Une carte de circuit imprimé est conçue pour amener l'électricité jusqu'aux composants d'un appareil. Au cours de son parcours sur la carte, l'électricité produit de la chaleur. Pourquoi ? Le courant électrique est un flux d'électrons à travers un matériau appelé "conducteur". Même si le conducteur laisse passer le courant, il offre également différents niveaux de résistance. Cette résistance est convertie en énergie thermique. Elle peut également être convertie en énergie lumineuse, comme dans le filament d'une ampoule électrique. Parfois, la chaleur provient du composant lui-même. C'est le cas dans les dispositifs d'éclairage, les processeurs, les alimentations, les adaptateurs ou les moteurs électriques qui doivent produire beaucoup de couple.

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La chaleur peut être un problème dans un système et les ingénieurs doivent trouver une solution pour contrôler la température. Pourquoi ? La réponse pourrait se résumer en un mot : fiabilité. De nombreux composants sont fabriqués en silicium et la surchauffe est destructrice 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%. La durée de vie de l'appareil s'en trouve réduite, ce qui affecte la fiabilité, soulève des problèmes de garantie et réduit finalement les bénéfices du fabricant. Avoir un défaut sur un appareil n'est une bonne chose pour personne et c'est pourquoi la température doit être contrôlée.

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Comment garder la température sous contrôle ?

La conception

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Augmenter les espaces entre les lignes d'un PCB peut être une bonne option pour contrôler la chaleur dans le circuit. Mais la tendance du marché est de réduire la taille des appareils, de miniaturiser les composants, la taille des cartes, etc. Cette solution n'est pas souvent facile à utiliser dans la tendance actuelle.

Dissipateurs thermiques

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Un dissipateur thermique est fixé à la carte ou au composant et assure une forte dissipation 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.

Vias/chemins thermiques

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

Incrustations / emboîtements en cuivre

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Les vias peuvent être couchés avec du cuivre. Cette masse de cuivre maintient la température plus longtemps car plus la masse est importante, plus il faut de temps pour 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 donne plus de surface de contact avec l'environnement local. Le cuivre peut également être enterré à l'intérieur de la carte. C'est ce qu'on appelle le cuivre intégré.

Systèmes à refroidissement liquide

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

Cuivre lourd

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La plupart des circuits imprimés sont fabriqués pour des applications à basse tension ou à faible puissance, mais le besoin de dispositifs à haute puissance est en augmentation. La technologie Heavy Copper est conçue pour augmenter la capacité de transport du courant, la résistance à la température, la taille réduite des produits sans risque de défaillance. Alors que les circuits imprimés standard ont des traces de cuivre dont l'épaisseur varie de ½ oz/ft2 à 3 oz/ft2, le cuivre lourd peut avoir des traces allant jusqu'à 20 oz/ft2.


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