IMS PCB :le circuit imprimé super résistant à la chaleur

Vous concevez un PCB et vous ne savez pas quel substrat utiliser ? Indéniablement, les substrats constituent une partie essentielle de la fabrication des PCB. Et la première étape pour créer un PCB de haute qualité consiste à choisir un substrat approprié. En vérité, le FR-4 est un substrat plus courant pour la fabrication de PCB et est abordable. Cependant, nous allons vous présenter un autre type de substrat :IMS pcb.

Dans cet article, vous apprendrez tout sur un PCB IMS et comment il se compare au PCB FR-4 plus courant.

Es-tu prêt? Commençons !

Qu'est-ce qu'un PCB IMS ?

Le terme IMS signifie substrat métallique isolé. Les PCB IMS ont des plaques de support métalliques séparées par une couche diélectrique. De plus, les conducteurs en cuivre du circuit génèrent cette couche diélectrique.

Substrat métallique

Fait intéressant, le but de la couche diélectrique est de transférer la chaleur au substrat métallique. En d'autres termes, le substrat métallique est comme un dissipateur thermique qui absorbe l'excès de chaleur du circuit. De plus, le substrat métallique fournit une structure solide pour le PCB.

De plus, les couches diélectriques ont des caractéristiques uniques de dissipation thermique. Ainsi, ils peuvent supporter le stress des hautes tensions. En conséquence, vous pouvez trouver des PCB IMS dans des circuits avec une forte génération de chaleur.

Les avantages des PCB IMS

Les PCB FR4 ont fait concurrence aux PCB IMS. Cependant, cette section vous montrera à quel point l'IMS résiste à ses concurrents. Voici les avantages de l'utilisation des PCB IMS.

Soutien structurel

Les substrats métalliques épais sont robustes et offrent un meilleur support structurel pour les circuits. En outre, ils servent de structure principale pour différentes applications.

Bouclier électromagnétique

Les substrats métalliques fournissent également des écrans électromagnétiques. Par conséquent, vous pouvez utiliser IMS comme plan de masse actif de votre circuit. Sans aucun doute, ce plan de masse actif réduit les traces de cuivre nécessaires à votre circuit, réduisant ainsi les coûts de fabrication.

Amélioration de la conductivité thermique

Conductivité thermique

Les métaux sont de bons conducteurs de chaleur, il est donc logique que l'IMS ait une conductivité thermique élevée. Et les PCB IMS ont des capacités de conductivité thermique jusqu'à 12 W/(m. K) et une épaisseur de métal maximale de 3,2 mm.

Mais ce n'est pas tout. Les concepteurs et les fabricants peuvent tirer parti de cette conductivité thermique accrue et inclure plusieurs composants dissipant la chaleur dans les PCB IMS. En conséquence, vous obtiendrez une meilleure compacité globale.

Immunité au feu

Immunité au feu

Les incendies réguliers et la chaleur des circuits ne peuvent pas détruire le métal. Après tout, les PCB IMS utilisent des substrats métalliques. Par conséquent, ils ont une meilleure immunité au feu que les PCB standard.

Par conséquent, les PCB IMS sont de meilleures options pour les circuits ou applications à haute puissance, en particulier lorsque le circuit se trouve dans un environnement à haute température.

Compatible SMD (dispositif de montage en surface)

Condensateur CMS

Les PCB IMS sont compatibles avec les appareils à montage en surface. Pourquoi? Parce que les PCB IMS ont une conductivité thermique élevée. Ainsi, ils peuvent absorber toute chaleur générée par les composants CMS et la dissiper pour éviter tout dommage.

IMS contre FR4

IMS et FR4 sont d'excellents substrats avec de grands avantages. Mais, vous devez comprendre les différences entre ces substrats pour savoir lequel correspond à votre application.

Voici les différences entre IMS et FR4.

