A première vue, les circuits imprimés épais semblent être le contraire de la miniaturisation. Après tout, l'histoire de l'électronique nous a habitués à ce que les circuits imprimés soient de plus en plus fins, légers et finement structurés au fil des décennies. Des premiers circuits imprimés équipés à la main, souvent épais de plusieurs millimètres, aux circuits imprimés extrêmement fins, en passant par la standardisation à 3,2 mm dans le domaine industriel, la tendance semblait claire : toujours plus compact, plus étroit, plus filigrane.
Pourtant, dans de nombreuses applications, les circuits imprimés épais contribuent de manière décisive à rendre les systèmes plus compacts. La raison : un circuit imprimé multicouche épais moderne permet d'intégrer nettement plus de fonctions - au lieu de monter plusieurs cartes individuelles avec des câbles et des connecteurs, un seul circuit imprimé robuste suffit souvent. Cela permet de gagner de la place, de réduire les interfaces et d'augmenter en même temps la fiabilité.
Chez KSG, les circuits imprimés sont disponibles jusqu'à une épaisseur de 5 mm.
Avantages des circuits imprimés épais
- Haute capacité de courantLes couches de cuivre plus épaisses permettent de transmettre en toute sécurité des courants importants et permettent souvent d'économiser des dissipateurs thermiques supplémentaires grâce à une meilleure répartition de la chaleur.
- Stabilité mécanique : Les circuits imprimés épais sont résistants aux vibrations et aux contraintes, ce qui est idéal pour les environnements exigeants.
- Intégration fonctionnelle : La partie puissance, le traitement des signaux et la commande peuvent être réunis sur une seule platine, ce qui permet de supprimer les câbles et les connecteurs.
- Des systèmes plus compacts : L'intégration de plusieurs fonctions permet d'obtenir un design global peu encombrant, tout en fournissant des performances élevées.
- La fiabilité : Le nombre réduit d'interfaces et la construction robuste se traduisent par une plus grande sécurité contre les pannes.
- Dissipation efficace de la chaleurUne meilleure thermique protège les composants et prolonge leur durée de vie.
- la durabilité : La durée de vie plus longue et l'usure moindre des matériaux rendent les circuits imprimés épais particulièrement efficaces et préservent les ressources.
Les défis des circuits imprimés épais
- Restrictions de conception
Les très petits trous ou les structures extrêmement fines sont plus difficiles à réaliser sur les circuits imprimés très épais. Cela peut entraîner des restrictions au niveau de la largeur des pistes conductrices, du diamètre des trous et du nombre de couches. - Adaptation de la mise en page et accord avec le fabricant doivent être prises en compte, le cas échéant, lors de la conception du circuit imprimé.
- Impact sur les délais de livraison, la disponibilité et les coûts en raison de la complexité des processus et des tolérances de fabrication serrées (trous plus longs et substrats plus épais, processus en simple paquetage et efforts de contrôle accrus pour éviter le délaminage et les fissures)
- Choix limité de fournisseurs : Tous les fabricants ne peuvent pas produire des circuits imprimés épais
- Processus d'assemblage et de brasage adaptés - les circuits imprimés épais absorbent plus de chaleur, ce qui peut influencer le soudage par refusion et à la vague. Les profils de soudure doivent être adaptés, sinon il y a un risque de "soudures froides".
Domaines d'utilisation/applications
Télécommunications/centres de données
- Fonds de panier dans les commutateurs ou les serveurs :
Auparavant, il fallait pour cela de nombreuses cartes individuelles, reliées par des câbles et des modules enfichables.
Aujourd'hui, d'épais fonds de panier multicouches de plus de 20 couches remplacent ce câblage complexe.
Résultat : moins d'encombrement dans le rack, une meilleure qualité de signal, moins de sources d'erreurs.
Aéronautique et aérospatiale
Les systèmes dans les avions ou les satellites doivent résistant aux vibrations, fiable et peu encombrant être.
Les circuits imprimés épais remplacent souvent les supports métalliques ou les pièces de boîtier, car ils apportent déjà la stabilité nécessaire - ce qui réduit la hauteur totale et permet de gagner du poids - un avantage critique dans le domaine de l'aérospatiale.
Technique médicale
- Systèmes d'imagerie (par ex. CT, IRM) ou Appareils de laboratoire nécessitent une grande fiabilité tout en étant compacts
Permettre des circuits imprimés multicouches épais, Traitement des signaux, alimentation en énergie et contrôle dans une seule carte. Cela permet de supprimer les faisceaux de câbles et les cartes supplémentaires, ce qui économise de la place et rend les appareils plus petits et plus légers - ce qui est important dans un environnement où l'ergonomie et la transportabilité sont des facteurs décisifs.
