--- title: "Breaking à travers des goulots d'étranglement thermiques de fabrication de PCB thermiques: Une analyse approfondie du remplissage de résine à vide pour les blocs de cuivre intégrés" id: "8555" type: "poste" slug: "embedded-copper-block-pcb" published_at: "2025-08-25T09:52:51+00:00" modified_at: "2025-08-25T09:52:51+00:00" url: "https://www.ugpcb.com/news/pcb-tech/embedded-copper-block-pcb/" markdown_url: "https://www.ugpcb.com/news/pcb-tech/embedded-copper-block-pcb.md" excerpt: "Explorez le remplissage de résine à vide pour les blocs de cuivre intégrés dans une fabrication de PCB thermique élevée. Cette analyse approfondie couvre les avantages du processus, optimisation des paramètres, tests de fiabilité (reflux, contrainte thermique, vélo), et applications en 5G, serveurs, électronique automobile. Learn how this method improves yield,..." taxonomy_category: - "Technologie PCB" --- Avec le développement rapide des communications 5G, intelligence artificielle, et technologies informatiques à haut débit, la demande de performances thermiques supérieures dans [PCB](https://www.ugpcb.com/product-category/pcb/) (Cartes de circuits imprimés) pour les équipements électroniques devient de plus en plus exigeante. Selon Prismark, la taille du marché mondial des PCB ayant des exigences élevées en matière de dissipation thermique devrait atteindre $4.78 milliards dans 2023, avec un TCAC dépassant 9.2%. En particulier dans le domaine des hautes fréquences et [PCB à grande vitesse](https://www.ugpcb.com/product-category/pcb/high-speed-pcb/) , la surchauffe localisée est devenue un facteur critique affectant la fiabilité des appareils. ## **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) avant laminage, placer le bloc de cuivre pendant le processus de stratification, et en s'appuyant sur le flux de la résine PP pour compléter l'enrobage et la fixation. Bien que cette méthode soit largement utilisée, il a deux limites importantes: Premièrement, le PP utilisé dans le laminage doit avoir une teneur en résine suffisante. Selon la norme IPC-4101E, Le PP à haute teneur en résine doit avoir une teneur en résine de 68% ± 5%. Si le volume de résine est insuffisant, des vides se produisent autour de la zone de remplissage du bloc de cuivre, formant des espaces visibles. Deuxièmement, le débit du PP doit être contrôlé avec précision. Selon l'IPC-TM-650 2.3.17 méthode d'essai, la viscosité dynamique du PP doit être contrôlée dans la plage de 800-1,500 PA · S (à 180°C). Si le débit est trop élevé, un excès de résine peut s'écouler dans les zones interstitielles, provoquant une famine de résine dans les régions du circuit voisines, conduisant à une mauvaise stratification et à des fissures internes dans la planche (Chiffre 2). Ces limitations rendent les méthodes traditionnelles inadaptées [IDH](https://www.ugpcb.com/product-category/pcb/hdi/) produits fabriqués par stratification par accumulation séquentielle. Pour relever ce défi de l’industrie, la méthode de remplissage de résine sous vide a vu le jour. ## **Process Principle and Technical Advantages of Vacuum Resin Filling** The vacuum resin filling method adopts a completely different technical approach: d'abord, Un routage de précision est effectué sur le panneau laminé pour créer des cavités; des blocs de cuivre sont ensuite placés et fixés; suivi d'un remplissage de résine sous vide; après durcissement de la résine, la dernière étape est le broyage. Le flux de traitement complet est: Panelisation → Stratification → Routage → Placement de blocs de cuivre → Remplissage de résine → Broyage → Processus ultérieurs. Cette méthode offre des avantages significatifs par rapport au processus traditionnel: - Applicable aux structures complexes comme [Cartes HDI](https://www.ugpcb.com/product-category/pcb/hdi/) - Résultats de remplissage plus uniformes et plus fiables - Capacité de reprise et de réparation - Environ 30% amélioration de l'efficacité de la production - Réduction des coûts d'environ 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, la taille du remplissage de résine autour du bloc de cuivre doit être inférieure à 0,254 mm. Compte tenu de la précision de la machine de routage interne de ± 0,075 mm, la taille de la cavité doit satisfaire: 2un + b ≤ 0,179 mm (ou 2a + b ≤ 0,204 mm). Par conséquent, quatre schémas de taille de cavité ont été conçus: 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: - Forme A: Rectangulaire standard - Forme B: Rectangle avec une saillie ajoutée au milieu de chaque côté - Forme 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, fixé avec du ruban adhésif résistant aux hautes températures, un essai de remplissage sans résine a été réalisé sur une machine de remplissage sous vide. Les résultats ont montré que la forme C (rectangle avec des saillies de coin) fourni les meilleures performances anti-rotation et anti-mouvement, et a été sélectionné pour une validation ultérieure. ### **Copper Block Fixing Film Material Selection** Considering the ease of copper block fixation and removal, ainsi que la stabilité thermique pendant la cuisson, le film de fixation doit répondre aux exigences de résistance aux températures élevées et de pouvoir collant approprié. Deux matériaux ont été comparés: Film PE et ruban résistant aux hautes températures. - SUR LE CINÉMA: Résistance thermique insuffisante (maximum 150°C), sujet à la déformation pendant la cuisson. - Ruban résistant aux hautes températures: Résiste à des températures supérieures à 200°C, a un caractère collant modéré, et ne laisse aucun résidu une fois retiré. Les résultats expérimentaux ont clairement indiqué que le ruban résistant aux hautes températures est le choix optimal pour le film de fixation incorporant des blocs de cuivre.. ### **Optimization of Height Difference Between Copper Block and Board Surface** Two height difference schemes were