Composants

Les PCB FR4 permettent le montage de composants traversants. Cependant, ces PCB doivent être des PCB monocouches. Au contraire, les PCB IMS monocouche n'autorisent pas les composants traversants.

Conductivité thermique

Les PCB IMS offrent une conductivité thermique accrue et peuvent gérer des applications plus gourmandes en chaleur. Bien que le PCB FR4 fournisse également une conductivité thermique, il ne peut pas être comparé aux PCB IMS.

Couleurs des masques de soudure

Vous constaterez que les PCB IMS ne comportent que des masques de soudure blancs. Au contraire, les PCB FR4 ont trois couleurs de masque de soudure, y compris l'ambre, le vert et le noir.

Processus de fabrication

Le processus de fabrication des PCB IMS est assez complexe et nécessite des outils spécifiques. Par exemple, les fabricants ont besoin de lames de scie revêtues de diamant pour couper le matériau du substrat métallique.

Cependant, les PCB FR4 ont des processus de fabrication moins complexes et vous pouvez utiliser des outils d'usinage standard.

Nombre de calques

Vous pouvez ajouter plusieurs couches de cuivre aux PCB FR4. En revanche, la plupart des PCB IMS ont une seule couche.

En vérité, vous ne verrez pas beaucoup de PCB IMS multicouches en raison de leur processus de fabrication complexe.

Limite d'épaisseur

Puisqu'il n'y a pas de limite au nombre de couches que vous pouvez ajouter à un PCB FR4, il n'y a pas non plus de limite à l'épaisseur qu'elles peuvent obtenir.

Les PCB IMS, en revanche, ne peuvent pas être trop épais. Sinon, le PCB perdra la plupart de ses avantages si l'épaisseur dépasse la limite.

Applications des cartes IMS

Vous pouvez utiliser les cartes IMS pour diverses applications. Certaines de ces applications incluent :

Électronique de puissance

Électronique de puissance

Les circuits électroniques de puissance ont des capacités de dispositif de commutation. Cependant, cette fonctionnalité génère beaucoup de chaleur, ce qui peut causer de graves dommages au circuit s'il n'est pas contrôlé.

Les cartes IMS ont des capacités de dissipation thermique élevées, ce qui en fait la référence pour les circuits électroniques de puissance. De plus, vous n'aurez pas besoin d'installer de dissipateurs thermiques sur chaque composant, ce qui vous permettra de créer des conceptions plus compactes.

Technologie LED

Circuit DEL

Les cartes IMS sont parfaitement adaptées à la technologie LED. Bien que les circuits LED soient économes en énergie et compacts, ils peuvent générer une chaleur élevée.

Ainsi, créer ces circuits avec une carte IMS est la meilleure option. Après tout, une carte IMS absorbe et dissipe efficacement la chaleur.

Relais statiques

Relais statiques

Une autre application qui fait un excellent usage de la conductivité thermique de la carte IMS est le relais statique (SSR). Les relais statiques sont des versions modernisées des relais mécaniques et comportent souvent des circuits de commande d'optocoupleur et des dispositifs de commutation de puissance.

De plus, les relais statiques ont des conceptions compactes, ce qui aide à réduire la quantité de chaleur générée. Cependant, les PCB IMS fonctionnent toujours dans cette application car ils absorbent la chaleur et la dissipent dans le petit boîtier.

Industrie automobile

Industrie automobile

Les véhicules avancés disposent de plusieurs circuits d'unité de contrôle. Et ces circuits sont soit à proximité, soit dans le moteur de telles voitures. Ainsi, ces circuits fonctionnent naturellement sous des températures élevées.

Pour cette raison, les PCB IMS sont d'excellentes options. En bref, ces cartes offrent les propriétés mécaniques et la conductivité thermique nécessaires pour ces applications.

Différents types de cartes IMS

Nous avons différents types de cartes IMS selon trois catégories :le type de substrats métalliques, la couche de PCB et la position de montage des composants.

