PCB制造中的埋铜块技术：设计、制造工艺与散热性能完全指南

随着新能源汽车、AI服务器、工业电源、5G通信及高性能计算设备不断向高功率、高集成、小型化方向发展，PCB的散热能力已成为决定产品可靠性的关键因素之一。

传统PCB主要依赖导热过孔（Thermal Via）、厚铜PCB（Heavy Copper PCB）或金属基PCB（IMS PCB）进行散热，但当MOSFET、IGBT、SiC、GaN等功率器件功率密度持续提高时，这些方案已经难以满足更高的散热需求。

近年来，埋铜块技术（Embedded Copper Coin Technology）逐渐成为高功率PCB制造领域的重要工艺。通过将高导热铜块直接嵌入PCB内部，使热量快速传导至散热器或金属外壳，可大幅降低芯片结温，提高产品稳定性和使用寿命。

本文将全面介绍埋铜块PCB的制造工艺、材料选择、设计规范、IPC标准、成本分析及应用领域，并结合景阳电子（KingsunPCB）的制造能力，为工程师及采购人员提供专业参考。

一、什么是埋铜块技术（Embedded Copper Coin）？

埋铜块技术是指在PCB制造过程中，将经过CNC精密加工的纯铜块嵌入PCB层压结构内部，使铜块直接位于高发热元器件（如MOSFET、IGBT、CPU、GPU等）下方，从而形成一条低热阻、高效率的导热通道。

与传统依赖导热过孔逐层传热不同，埋铜块能够直接将热量传递至散热器，大幅提升整体散热效率。

常见铜块厚度包括：

• 0.5 mm
• 1.0 mm
• 1.5 mm
• 2.0 mm
• 3.0 mm
• 最大可定制至8 mm以上

常用铜材包括：

• C1100高纯铜
• OFHC无氧铜
• 高导热铜（导热率约390~400 W/m·K）

二、为什么采用埋铜块技术？

1. 极高的导热性能

不同材料导热率比较：

铜的导热性能远高于普通PCB基材，可快速降低器件工作温度。

2. 满足更高功率密度

埋铜块能够支持：

• 更大工作电流
• 更高功率输出
• 更小PCB尺寸
• 更高元件布局密度

特别适用于新能源汽车及AI服务器等高功率产品。

3. 显著降低热阻

相比传统导热过孔：

• 热传导路径更短
• 热阻更低
• 散热效率更高
• 散热器利用率更高

4. 提高PCB机械强度

铜块还能增强PCB局部结构强度，减少高温环境下翘曲，提高长期可靠性。

三、埋铜块PCB制造工艺详解

埋铜块PCB属于高端PCB制造工艺，对设备精度和工艺控制要求极高。

第一步 PCB结构设计

工程师首先完成：

• 铜块尺寸设计
• PCB层叠设计(Stack-up)
• 铜厚设计
• 热流路径分析
• 安全间距设计
• DFM可制造性分析

第二步 铜块CNC加工

采用高精度CNC设备加工铜块。

加工精度通常控制在：±0.02 mm

同时保证：

• 平整度
• 表面粗糙度
• 尺寸一致性

第三步 PCB开槽（Pocket Milling）

在PCB芯板上加工与铜块匹配的安装槽。

要求包括：

• 高尺寸精度
• 无毛刺
• 槽壁平整
• 良好的树脂填充空间

第四步 铜块嵌入

采用高精度定位设备，将铜块准确放入PCB预留槽内。

定位误差通常控制在：≤±30 μm

第五步 真空层压（Vacuum Lamination）

整个PCB进入真空压合设备。

通过：

• 高温
• 高压
• 真空

使铜块与PCB层压结构形成整体。

第六步 表面研磨（Grinding）

层压后进行精密研磨。

保证：

• 铜块高度一致
• PCB整体平整
• BGA贴装要求

通常平整度控制在：≤30 μm

第七步 铜沉积及电镀

随后完成：

• 化学沉铜
• 电镀铜
• 图形电镀

确保铜块与PCB导电层可靠连接。

第八步 表面处理

根据产品要求可选择：

• ENIG（沉金）
• 沉银
• 沉锡
• OSP
• 硬金

第九步 品质检测

主要检测项目包括：

• AOI自动光学检测
• X-Ray检测
• 飞针测试
• Hi-Pot耐压测试
• 热阻测试
• 尺寸检测
• 翘曲检测

四、PCB设计建议（DFM）

为了确保产品可靠性，PCB设计阶段应重点关注：

铜块尺寸优化

避免铜块面积过大，降低层压应力。

铜平衡设计

保证PCB铜分布均匀，减少翘曲。

树脂流动设计

预留足够树脂流道，防止产生空洞。

安全间距

保证铜块与信号层保持足够绝缘距离。

热膨胀匹配

综合考虑：

• 铜
• FR4
• 陶瓷材料

之间CTE差异。

平整度控制

满足QFN、BGA等高密度封装要求。

五、埋铜块PCB制造难点

相比普通PCB，其制造难度明显提高：

• CNC开槽精度控制
• 铜块尺寸加工
• 铜块定位精度
• 真空压合工艺
• 树脂填充
• 铜块氧化控制
• 层压应力控制
• PCB平整度控制

因此，对PCB厂商的设备能力和工艺经验要求较高。

六、IPC国际标准

高可靠性埋铜块PCB通常遵循以下标准：

• IPC-2221 PCB设计标准
• IPC-6012 刚性PCB性能规范
• IPC-A-600 PCB外观验收标准
• IPC-A-610 PCBA验收标准
• IPC-TM-650 PCB测试方法

