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title: "Durchbruch mit hoher thermischer PCB -Herstellung Engpässe: Eine eingehende Analyse der Vakuumharzfüllung für eingebettete Kupferblöcke"
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published_at: "2025-08-25T09:52:51+00:00"
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excerpt: "Explore Vakuumharzfüllung für eingebettete Kupferblöcke in der Herstellung eines hohen thermischen PCB. Diese eingehende Analyse deckt die Prozessvorteile ab, Parameteroptimierung, Zuverlässigkeitstest (Reflow, Wärmespannung, Radfahren), und Anwendungen in 5G, Server, Automobilelektronik. Learn how this method improves yield,..."
taxonomy_category:
  - "PCB-Tech"
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Mit der schnellen Entwicklung der 5G -Kommunikation, künstliche Intelligenz, und Hochgeschwindigkeits-Computertechnologien, Die Nachfrage nach überlegener thermischer Leistung in [Leiterplatten](https://www.ugpcb.com/product-category/pcb/)
 (Leiterplatten) Für elektronische Geräte wird immer strengerer. Nach Prismark, Die globale Marktgröße für PCBs mit hohen Anforderungen an die thermische Dissipation soll erreichen $4.78 Milliarden in 2023, mit einem überschreitenden CAGR 9.2%. Vor allem im Bereich der Hochfrequenz und [Hochgeschwindigkeits-PCBs](https://www.ugpcb.com/product-category/pcb/high-speed-pcb/)
, Lokalisierte Überhitzung ist zu einem kritischen Faktor geworden, der die Zuverlässigkeit der Geräte beeinflusst.

## **Technical Limitations of Traditional Embedded Copper Block Processes**

The current mainstream industry process for embedding copper blocks involves pre-windowing the core board and prepreg (Pp) vor Laminierung, Platzieren des Kupferblocks während des Laminierungsprozesses, und sich auf den Fluss des PP -Harzes stützen, um die Einbettung und Fixierung abzuschließen. Während diese Methode weit verbreitet ist, Es hat zwei signifikante Einschränkungen:

Erstens, Die in der Laminierung verwendete PP muss einen ausreichenden Harzgehalt haben. Gemäß dem IPC-4101E-Standard, Hochrösender PP muss einen Harzgehalt von haben 68% ± 5%. Wenn das Harzvolumen nicht ausreicht, Das Entleerung erfolgt um den Kupferblockfüllbereich, erkennbare Lücken bilden.

Zweitens, Der Fluss des PP muss genau kontrolliert werden. Laut IPC-TM-650 2.3.17 Testmethode, Die dynamische Viskosität von PP sollte im Bereich von kontrolliert werden 800-1,500 Pa · s (bei 180 ° C.). Wenn der Fluss zu hoch ist, Übermäßiges Harz kann in die Spaltbereiche fließen, Harzhunger in nahe gelegenen Leiterregionen verursachen, was zu schlechten Laminierung und inneren Rissen im Board führt (Figur 2).

Diese Einschränkungen machen traditionelle Methoden für nicht geeignet für [HDI](https://www.ugpcb.com/product-category/pcb/hdi/)
 Produkte, die unter Verwendung sequentieller Aufbaulamination hergestellt werden. Um diese Branchenherausforderung anzugehen, Die Vakuumharzfüllungsmethode ist entstanden.

## **Process Principle and Technical Advantages of Vacuum Resin Filling**

The vacuum resin filling method adopts a completely different technical approach: Erste, Präzisionsrouting wird am laminierten Board durchgeführt, um Hohlräume zu schaffen; Kupferblöcke werden dann platziert und befestigt; gefolgt von einer Harzfüllung unter Vakuumbedingungen; Nach Härtenhärtung, Der letzte Schritt ist das Schleifen. Der vollständige Verarbeitungsfluss ist: Pensionierung → Laminierung → Routing → Kupferblockplatzierung → Harzfüllung → Schleifen → nachfolgende Prozesse.

