Gestion thermique

Une carte de circuit imprimé génère de la chaleur, qui doit être contrôlée. La gestion thermique correspond à l’ensemble des outils et technologies utilisés pour maintenir un système dans sa plage de températures de fonctionnement. C’est notamment le cas pour les dispositifs d’éclairage, les processeurs, les alimentations électriques, les adaptateurs ou les moteurs électriques, qui doivent produire un couple important.

La chaleur peut constituer un problème dans un système et les ingénieurs doivent alors trouver une solution pour contrôler la température. Pourquoi ? La réponse peut se résumer en un mot : fiabilité. De nombreux composants sont fabriqués à partir de silicium et la surchauffe est destructive pour ce matériau. La température optimale est définie par les fournisseurs. Une augmentation de 20 °C réduit la durée de vie du composant de 50 %. Par conséquent, la durée de vie de l’appareil, qui affecte sa fiabilité, pose des problèmes de garantie et limite au final les avantages pour le fabricant. La défaillance d’un appareil n’est jamais une bonne nouvelle et c’est la raison pour laquelle la température doit être contrôlée.

Quel type de conception d'impédance trouve-t-on sur les circuits imprimés ?

Conception

L'augmentation des espaces entre les lignes d'un circuit imprimé peut être une bonne option pour contrôler la chaleur dans le circuit. La tendance sur le marché est cependant à la réduction de la taille des appareils, à la miniaturisation des composants, de la taille des cartes, etc. Cette solution n'est pas souvent facile à employer au vu de la tendance actuelle.

Dissipateurs thermiques

Fixé à la carte ou au composant, un dissipateur thermique assure une dissipation élevée de la chaleur. Le métal évacue la chaleur du circuit et offre une plus grande surface de contact avec l'environnement (ailettes) pour transférer la chaleur.

Chemins/vias thermiques

Les vias thermiques sont percés sous le composant à travers la carte. Ces vias, qui peuvent être métallisés ou non, apportent de l'air frais et évacuent la chaleur. Les trous métallisés sont plus efficaces, car le cuivre peut accumuler davantage de chaleur.

Incrustation de cuivre/cuivre intégré

Les incrustations de cuivre sont de gros morceaux de cuivre placés à l'intérieur des vias. Cette masse de cuivre permet de conserver une température basse plus longtemps, car plus la masse est importante, plus il faut de temps pour la chauffer. Par exemple, une petite casserole d'eau mettra moins de temps à bouillir qu'une grande. L'incrustation de cuivre agit également comme un radiateur et offre une surface de contact plus importante avec l'environnement local. Le cuivre peut également être enfoui à l'intérieur de la carte. C'est ce que l'on appelle le cuivre intégré.

Systèmes de refroidissement par liquide

Dans certains systèmes complexes, tels que les serveurs ou les ordinateurs puissants, les ingénieurs peuvent utiliser un circuit refroidi par liquide, qui fonctionne comme un système de refroidissement automobile. Le liquide circule en circuit fermé, évacue la chaleur de la carte et est refroidi dans un radiateur en contact avec un ventilateur ou à température ambiante.

Cuivre lourd

La plupart des circuits imprimés sont conçus pour des applications à faible tension ou à faible puissance, mais la demande d'appareils à haute puissance grandit. La technologie du cuivre lourd est conçue pour augmenter l'intensité de courant admissible, la résistance thermique et réduire la taille des produits sans risque de défaillance. Alors que les circuits imprimés standard présentent des traces avec une épaisseur de cuivre comprise entre 0,5 et 3 onces par pied carré, avec le cuivre lourd, les traces peuvent atteindre 20 onces par pied carré.

Un coupon témoin correspond généralement à un circuit imprimé d’environ 200 x 30 mm avec exactement la même structure de traces que le circuit principal. Il comporte des traces qui sont conçues pour avoir la même largeur et se trouver sur la même couche que les traces contrôlées du circuit principal. Il s’agit de la meilleure solution pour garantir un bon résultat. Le coupon témoin évite tout ajout de pastilles ou toute modification susceptible d’influer sur l’impédance de la carte de circuit imprimé. Dans les cas où l’épaisseur du stratifié est précisée, le fabricant doit ajuster la largeur de la trace pour obtenir la valeur de l’impédance. Ce coupon sera testé et contrôlé à l’aide d’un équipement de test approprié. 

Des questions ?

Vous trouverez toujours une équipe d’ICAPE Group à proximité de vous et de votre entreprise. Partout dans le monde, nos unités commerciales sont dotées d’experts locaux, à votre disposition pour répondre à toutes vos questions. Contactez-nous dès aujourd’hui !