符合IPC标准有助于提升产品一致性和长期可靠性。

七、典型应用领域

埋铜块PCB广泛应用于需要高效散热的电子产品。

新能源汽车

• 电机控制器
• OBC车载充电机
• DC/DC转换器
• BMS电池管理系统

AI服务器

AI GPU、高性能CPU及AI加速卡功耗持续增加，埋铜块PCB能够快速导出热量，保障系统稳定运行。

工业电源

包括：

• 逆变器
• 变频器
• 工业伺服
• 焊接设备

新能源设备

例如：

• 光伏逆变器
• 储能系统
• 风力发电控制器

通信设备

包括：

• 5G基站
• 高频功率放大器
• 雷达系统
• 射频模块

八、埋铜块PCB与其它散热方案对比

对于需要兼顾散热性能、结构强度及制造成本的高功率产品，埋铜块PCB通常是综合性价比更优的解决方案。

九、埋铜块PCB价格参考（2026）

以下价格仅供参考，具体报价取决于层数、铜块尺寸、材料、工艺复杂度及订单数量。

样板（Prototype）

• 双层PCB：180–450美元
• 4–8层PCB：400–900美元
• 高层复杂PCB：900–2000美元以上

小批量生产（50–500PCS）

约：40–150美元/PCS

大批量生产（1000PCS以上）

约：8–60美元/PCS

影响价格的主要因素包括：

• 铜块加工费用
• CNC开槽工艺
• 真空层压
• X-Ray检测
• 热阻测试
• 材料等级
• 良率控制

十、为什么选择景阳电子（KingsunPCB）？

作为专业PCB制造企业，景阳电子（KingsunPCB）拥有丰富的高功率PCB制造经验，可提供埋铜块PCB从设计优化到批量生产的一站式服务。

制造能力

• 1–40层PCB制造
• 最大板尺寸：1200 × 600 mm
• 铜厚：0.5–20 oz
• 埋铜块厚度：0.5–8 mm
• HDI高密度互连PCB
• 厚铜PCB
• 高速PCB
• 高频PCB
• 刚挠结合PCB
• 激光钻孔、背钻工艺
• 阻抗控制
• 多次压合
• 真空层压
• AOI、X-Ray、飞针、Hi-Pot及功能测试
• 支持IPC Class 2/Class 3标准
• 通过ISO9001、ISO14001、IATF16949、UL、RoHS等认证

无论是快速打样、小批量试产还是大规模量产，景阳电子均可提供专业DFM分析、稳定的制造工艺及完善的质量控制体系，帮助客户缩短开发周期并提升产品可靠性。

十一、常见问题FAQ

1. 什么是埋铜块PCB？

埋铜块PCB是在PCB内部嵌入高导热铜块，通过直接导热路径将芯片热量快速传导至散热器，从而提升散热效率。

2. 埋铜块比导热过孔更好吗？

对于高功率器件而言，埋铜块能够提供更低的热阻和更高的散热效率，是导热过孔的重要升级方案。

3. 哪些行业适合采用埋铜块PCB？

新能源汽车、AI服务器、工业自动化、储能设备、通信基站、医疗电子及高功率LED等领域均广泛采用埋铜块技术。

4. 埋铜块可以做到多厚？

通常支持0.5 mm至8 mm，可根据产品需求进行定制。

5. 埋铜块PCB能与HDI结合吗？

可以。现代高端PCB制造工艺已能够将埋铜块技术与HDI、盲埋孔、厚铜及阻抗控制等技术结合，实现更高性能的电路设计。

十二、总结

随着高功率电子设备不断向高性能、小型化方向发展，埋铜块技术（Embedded Copper Coin Technology）已经成为现代PCB制造中的重要散热解决方案。通过在PCB内部嵌入高导热铜块，可显著缩短热传导路径、降低器件结温、提升系统可靠性，并满足新能源汽车、AI服务器、工业控制、储能设备及通信系统等领域对高功率散热的严苛要求。

对于需要兼顾散热性能、机械强度与制造成本的产品，埋铜块PCB具备明显优势。依托成熟的制造工艺、严格的IPC质量标准及丰富的工程经验，景阳电子（KingsunPCB）能够为客户提供从设计评审（DFM）、快速打样到批量生产的一站式埋铜块PCB制造服务，帮助全球OEM及电子制造企业打造更可靠、更高效的高功率电子产品。