designed for validation: - Schème 1: Bloc de cuivre 20 μm plus haut que la surface de la carte - Schème 2: Copper block 40μm higher than the board surface Experimental results indicated no mismatch issues with either scheme. Cependant, du point de vue du processus de broyage ultérieur, une différence de hauteur de 20 μm est plus propice au contrôle de la quantité de broyage et à la réduction du temps de processus. ### **Resin Filling Parameter Optimization** Based on the previously designed cavity size and shape, et en tenant compte des spécifications de maille de tamis de remplissage interne couramment utilisées, un maillage 43T a été utilisé pour le remplissage sous vide. Des schémas de remplissage en un et deux passages ont été conçus. L'effet de remplissage de résine dans la zone du bloc de cuivre a été inspecté après le remplissage: - Remplissage en un seul passage: Taux de remplissage environ. 85-90%, avec des bulles mineures présentes. - Remplissage en deux passes: Le taux de remplissage atteint plus 98%, sans défauts apparents. Clairement, l'utilisation d'un maillage 43T pour le remplissage de résine en deux passes répond aux exigences de volume de résine pour la zone d'espacement des blocs de cuivre, garantir des résultats de remplissage fiables. ### **Comparative Study on Baking Placement Methods** After resin filling, une cuisson pour le durcissement est nécessaire. Deux méthodes de placement en cuisson étaient disponibles en interne: - Placement vertical: Sur supports à crémaillère - Placement horizontal: On stacking trays Experimental results clearly showed that vertical placement on rack carriers was non-compliant. La raison principale est que la résine chargée reste fluide pendant la cuisson., et sous gravité, ça coule vers le bas, provoquant une perte de résine dans les interstices et entraînant la formation de vides. Le placement horizontal sur des plateaux empilables ne présente aucune anomalie et constitue la méthode de cuisson recommandée.. ## **Product Reliability Validation and Test Results** Based on the research conclusions from the key control points above, un lot de produits PCB à blocs de cuivre intégrés a été produit à titre d'essai, et 10 les échantillons ont été sélectionnés au hasard pour des tests de fiabilité complets. Éléments de test inclus: ### **Reflow Soldering Test** According to IPC-6012E standard, 6 cycles de brasage par refusion sans plomb (température maximale 260°C) ont été menés. Tous les échantillons ont été transmis sans délaminage, cloquant, ou des fissures. ### **Thermal Stress Test** Following IPC-TM-650 2.6.8 méthode, un test de brasage au flotteur à 288 °C ± 5 °C a été effectué pour 20 secondes. Tous les échantillons n'ont montré aucune anomalie. ### **Thermal Cycling Test** According to IPC-9701A standard, 1000 des cycles de -55°C à 125°C ont été effectués. Tous les échantillons ont conservé des performances électriques et une intégrité structurelle normales. *Tableau: Summary of Reliability Test Results* | Article de test | Conditions d'essai | Taux de réussite | Base standard | | --- | --- | --- | --- | | Soudeur de reflux | 260°C × 6 cycles | 100% | IPC-6012E | | Contrainte thermique | 288°C × 20 s | 100% | IPC-TM-650 2.6.8 | | Cyclisme thermique | -55°C~125°C × 1000 cycles | 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** - Rendement amélioré: Réduit les déchets causés par les vides et les fissures, augmentation du rendement d'environ 12-15%. - Réduction des coûts: Simplifie le flux de processus, réduire les coûts de production en 15-20%. - Applications étendues: Permet l'utilisation de la technologie de dissipation thermique par bloc de cuivre intégré dans [Produits HDI](https://www.ugpcb.com/product-category/pcb/hdi/) , ouvrir de nouveaux espaces de marché. ### **Broad Application Areas** This technology is particularly suitable for: - 5PCB d'amplificateur de puissance de station de base G - Cartes mères de serveur haut débit - Unités de commande électroniques automobiles (COUVERTURE) - Cartes d'éclairage LED haute puissance - Modules de puissance industriels ## **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. Les principales conclusions sont les suivantes: 1. Forme de cavité utilisant un rectangle avec des saillies à 1 mm de chaque coin (Forme C) empêche efficacement le mouvement et la rotation du bloc de cuivre. 2. L'utilisation d'un ruban résistant aux hautes températures comme film de fixation du bloc de cuivre garantit l'efficacité de la fixation et facilite le retrait ultérieur.. 3. Des différences de hauteur de 20 μm et 40 μm entre la valeur de conception de l'épaisseur du bloc de cuivre et de la carte sont réalisables, mais le schéma 20 μm est recommandé du point de vue du contrôle des processus. 4. L'utilisation d'un maillage 43T pour le remplissage de résine en deux passes garantit un remplissage suffisant et cohérent. 5. Le placement horizontal sur des plateaux empilables pendant la cuisson évite les défauts de remplissage causés par le flux de résine. Par rapport à la méthode de stratification traditionnelle pour l'intégration de blocs de cuivre, la méthode de remplissage de résine sous vide offre des avantages significatifs, notamment une efficacité plus élevée, moindre coût, retravaillabilité plus élevée, et adéquation aux cartes HDI. Alors que les exigences en matière de dissipation thermique dans les équipements électroniques continuent d'augmenter, cette nouvelle technologie est sur le point de devenir un choix de processus crucial pour la fabrication de PCB à haute dissipation thermique. Pour les ingénieurs de conception et les spécialistes des achats à la recherche de solutions PCB à haute dissipation thermique, il est recommandé d'engager des discussions détaillées avec des professionnels [Fournisseurs de PCB](https://www.ugpcb.com/why-us/) . 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