Le cuivre épais, Iceberg® et HSMtec® sont trois technologies différentes pour les circuits imprimés à courant élevé. L'article compare les trois technologies et explique les possibilités de conception, la capacité de transport de courant et la dissipation de chaleur des semi-conducteurs de puissance.
La commande de moteur adapte le régime, la puissance et le couple aux besoins et aux conditions de fonctionnement et joue un rôle majeur dans l'efficacité énergétique des moteurs industriels et des véhicules. Une trentaine de moteurs se trouvent dans un seul véhicule, par exemple pour le ventilateur, le refroidissement du moteur, la pompe à eau et à huile, les lève-vitres, les essuie-glaces avant et arrière.
Du côté du matériel, les utilisateurs et les fabricants de systèmes exigent de l'innovation dans les composants d'acquisition, de conversion et de conditionnement des signaux. Les producteurs de circuits imprimés et de connectique se sont également adaptés à ce marché : Les processus de fabrication, les matériaux et les designs sont optimisés pour répondre aux exigences spécifiques en matière de capacité de charge de courant, de gestion thermique et de fiabilité.
Du point de vue du circuit imprimé, les spécifications de l'électronique d'entraînement peuvent être résumées en cinq points :
1. Haute densité d'intégration,
2. la fiabilité de l'assemblage électronique
3. dissipation rapide de la chaleur,
4. Courants élevés combinés à l'électronique de commande,
5. réduire les coûts du système, par exemple en passant aux composants CMS, à moins de composants ou de processus d'assemblage.
Une solution intelligente consiste à combiner les exigences pour la partie puissance et l'électronique de commande, les circuits de charge et la commande sur un seul circuit imprimé plutôt que sur deux circuits imprimés - grandes sections de conducteurs et grandes distances d'isolation pour les conducteurs de courant fort et structures de conducteurs fins pour la commande. Cela permet de supprimer les connecteurs, les câbles et les barres conductrices, les étapes de montage et les risques qui limitent la fiabilité. Cela permet à son tour de gagner de la place, d'augmenter la fiabilité et la rentabilité.
Le site conception optimale des circuits imprimés pour l'électronique de puissance ou les applications à courant élevé déterminent cinq aspects essentiels :
1. la connaissance des possibilités techniques du procédé qui impose des règles de conception spécifiques
2. le dimensionnement des conducteurs de courant fort et des distances d'isolation.
3. le choix, la combinaison et l'utilisation maximale des matériaux.
4. la structure des couches, qui est en partie déterminante pour la capacité de charge du courant et la dissipation de la chaleur.
5. une conception thermiquement optimisée du circuit imprimé.
Le spécialiste des circuits imprimés KSG propose trois technologies utilisées dans ces applications : La technologie du cuivre épais, la technologie Iceberg® et la technologie HSMtec®. Dans ces trois applications, le matériau de base standard FR4 peut être utilisé.
Les circuits imprimés en cuivre épais répartissent les pertes de puissance horizontalement
L'industrie des circuits imprimés parle généralement de cuivre épais pour les structures en cuivre de plus de 105 µm. Avec jusqu'à quatre couches internes de 400 µm de cuivre chacune, il est possible d'obtenir une capacité de transport de courant de plusieurs centaines d'ampères. Dans le cas idéal, les conducteurs en cuivre épais se trouvent dans les couches internes.
Les arguments en faveur du circuit imprimé en cuivre épais sont la flexibilité en cas de modification du layout, la forme compacte, la facilité de traitement/d'assemblage et les coûts de modification comparativement faibles ainsi que les processus standard de l'industrie des circuits imprimés. En raison de la forte sous-gravure, seules des structures relativement grossières peuvent être créées.
Il est important de savoir : Les stratifiés FR4 avec un placage de cuivre de base >105 µm ne sont pas bon marché en raison de la forte teneur en cuivre. En comparaison avec un stratifié standard de 18 µm contrecollé sur les deux faces, le facteur se situe entre 1:8 et 1:10 en ce qui concerne les coûts des matériaux.21
