Copper Coin PCB:Dissipazione Termica Estrema
Quando le thermal via non bastano e i Metal Core PCB sono eccessivi, il Copper Coin è la soluzione ottimale per potenze 10-100W localizzate.
Hommer Zhao
Technical Director · 15 Febbraio 2026
I LED ad alta potenza, i regolatori DC-DC e i power MOSFET generano calore concentrato in aree piccole. Le thermal via standard non sono sufficienti, e un Metal Core PCB completo è spesso eccessivo. Il Copper Coin (embedded copper) offre il compromesso ideale.
In questa guida esploreremo la tecnologia Copper Coin: quando usarla, come progettarla, e come si confronta con le alternative per la gestione termica.
"Un nostro cliente automotive aveva un LED da 30W che raggiungeva 120°C con thermal via standard. Con un copper coin da 8mm, la temperatura è scesa a 65°C. Il costo extra del coin si è ripagato eliminando il dissipatore esterno."
— Hommer Zhao, Technical Director
Indice dei Contenuti
1. Cos'è un Copper Coin
Un Copper Coin (o embedded copper) è un cilindro di rame massiccio incorporato direttamente nel laminato del PCB. A differenza delle thermal via che sono fori riempiti, il coin è un pezzo solido di rame che attraversa tutto lo spessore della scheda.
Thermal Via Array
Fori metallizzati riempiti. Conduttività limitata dagli spazi tra via.
Rth: 3-8 °C/W
Copper Coin
Rame massiccio. Conduttività termica massima possibile.
Rth: 0.3-1 °C/W
Metal Core PCB
Base in alluminio/rame. Ottimo per dissipazione distribuita.
Rth: 0.5-2 °C/W
Proprietà Chiave del Copper Coin
Conduttività Termica
Rame puro: 385-400 W/mK. Nessun materiale dielettrico interposto.
Geometria
Tipicamente cilindrico (3-15mm diametro). Può essere quadrato o custom.
Connessione Elettrica
Il coin può essere connesso a GND o isolato elettricamente (solo termico).
Installazione
Pressato nel laminato durante la laminazione. Affiorante o incassato.
2. Copper Coin vs Thermal Via vs MCPCB
Ogni tecnologia di gestione termica ha il suo range ottimale di applicazione. Ecco un confronto dettagliato per aiutarti a scegliere.
| Caratteristica | Thermal Via | Copper Coin | MCPCB |
|---|---|---|---|
| Potenza gestibile | 1-10W | 10-100W | 5-50W distribuiti |
| Resistenza termica | 3-8 °C/W | 0.3-1 °C/W | 0.5-2 °C/W |
| Costo aggiuntivo | +5-15% | +50-150% | +100-300% |
| Multilayer | Compatibile | Compatibile | Solo 1-2 layer |
| Routing sotto | Limitato | Non possibile | Non possibile |
| Flessibilità design | Alta | Media | Bassa |
Guida alla Scelta
Potenza <10W, spazio abbondante: Thermal via array è sufficiente
Potenza 10-100W, localizzata: Copper Coin è ottimale
Potenza distribuita su tutta la scheda: MCPCB è la scelta migliore
Multilayer + hotspot singolo: Copper Coin in PCB FR4
3. Parametri di Design
Progettare con copper coin richiede attenzione a geometria, tolleranze e interfaccia con il componente. Ecco i parametri chiave.
| Parametro | Range Tipico | Consigliato | Note |
|---|---|---|---|
| Diametro Coin | 3-15 mm | 5-10 mm | Coprire l'area del thermal pad |
| Spessore Coin | 1.0-3.2 mm | = spessore PCB | Affiorante su entrambi i lati |
| Tolleranza XY | ±0.1-0.2 mm | ±0.15 mm | Allineamento con pad SMD |
| Gap dal Routing | 0.3-1.0 mm | 0.5 mm | Distanza minima dalle tracce |
| Materiale Coin | C101, C110 | C101 (OFC) | Rame privo di ossigeno |
Best Practice
- ✓Coin leggermente più grande del thermal pad (1mm overlap)
- ✓Placcatura coin per saldabilità (ENIG o OSP)
- ✓Pasta termica se coin non saldato al componente
- ✓Keep-out zone per routing intorno al coin
Errori da Evitare
- ✗Coin troppo piccolo rispetto al thermal pad
- ✗Routing che passa sotto il coin (impossibile)
- ✗Via troppo vicine al bordo del coin
- ✗Mancata connessione termica lato bottom
Calcolo Resistenza Termica
Dove: L = spessore PCB (m), k = 385 W/mK (rame), A = area sezione (m²)
| Diametro | Area | Rth (1.6mm PCB) |
|---|---|---|
| 5 mm | 19.6 mm² | 0.21 °C/W |
| 8 mm | 50.3 mm² | 0.08 °C/W |
| 10 mm | 78.5 mm² | 0.05 °C/W |
4. Processo di Fabbricazione
L'incorporamento del copper coin avviene durante la laminazione del PCB. Il processo richiede precisione per garantire allineamento e adesione.
Preparazione Coin
Il coin viene tagliato da barra di rame OFC, tornito alle dimensioni richieste e trattato superficialmente per adesione.