Industrie automobile - e-mobilité
- Dans Électronique de puissance comme les chargeurs embarqués ou les onduleurs, les PCB épais permettent de faire passer des courants élevés tout en intégrant la gestion thermique. Sans les circuits imprimés épais, des dissipateurs thermiques et des supports supplémentaires seraient nécessaires - ce qui coûterait plus d'espace de montage. Ainsi, les PCB épais contribuent à ce que les chargeurs, les unités de contrôle et les modules de capteurs plus petit et plus léger peuvent être intégrés dans des véhicules.
Seule une compréhension de la manière dont la structure, les matériaux, la structure des couches et les épaisseurs de cuivre interagissent permet d'exploiter au mieux les avantages et de bien cerner les défis. Les caractéristiques centrales des circuits imprimés épais qui permettent leur haute performance, leur stabilité et leur fonctionnalité sont expliquées ci-dessous.
Détails techniques
Matériaux
Le choix des matériaux de base est déterminant pour la performance des circuits imprimés. Nous utilisons, à la demande du client, des matériaux dans la gamme des Tg moyens et élevés. En cas de fortes épaisseurs de cuivre sur les couches internes, nous utilisons de préférence des matériaux avec un pourcentage de résine plus élevé. En général, tous les matériaux de base validés chez KSG sont également utilisables pour des circuits imprimés très épais ; nous déconseillons toutefois l'utilisation de matériaux à faible Tg non chargés.
Nombre de couches
Les structures de couches réalisées varient de 2 à 20 couches. Cette flexibilité permet de réaliser des isolations et des sections de cuivre élevées, notamment pour les structures de fonds de panier à haute couche.
Épaisseur du cuivre
L'épaisseur du cuivre influence considérablement la capacité de transport de courant. Une épaisseur de platine élevée permet de réaliser des sections de conducteurs importantes, tout en limitant l'épaisseur de cuivre par couche à 400 µm maximum. Pour une application de bobine avec une épaisseur de platine de 5 mm, il est par exemple possible de réaliser 20 couches avec une épaisseur de cuivre de 105 µm.
Des épaisseurs de platine plus élevées augmentent la stabilité et la résistance à la flexion, ce qui est particulièrement important lors du processus de brasage.
Conseils pour les designers
- Le site faisabilité technique devrait être examinée à un stade précoce.
- PerçagesNe percez que des trous aussi petits que nécessaire. Un rapport d'aspect maximal de 1:8 permet un diamètre de perçage minimal de 0,6 mm pour une épaisseur de platine de 5 mm.
- Largeur de l'anneau de contention: doivent être prévues généreusement. Si possible supérieure à 150 µm (en fonction du nombre de couches et de la construction)
- Finition de surfaceNi/Au chimique est recommandé pour augmenter la stabilité mécanique des trous métallisés.
Tendances, innovations & perspectives d'avenir
La demande de circuits imprimés épais ne cesse de croître, en particulier dans des secteurs tels que l'e-mobilité et l'industrie 4.0. De nouveaux matériaux, tels que des résines résistantes aux températures élevées et des alliages de cuivre spéciaux, ainsi que de nouveaux procédés pourraient continuer à révolutionner la fabrication de PCB épais.
L'avenir des circuits imprimés épais réside dans leur capacité à s'adapter aux exigences des systèmes électroniques modernes. En combinant une capacité de courant élevé, des matériaux avancés, l'automatisation et la durabilité, ils joueront un rôle clé dans le développement de produits électroniques efficaces et performants. Les entreprises qui identifient et mettent en œuvre ces tendances à un stade précoce seront en mesure d'offrir des solutions innovantes pour relever les défis de demain.
Conclusion
Les circuits imprimés épais apparaissent d'abord comme des "adversaires" de la miniaturisation, mais ils en sont en réalité les "adversaires". Enabler - ils réduisent le câblage, regroupent les fonctions, remplacent les composants supplémentaires et augmentent la stabilité mécanique. Ils font ainsi de la place pour des terminaux plus petits, plus légers et plus performants dans les secteurs les plus divers. KSG est votre partenaire fiable pour les circuits imprimés d'une épaisseur finale allant jusqu'à 5 mm.
Des questions?
Vous avez des questions sur les circuits imprimés épais ou vous avez besoin d'aide pour le processus de layout et de développement ?
N'hésitez pas à contacter les experts expérimentés de notre service d'assistance technique.
