Cartes de circuits imprimés à base métallique isolée : cartes thermiques pour systèmes haute puissance et haute fiabilité

Les circuits imprimés à base métallique isolée (également appelés circuits imprimés IMS ou circuits imprimés à noyau métallique) sont conçus pour les applications électroniques où la densité thermique constitue la principale contrainte de conception. Au lieu d'un noyau en fibre de verre, les cartes IMS utilisent un noyau en aluminium. base métallique (aluminium ou cuivre) lié à un diélectrique thermoconducteur, avec un circuit imprimé en cuivre sur le dessus. Le noyau métallique sert de dissipateur thermique interne, évacuant la chaleur des composants chauds et la répartissant efficacement dans le châssis ou le dissipateur thermique.

Pour les produits qui doivent fonctionner Froid, compact et stable sur une longue durée de vie, L'IMS est souvent la mise à niveau la plus directe par rapport au FR-4 standard.

1) IMS vs. FR-4 (Pourquoi les cartes à base métallique sont importantes)

2) Secteurs d'activité que nous desservons avec les circuits imprimés IMS

Les exigences en matière de thermique et de fiabilité varient selon les secteurs d'activité. Les cartes IMS sont largement utilisées sur vos principaux marchés :

Aérospatiale et aviation

• Utilisé dans les modules d'alimentation haute fiabilité, l'électronique de commande et les systèmes de capteurs robustes.
• Priorités : stabilité thermique, résistance aux vibrations, fiabilité à long terme, circuits thermiques constants.

Semi-conducteurs et emballage avancé

• Cartes porteuses, modules de test, étages de puissance à proximité de puces chaudes et équipements thermosensibles.
• Priorités : Contrôle précis de la résistance thermique, planéité pour l'assemblage, performances d'isolation stables.

Électronique médicale

• Dispositifs compacts avec des plages de température strictes, tels que les modules d'imagerie, les équipements thérapeutiques et les dispositifs de diagnostic portables.
• Priorités : température de point chaud basse, intégrité de l'isolation de sécurité, performances stables sur l'ensemble des cycles de fonctionnement.

Intelligence artificielle / Calcul haute performance

• Systèmes d'accélération à haute densité de puissance, racks de calcul et modules d'IA embarquée où la chaleur limite le débit.
• Priorités : Gestion des flux thermiques élevés, capacité de courant, cyclage thermique fiable.

Électronique automobile

• BMS, pilotes de moteur, étages de puissance ECU, éclairage et composants d'alimentation ADAS.
• Priorités : endurance aux cycles thermiques, stabilité aux chocs et vibrations, rendement de production de masse constant.

Contrôle et automatisation industriels

• Servomoteurs, systèmes de soudage, résistances de freinage, commandes d'onduleurs et cartes d'alimentation pour environnements difficiles.
• Priorités : Fiabilité de fonctionnement continu, dissipation thermique dans les enceintes étanches, base mécanique robuste.

Communications et réseaux

• Étages de puissance RF, modules de station de base, alimentations CC à courant élevé et unités d'alimentation télécoms denses.
• Priorités : Comportement thermique stable sous charge soutenue, chemins de chaleur compacts, ajustement d'assemblage prévisible.

3) IMS Stack-Up (Structure simple, gains thermiques importants)

Une carte de circuit imprimé IMS comprend généralement trois couches fonctionnelles :

1. Couche de circuit en cuivre
   Il transporte le courant et répartit la chaleur latéralement. Une épaisseur de cuivre plus importante améliore la capacité de courant et la distribution thermique.
2. Couche diélectrique thermique (isolante)
   Il isole électriquement le cuivre du métal tout en transférant la chaleur vers le bas. conductivité thermique et épaisseur résistance thermique dominante.
3. Couche de base métallique
   Assure la rigidité et une dissipation thermique rapide dans le châssis/dissipateur. L'aluminium offre un bon compromis entre coût et performance ; le cuivre supporte des flux thermiques extrêmes.