Fresatura Cavità
Nel core del PCB viene fresata una cavità con tolleranza stretta (+0.05mm) per accogliere il coin.
Inserimento e Laminazione
Il coin viene posizionato nella cavità. Prepreg e foil vengono aggiunti e il tutto laminato a caldo (180°C, 300+ PSI).
Placcatura e Finitura
Il coin affiorante viene placcato insieme al resto del PCB. Finitura superficiale (ENIG, OSP, etc.) applicata normalmente.
Controlli Qualità
Cross-Section
Verifica adesione coin-laminato e assenza di vuoti
Planarità
Coin deve essere complanare ±50μm con superficie PCB
Allineamento
Posizione XY verificata con tolleranza ±0.15mm
5. Applicazioni Tipiche
I copper coin trovano applicazione in tutti i settori dove serve dissipare potenza elevata in aree concentrate, mantenendo la flessibilità del PCB FR4.
LED High Power
LED COB da 20-100W per illuminazione industriale, automotive headlamp, proiettori scenici.
Esempio: LED da 50W con coin 10mm mantiene Tj <85°C senza dissipatore attivo.
Power Electronics
DC-DC converter, driver motori, inverter per EV, alimentatori switching.
Esempio: GaN FET da 30A con coin 8mm su PCB 4L per caricatore EV onboard.
RF/Microonde
Amplificatori RF di potenza, trasmettitori radar, stazioni base 5G.
Esempio: PA GaN da 100W per banda X con coin 12mm su Rogers/FR4 ibrido.
Automotive
ECU motore, BMS per batterie EV, moduli IGBT, sistemi ADAS.
Esempio: Gate driver IGBT con coin 6mm per inverter trazione EV AEC-Q100.
6. Analisi Costi
I copper coin aggiungono costo ma spesso permettono di risparmiare su dissipatori esterni e PCB speciali. Ecco un'analisi comparativa.
| Soluzione | Costo PCB | Dissipatore | Totale |
|---|---|---|---|
| FR4 + Thermal Via | €8 | €15 (grande) | €23 |
| FR4 + Copper Coin | €15 | €5 (piccolo) | €20 |
| MCPCB Alluminio | €25 | €0 (integrato) | €25 |
| IMS (Insulated Metal) | €35 | €0 (integrato) | €35 |
* Prezzi indicativi per PCB 100×100mm, quantità 100pz, LED 30W
Fattori che Influenzano il Costo
7. Come Specificare nel Gerber
Per specificare i copper coin al produttore, è necessario fornire informazioni precise nei file di fabbricazione.
File Richiesti
📁 Gerber Package ├── copper_coin_location.gbr → Layer con posizione coin ├── copper_coin_drawing.pdf → Disegno quotato ├── fab_notes.txt → Specifiche testuali └── stackup.xls → Stack-up con coin
Template Fab Notes
COPPER COIN SPECIFICATIONS ========================== Quantity: 1 coin per PCB Location: See copper_coin_location.gbr Diameter: 8.0mm ±0.1mm Thickness: 1.55mm (flush with PCB surface) Material: C101 OFC Copper Surface finish: Same as PCB (ENIG) Electrical: Connected to GND plane Tolerance XY: ±0.15mm from center Planarity: ±50μm with PCB surface
Checklist Documentazione
- ☐Layer Gerber con posizione centro coin
- ☐Diametro e tolleranze specificate
- ☐Materiale coin (C101, C110, etc.)
- ☐Connessione elettrica (GND, isolato)
- ☐Finitura superficiale richiesta
- ☐Stack-up dettagliato con coin
8. Domande Frequenti (FAQ)
Cos'è un Copper Coin PCB?
Un Copper Coin PCB è un circuito stampato con un cilindro di rame massiccio (coin) incorporato direttamente nel laminato. Il coin crea un percorso termico a bassa resistenza dal componente al dissipatore, gestendo potenze fino a 50W+ per componente.
Quanto migliora la dissipazione rispetto alle thermal via?
Un copper coin può migliorare la conduttività termica di 5-10 volte rispetto alle thermal via. Un coin da 5mm di diametro ha resistenza termica di ~0.5°C/W, mentre un array di via equivalente ha ~3-5°C/W.
Quali sono le dimensioni tipiche di un copper coin?
Diametri tipici vanno da 3mm a 15mm. Lo spessore è generalmente uguale allo spessore del PCB (1.6mm standard) o leggermente inferiore (1.4-1.5mm). Coin personalizzati possono essere quadrati o rettangolari.
Quanto costa un Copper Coin PCB rispetto a uno standard?
I Copper Coin PCB costano tipicamente il 50-150% in più rispetto ai PCB standard, a seconda del numero e dimensione dei coin. Il costo è però spesso inferiore rispetto ai Metal Core PCB (MCPCB) per applicazioni localizzate.
Posso usare copper coin con PCB multilayer?
Sì, i copper coin sono compatibili con PCB multilayer. Il coin attraversa tutti i layer e può essere connesso a piani interni per ulteriore spreading termico. È importante pianificare il routing per evitare interferenze.
Hai un Progetto con Requisiti Termici Critici?
Il nostro team può aiutarti a valutare se il copper coin è la soluzione giusta per il tuo design. Offriamo analisi termica e preventivi specifici.