Diese Methode bietet erhebliche Vorteile gegenüber dem traditionellen Prozess:

- Anwendbar auf komplexe Strukturen wie [HDI -Boards](https://www.ugpcb.com/product-category/pcb/hdi/)
- Einheitlichere und zuverlässigere Füllungsergebnisse
- Fähigkeit zur Überarbeitung und Reparatur
- Etwa 30% Verbesserung der Produktionseffizienz
- Kostensenkung von ungefähr 15-20%

## **Key Parameter Design and Validation for Vacuum Filling Process**

### **Cavity Shape and Size Optimization Design**

According to stringent requirements from a major customer, Das Harzfüllgröße um den Kupferblock muss weniger als 0,254 mm betragen. Berücksichtigung der Genauigkeit der internen Routing -Maschine von ± 0,075 mm, Das Design der Hohlraumgröße muss befriedigen: 2A + B ≤ 0,179 mm (oder 2a + B ≤ 0,204 mm). Folglich, Vier Hohlraumgrößenschemata wurden entworfen:  
 ① A = 0,05 mm, b=0.050mm  
 ② a=0.05mm, b=0.075mm  
 ③ a=0.05mm, b=0.100mm  
 ④ a=0.075mm, b=0.050mm

Three cavity shape designs were also tested:

- Form a: Standard -Rechteck
- Form b: Rechteck mit einem Vorsprung, der im Mittelpunkt jeder Seite hinzugefügt wurde
- Form c: Rectangle with a protrusion added 1mm from each corner on all four sides

Using test boards with a thickness of 1.00mm and copper blocks with a thickness of 0.98mm, mit hochtemperaturbeständigem Klebeband befestigt, Auf einer Vakuumfüllmaschine wurde eine Versuchsfüllung ohne Harzless durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Form c (Rechteck mit Eckvorsprüngen) bot die beste Anti-Rotation und Anti-Bewegungsleistung, und wurde zur anschließenden Validierung ausgewählt.

### **Copper Block Fixing Film Material Selection**

Considering the ease of copper block fixation and removal, sowie thermische Stabilität während des Backens, Der Fixierfilm muss die Anforderungen für einen hohen Temperaturwiderstand und die angemessene Klebrigkeit erfüllen. Zwei Materialien wurden verglichen: PE-Film und hochtemperaturbeständiges Band.

- Auf dem Film: Unzureichender Wärmewiderstand (max 150 ° C.), Anfällig für Verformungen während des Backens.
- Hochtemperaturbeständiges Band: Temperaturen über 200 ° C stand, hat mäßige Klebrigkeit, und hinterlässt keine Rückstände beim Entfernen.

Experimentelle Ergebnisse zeigten deutlich, dass hochtemperaturbeständiges Band die optimale Wahl für den Einbettungsfilm des Kupferblocks ist.

### **Optimization of Height Difference Between Copper Block and Board Surface**

Two height difference schemes were designed for validation:

- Schema 1: Kupferblock 20 μm höher als die Platineoberfläche
- Schema 2: Copper block 40μm higher than the board surface

Experimental results indicated no mismatch issues with either scheme. Jedoch, Aus der Perspektive des nachfolgenden Schleifprozesses, Eine Höhenunterschiede von 20 μm ist für die Steuerung der Schleifmenge und die Verringerung der Prozesszeit förderlicher.

### **Resin Filling Parameter Optimization**

Based on the previously designed cavity size and shape, und unter Berücksichtigung der allgemein verwendeten internen Spezifikationen des Bildschirms der Bildschirme, Für Vakuumfüllung wurde ein 43 -t -Netz verwendet. Einpass- und Zwei-Pass-Füllschemata wurden entworfen. Der Harzfüllungseffekt im Kupferblockbereich wurde nach der Füllung inspiziert:

- Einpassfüllung: Füllrate ca.. 85-90%, mit kleinen Blasen vorhanden.
- Zwei-Pass-Füllung: Füllrate reicht über 98%, ohne offensichtliche Mängel.

Deutlich, Die Verwendung eines 43-t-Netzes für die Zweipass-Harzfüllung erfüllt die Harzvolumenanforderungen für den Kupferblockspaltbereich, Gewährleistung zuverlässiger Füllungsergebnisse.

### **Comparative Study on Baking Placement Methods**

After resin filling, Das Aushärten backen ist erforderlich. Zwei Backplatzierungsmethoden waren intern erhältlich:

- Vertikale Platzierung: Auf Rackträgern
- Horizontale Platzierung: On stacking trays

Experimental results clearly showed that vertical placement on rack carriers was non-compliant. Der Hauptgrund ist, dass das gefüllte Harz während des Backens fließbar bleibt, und unter Schwerkraft, Es fließt nach unten, Harzverlust durch die Lücken verursachen und zu einer Hohlraumbildung führen. Die horizontale Platzierung auf Stapelschalen zeigte keine Anomalien und ist die empfohlene Backmethode.