Type de substrats métalliques

Nous avons trois types de cartes IMS selon le substrat métallique.

PCB à substrat métallique en cuivre

Les PCB à substrat de cuivre sont assez rares et chers. Ils fonctionnent pour des applications nécessitant une excellente conductivité électrique et thermique. Bien que le cuivre offre le meilleur matériau de substrat, il n'est pas à l'abri de la corrosion.

PCB à substrat métallique en aluminium

Les matériaux de substrat en aluminium sont plus courants et abordables. Cependant, ils n'offrent que des propriétés électriques et une conductivité thermique standard.

PCB à substrat métallique en acier inoxydable

Les matériaux de substrat en acier inoxydable sont moins chers que les substrats en cuivre et en aluminium. Sans aucun doute, ces matériaux de substrat ne peuvent pas offrir d'excellentes performances thermiques et électriques. Mais ils offrent une excellente résistance mécanique.

Couche PCB et position de montage des composants

Nous avons quatre types de PCB IMS en fonction de la position de montage du composant et de la couche PCB.

PCB IMS côté montage à deux composants

Les PCB IMS avec cette conception comportent deux couches de masque de soudure. Fait intéressant, ces couches de masque de soudure peuvent héberger différents composants.

En outre, la conception comporte le substrat métallique au milieu et les vias - pour le transfert de courant et de chaleur. De plus, un matériau en résine entoure les vias et fournit une isolation.

Les PCB IMS avec cette conception peuvent offrir des performances mécaniques accrues et des capacités de dissipateur thermique décentes. Cependant, de telles conceptions ne peuvent créer que des circuits complexes.

PCB IMS à noyau métallique simple face

Les PCB IMS avec cette conception ne comportent qu'une seule couche de masque de soudure. En outre, il comporte une couche de cuivre et un substrat métallique en bas.

Ces conceptions fonctionnent très bien pour les circuits simples comme les LED ou les SSR. De plus, le substrat métallique en bas fonctionne comme un dissipateur thermique.

Circuits imprimés IMS multicouches à double composant

La disposition du PCB IMS multicouche est assez complexe. Ainsi, il y a deux masques de soudure doubles pour le montage des composants et plusieurs couches de cuivre des deux côtés du substrat métallique central.

Vous pouvez utiliser ces PCB IMS pour des circuits complexes comme les SBC (Single Board Computers). Et le substrat métallique est le dissipateur thermique qui offre une conductivité thermique.

Deux couches avec des circuits imprimés IMS côté montage à un seul composant

Cette conception a deux couches de cuivre avec une couche FR4 entre les deux. Ces conceptions vous permettent d'intégrer des circuits plus complexes et de réduire la conductivité thermique.

Bien que la réduction de la conductivité thermique ne soit pas si importante, la conception utilise des vias de transfert de chaleur comme compensation. Ces vias peuvent toucher le bas des composants CMS et transférer de la chaleur au substrat en bas.

Fabricant de circuits imprimés IMS

WellPCB

WellPCB est un fabricant avancé de PCB qui propose une large gamme d'options de matériaux pour la fabrication de PCB, y compris des PCB à base de métal.

Le WellPCB assure également un contrôle de haute qualité avec une revue du processus d'assemblage. Soyez donc assuré que vous obtiendrez des produits et services de la plus haute qualité aux meilleurs prix.

Arrondir

Les PCB IMS offrent divers avantages qui les rendent parfaits pour différentes applications. De plus, ils ont une excellente résistance à la chaleur et peuvent dissiper efficacement la chaleur. Même le matériau de substrat métallique le plus bas a une meilleure conductivité thermique que la plupart des matériaux de substrat.

Les PCB IMS offrent également des performances mécaniques et des structures robustes pour vos circuits. De plus, vous pouvez utiliser une large gamme d'appareils montés en surface avec un PCB IMS.

N'hésitez pas à nous contacter si vous avez besoin d'un PCB IMS !