4) Choix des matériaux de base (Comment les sélectionner)

Noyau en aluminium

• Idéal pour la plupart des conceptions haute puissance, y compris les systèmes LED et les cartes d'alimentation automobiles/industrielles.
• Léger, économique, excellente dissipation thermique pour les besoins courants.

Noyau en cuivre

• Choisi pour les équipements de qualité aérospatiale, d'IA/HPC et de semi-conducteurs où La marge thermique est très réduite..
• Conductivité thermique et rigidité supérieures, généralement un coût plus élevé.

Conseil de sélection :
Commencez par Dissipation de puissance + température de jonction admissible + méthode de montage. Le matériau de base doit respecter l'objectif thermique.

5) Ce qui compte le plus dans la fabrication IMS (axée sur l'industrie)

Une bonne carte IMS ne se résume pas à “ métal + isolation ”. La fiabilité dans tous vos secteurs d'activité repose sur une maîtrise constante des éléments suivants :

• stabilité diélectrique thermique
  Liaison uniforme et épaisseur constante pour un flux de chaleur prévisible.
• Adhésion cuivre-diélectrique
  Empêche le délaminage lors des cycles thermiques (essentiel pour les secteurs automobile, de l'IA, industriel et aérospatial).
• Ingénierie du cuivre par la chaleur et le courant
  Distribution en cuivre conçue pour supporter la charge et répartir la chaleur sans goulots d'étranglement.
• Usinage mécanique de précision
  Des routages, des fraisages, des fentes et des trous de montage propres assurent un ajustement précis entre le châssis et le dissipateur thermique.
• Finition de surface compatible avec l'assemblage
  Choisi pour correspondre à votre processus de soudure et à vos exigences en matière de fiabilité.
• validation de la fiabilité thermique
  Protection contre les chocs thermiques/cyclages thermiques, la dérive de soudabilité et la perte d'intégrité de l'isolation.

6) Conseils sur la technologie Thermal-DFM pour améliorer les performances et le rendement

1. Le choix du diélectrique détermine la résistance thermique réelle.
   Si les points chauds limitent la durée de vie, le réglage de la qualité et de l'épaisseur du diélectrique est la solution la plus rapide.
2. Le poids en cuivre est un levier thermique et électrique
   Utilisez du cuivre plus épais pour les composants de puissance et les chemins de courant élevés ; évitez de surdimensionner l'ensemble de la carte.
3. La chaleur doit s'évacuer proprement de la carte.
   Définissez au plus tôt la planéité, le couple de serrage des vis, le type de pad thermique et les points de contact avec le châssis.
4. Évitez les goulots d'étranglement thermiques étroits
   Assurez la continuité du cuivre sous les composants chauds ; les petites pastilles et les pistes fines retiennent la chaleur.
5. caractéristiques mécaniques de verrouillage précoces
   Les découpes, les fraisages et les contours spéciaux influent sur le parcours d'usinage et son coût.

7) Principaux facteurs de coûts (Ce qui fait varier rapidement le prix)

• choix du noyau en aluminium ou en cuivre
• choix de la qualité du diélectrique thermique
• Poids du cuivre et zones à forte teneur en cuivre
• Complexité du contour et usinage spécial
• Type de finition de surface
• IMS monocouche/double couche vs IMS multicouche

Une analyse DFM ciblée permet souvent de réduire les coûts sans sacrifier les objectifs thermiques.

8) Liste de contrôle pour la demande de devis (Envoyez ceci pour obtenir un devis rapide et précis)

Prêt à protéger votre système contre la chaleur ?

Les cartes IMS constituent une solution éprouvée pour augmenter la densité de puissance tout en maintenant les composants à une température basse, une compacité optimale et une stabilité accrue, même sur de longues périodes d'utilisation. Si votre application concerne l'aérospatiale, l'informatique IA, l'alimentation automobile, les équipements semi-conducteurs, l'électronique médicale, les entraînements industriels ou les équipements de communication, envoyez-nous votre demande. Cibles thermiques Gerber + (Dissipation de puissance et plage de températures admissibles). Nous vous ferons parvenir une analyse thermique rapide et un devis adapté à vos objectifs réels de gestion de la chaleur.