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埋嵌铜块对散热的实际效果有多大?

2025
09/03
本篇文章来自
捷多邦

在高功率电子器件的应用中,如功率放大器、LED照明、电源模块等,器件发热往往成为限制其性能与寿命的关键因素。传统的散热措施包括加大铜厚、设计更宽的散热铜箔或者通过金属基板来辅助导热。然而,当局部功率密度极高时,单纯依靠铜箔导热的能力往往不足。此时,埋嵌铜块技术应运而生。

 

埋嵌铜块工艺是通过在PCB的指定位置开槽,将高导热性能的铜块嵌入其中,使其与器件焊盘直接接触或紧密耦合。这样,器件产生的热量能够更快地传导至铜块,再通过铜块扩散到更大的散热路径(如散热器或外部壳体)。

 

开槽精度:要求加工精度高,否则会影响铜块与基板之间的紧密度。

铜块镀层:通常需要镀镍金或沉铜处理,确保后续焊接可靠性。

树脂填充与压合:避免铜块与板材间形成空隙,减少界面热阻。

 

散热效果的实际表现

埋嵌铜块对散热的提升,主要体现在热阻降低与热扩散能力增强两个方面。

LED散热测试中,埋嵌铜块可使结温下降约10~20℃,延长器件寿命。

在功率放大器和高频大电流应用中,铜块能将局部高热点扩散,避免因热集中造成器件失效。

 

不过,当整体板材导热系数偏低(如常见的FR4基材)时,铜块散热路径可能受到限制,需要结合金属基板或热界面材料(TIM)配合使用,才能发挥最大效果。

 

埋嵌铜块目前主要应用于:

大功率LED照明:降低结温,提升光效与寿命。

功率模块/电源板:减少高热器件对周边元件的热干扰。

汽车电子:满足高可靠性与极端环境下的散热需求。

 

在设计时需重点考虑:

器件位置匹配:铜块必须与发热源位置精准对应。

热路径规划:铜块的作用是建立局部快速散热通道,必须与整体散热结构协同。

工艺成本与可靠性:过多使用铜块会显著提高加工难度与成本,需要在性能与制造之间权衡。

 

尽管埋嵌铜块散热效果显著,但仍存在一定局限:

工艺复杂度高,加工难度大,尤其是多层板压合时容易出现分层或空隙。

铜块与基板的热膨胀系数差异,可能在冷热循环中产生应力,影响长期可靠性。

当整体功率密度进一步提升时,仅靠铜块无法满足需求,需要结合金属基PCB或陶瓷基板等高导热材料


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