## **Product Reliability Validation and Test Results**

Based on the research conclusions from the key control points above, Eine Menge eingebetteter Kupferblock-PCB-Produkte wurde durch Versuch produziert, Und 10 Die Proben wurden zufällig für umfassende Zuverlässigkeitstests ausgewählt. Testelemente enthalten:

### **Reflow Soldering Test**

According to IPC-6012E standard, 6 Zyklen von Blei-freier Reflow-Löten (Spitzentemperatur 260 ° C.) wurden durchgeführt. Alle Proben wurden ohne Delaminierung bestanden, Blasenbildung, oder knacken.

### **Thermal Stress Test**

Following IPC-TM-650 2.6.8 Verfahren, Float -Lötentest bei 288 ° C ± 5 ° C wurde für durchgeführt 20 Sekunden. Alle Proben zeigten keine Anomalien.

### **Thermal Cycling Test**

According to IPC-9701A standard, 1000 Zyklen von -55 ° C bis 125 ° C wurden durchgeführt. Alle Proben haben die normale elektrische Leistung und strukturelle Integrität beibehalten.

*Tisch: Summary of Reliability Test Results*

| Testelement | Testbedingung | Passquote | Standardbasis |
| --- | --- | --- | --- |
| Reflow-Löten | 260° C × 6 Zyklen | 100% | IPC-6012E |
| Wärmespannung | 288° C × 20s | 100% | IPC-TM-650 2.6.8 |
| Thermalradfahren | -55° C ~ 125 ° C × 1000 Zyklen | 100% | IPC-9701A |

## **Application Prospects and Commercial Value of Vacuum Filling Method**

The vacuum resin filling method for embedding copper blocks not only overcomes the limitations of traditional methods but also brings significant commercial value to the PCB industry:

### **Translating Technical Advantages into Commercial Value**

- Verbesserte Ausbeute: Reduziert Schrott, die durch Entleerung und Risse verursacht werden, Erhöhung der Ausbeute ungefähr ungefähr 12-15%.
- Kostensenkung: Vereinfacht den Prozessfluss, Reduzierung der Produktionskosten durch 15-20%.
- Erweiterte Anwendungen: Ermöglicht die Verwendung der eingebetteten Kupferblockwärmeableitungstechnologie in [HDI -Produkte](https://www.ugpcb.com/product-category/pcb/hdi/) , Neue Markträume öffnen.

### **Broad Application Areas**

This technology is particularly suitable for:

- 5G Basisstation Stromverstärker PCBs
- Hochgeschwindigkeits-Server-Motherboards
- Elektronische Steuereinheiten für Automobile (ABDECKUNG)
- Hochleistungs-LED-Beleuchtungsbretter
- Industrieleistungsmodule

## **Conclusion and Outlook**

This article systematically validates the feasibility and reliability of the vacuum resin filling method in embedded copper block PCB technology through experiments. Die wichtigsten Schlussfolgerungen sind wie folgt:

1. Hohlraumform unter Verwendung eines Rechtecks ​​mit Vorsprüngen 1 mm von jeder Ecke (Form c) verhindert effektiv Kupferblockbewegung und -drotation.
2. Verwenden von hochtemperaturbeständigem Band, wenn der Kupferblock-Fixierfilm die Effektivität der Fixierung gewährleistet und die anschließende Entfernung erleichtert.
3. Sowohl 20 & mgr; m als auch 40 & mgr; m Höhenunterschiede zwischen Kupferblock- und Brettdickungsmesswert sind machbar, Das 20 μM -Schema wird jedoch aus Sicht der Prozesskontrolle empfohlen.
4. Durch die Verwendung eines 43-t-Netzes für die Zweipassharzfüllung sorgt eine ausreichende und konsistente Füllung.
5. Horizontale Platzierung auf Stapelschalen während des Backen.

Im Vergleich zur traditionellen Laminierungsmethode zum Einbetten von Kupferblöcken, Die Vakuumharzfüllungsmethode bietet erhebliche Vorteile, einschließlich einer höheren Effizienz, geringere Kosten, höhere Nachbereitbarkeit, und Eignung für HDI -Boards. Da die Anforderungen an die thermische Dissipation in elektronischen Geräten weiter zunehmen, Diese neue Technologie ist bereit, eine entscheidende Prozessauswahl für die PCB -Fertigung mit hoher thermischer Dissipation zu werden.

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