铜基板导热系数突破 2.5W/m?K：材料选择与性能优化技巧
来源：捷配
时间: 2026/01/22 09:24:17
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对于高功率 PCB 器件来说，导热系数就是 “生命线”。铜基板之所以能成为散热首选，核心就是其导热系数可达 2.5W/m?K 以上，散热效率比铝基板提升 30%。但很多人不知道，这个数值不是凭空而来的，而是材料选择和工艺优化共同作用的结果。作为 PCB 工程师，今天就给大家分享铜基板导热系数突破 2.5W/m?K 的关键技巧。
首先，材料选择是基础，三大核心材料的选型直接决定导热上限。
第一是铜基材。铜基材的纯度和厚度是关键，纯度越高，导热系数越高。我们选用的铜基材纯度≥99.9%，这是保证高导热的前提。厚度方面，铜基材越厚，散热能力越强，但也要兼顾成本和重量。常规厚度选择 1.0-2.0mm，大功率器件可选用 3.0mm 厚的基材。这里要注意：铜基材不能含有杂质，比如铁、锌等，这些杂质会降低铜的导热系数。比如纯度 99.9% 的铜导热系数是 401W/m?K，而纯度 95% 的铜导热系数只有 350W/m?K，差距明显。
第二是导热绝缘层，这是铜基板导热的 “核心技术”。普通的环氧树脂绝缘层导热系数只有 0.5-1.0W/m?K，远达不到要求。我们选用的是陶瓷颗粒填充环氧树脂绝缘层，陶瓷颗粒（氧化铝、氮化硼、碳化硅）的导热系数高达 20-300W/m?K，通过合理的配比（陶瓷颗粒占比 60%-80%），可以将绝缘层的导热系数提升至 2.5-4.0W/m?K。这里的关键是颗粒的粒径分布，我们采用 “粗细颗粒混合” 的方案：大颗粒（50μm）填充间隙，小颗粒（5μm）填充大颗粒之间的空隙，让绝缘层的导热通路更顺畅。
第三是铜箔线路层。线路层的厚度要根据电流大小选择，18-35μm 适合小电流，50-70μm 适合大电流。线路层的表面粗糙度也很重要，Ra=0.8-1.2μm 的粗糙表面能增加和绝缘层的接触面积，提升结合力，间接提升导热效率。
其次，工艺优化是关键，材料选对了，工艺不到位也白搭。
第一是基材预处理。铜基材在层压前必须进行微蚀和清洁，微蚀的目的是增加表面粗糙度，清洁则是去除油污和杂质。我们采用等离子清洗工艺，功率 100-150W，时间 3-5min，能彻底去除铜基材表面的有机物和氧化物，让绝缘层和铜基材的结合力≥5N/cm。如果预处理不到位，绝缘层和铜基材之间会出现分层，导热系数会大幅下降。
第二是绝缘层涂覆。导热绝缘层的涂覆厚度要均匀，控制在 50-100μm，厚度误差≤±5μm。厚度太厚会增加热阻，太薄则会影响绝缘性能。我们采用刮刀涂覆工艺，通过调整刮刀的间隙和速度，保证涂覆均匀性。
第三是固化工艺优化。绝缘层的固化温度和时间要精准控制，固化温度 160-180℃，时间 60-90min。固化不足会导致绝缘层的导热系数和绝缘性能下降，固化过度则会导致绝缘层变脆，容易开裂。我们采用阶梯固化工艺：先在 120℃保温 30min，再升温至 160℃保温 60min，让环氧树脂充分固化，同时避免固化过程中产生应力。
最后，测试验证是保障。每批次铜基板生产完成后，我们都会随机抽取样品进行导热系数测试（采用激光闪射法）和耐电压测试。导热系数≥2.5W/m?K，耐电压≥1500V，才算合格。对于热电分离铜基板，导热系数要求≥3.5W/m?K，耐电压≥2500V。
通过以上材料选择和工艺优化的技巧，铜基板的导热系数轻松突破 2.5W/m?K，满足高功率器件的散热需求。这也是我们在实际生产中，保证铜基板品质稳定的核心秘诀。
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