗控制有直接关系，本产品阻抗线分布不均匀，线宽极差大，阻抗值公差正常按±10%控制，部分阻抗值按±8%控制。 制作过程中，阻抗FA根据实际测量阻抗反推产品有效Dk值。 使用动态补偿，独立线与密集线差异补偿，减小线宽差异。
嵌入铜块如何和内层铜（Plane）连接：
- 方式 A（最可靠：推荐）：铜块底面直接接触内层铜箔（铜—铜面接触）
条件：
槽底是裸铜内层
铜块底面无阻焊 / 无氧化
压合时靠树脂流动 + 压力
优点：
热阻最低
电阻最低
不依赖孔
风险：
板厂需严格控制：
铜面粗化（防滑移）
铜块平整度
PP 流胶量
在压合前，内层电源铜皮必须：
完全裸铜
不得有阻焊、覆盖膜
经过：
铜块的接触面需要做微蚀（micro-etch）
铜皮接触面需要做棕化 / 替代黑化处理
目的：
去氧化
形成微观粗糙结构
提高摩擦力，防止铜块滑移
结果：
铜块和铜皮的接触面是完全的压合接触面，且完全埋在树脂里的，电镀药水根本进不去。所以无法通过电镀或者沉铜的方式来加强铜块和铜皮的连接。
- 方案A的压合方式：
- 方案A的流程的顶视图：
- 方式 B（工业最常用，这是目前量产成功率最高方案）：压合后 → 过孔 → 整体电镀
-
流程：
铜块嵌入压合
在铜块边缘或表面打孔
孔壁镀铜通过孔壁把铜块与内层铜层“焊死”
实际上：
过孔镀铜层 = 铜块与内层铜的电气桥梁风险：
关键点：
钻孔必须：切入铜块 ≥ 100μm再进入基材电镀后：孔壁铜层与铜块侧壁金属连续
设计规则（板厂要求）：
项目
建议值
铜块最小边距到孔
≥ 0.5mm
铜块厚度
0.5 ~ 1.5mm
孔径
≥ 0.3mm
铜块周边是否做阻焊
不做
是否需要开窗
必须
方式 B（可量产，最耐久稳定）：在方式A的基础上用过孔进行加固
为什么方式 B 比方式 A 可靠得多：
孔铜厚度可切片，可测；
面接触不再是唯一通路；
热循环不怕“松动”：
即使铜块底面接触电阻上升，只要孔铜没裂电气连接仍然成立
电流能力可设计、可计算：
孔数 × 孔径 × 镀铜厚度可明确算：电阻，电流密度，温升
很多 FAB NOTES 会明确写：
“嵌入的硬币必须通过镀层通道连接到内层面。”
嵌铜厚度的要求：
推荐铜块厚度：0.5 ~ 1.5mm
可做但风险上升：1.5 ~ 2.0 mm
>2.0 mm：多数板厂会要求特殊治具/特殊镀铜能力评估，或者直接建议改结构（例如多级嵌铜、改用铜柱/铜币组合、增加孔径/减少AR）
- 方案B的顶视图：
- 方案B的剖面图：
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