Dans le vaste univers de l'industrie électronique, l'importance des circuits imprimés (PCB) car les ponts reliant les composants électroniques vont de soi. Cependant, avec le développement rapide de la science et de la technologie, les PCB traditionnels semblent incapables de supporter le conditionnement d'appareils de haute puissance. Afin de briser ce goulot d'étranglement, une série de technologies innovantes ont vu le jour, parmi lesquels la technologie d'intégration de dispositifs d'alimentation dans les PCB est l'étoile la plus éblouissante. Cet article vous emmènera dans le monde mystérieux de cette technologie et explorera ses principes., état actuel et tendances futures.
1.Limites et défis des PCB traditionnels
PCB, le “autoroute électronique” composé d'une couche d'isolation organique et d'une couche de circuit métallique, est devenu un composant indispensable dans les produits électroniques avec son prix bas et sa bonne usinabilité. Cependant, comme tout a ses limites, l'insuffisance des performances de dissipation thermique des PCB traditionnels est devenue un goulot d'étranglement majeur limitant son application dans le domaine de l'emballage d'appareils de haute puissance.
La couche isolante organique, généralement fabriqué à partir de résine organique et de tissu en fibre de verre (FR4), a une conductivité thermique de seulement 0,2 ~ 0,3 W/(m · k), ce qui est bien inférieur à la conductivité thermique des matériaux métalliques. Dans un environnement à haute température, les matériaux organiques sont sujets à la dégradation thermique et au vieillissement thermique, et même une carbonisation peut se produire dans les cas graves, ce qui affecte sérieusement la stabilité et la durée de vie des produits électroniques. Donc, il est difficile pour les PCB traditionnels de répondre aux exigences élevées des emballages de dispositifs électriques en matière de performances de dissipation thermique.
2.L'émergence des circuits imprimés à base de métal (MCPCB)
Afin d'améliorer les performances de dissipation thermique des substrats PCB, cartes de circuits imprimés à base de métal (MCPCB) est né. Les MCPCB combinent des couches métalliques et des couches isolantes, et utilise la conductivité thermique élevée du métal pour améliorer la capacité globale de dissipation thermique du substrat. Cependant, bien que les MCPCB aient amélioré leurs performances de dissipation thermique, leur conductivité thermique globale n'est toujours pas élevée, ce qui rend difficile la recherche ultime de performances de dissipation thermique pour les emballages d'appareils à haute puissance.
3.Percées dans la technologie des plaques de cuivre enterrées
Afin d'améliorer encore les performances de dissipation thermique des substrats PCB, l'industrie a proposé le concept de plaques de cuivre enterrées. La technologie des plaques de cuivre enterrées utilise un processus de stratification pour intégrer des blocs de cuivre métalliques dans des substrats PCB ou MCPCB à fenêtres., et utilise la conductivité thermique élevée du métal pour améliorer considérablement la capacité globale de dissipation thermique du substrat. Cependant, afin d'éviter les courts-circuits causés par la conduction métallique, la surface du bloc de cuivre doit généralement être recouverte d'une couche isolante. Bien que cette couche isolante résolve le problème des courts-circuits, cela a également un certain impact sur les performances de dissipation thermique du substrat.
4.Jinmaï: Pratique innovante consistant à intégrer des dispositifs d'alimentation standard dans des PCB emballés
Dans ce contexte, Jinmaï (une filiale d'Infineon Technologies, qui est l'agent d'Inheng) déposé une demande de brevet de modèle d'utilité pour “PCB emballé intégré pour les appareils d'alimentation standard” (numéro de demande: CN202323630195.1). Le brevet propose une nouvelle structure de packaging intégrant des puces de puissance, circuits de commande et circuits de commande, jeux de barres et résistances shunt dans un PCB, atteindre une intégration et une modularisation élevées.
Spécifiquement, la structure PCB du brevet comprend six couches d'emballage, dans lequel une unité de support est disposée entre la troisième couche d'emballage et la quatrième couche d'emballage. L'unité de support comprend un substrat en cuivre, dont la surface supérieure est munie d'une rainure, et le fond intérieur de la rainure est relié de manière fixe à la puce d'alimentation via une couche de connexion. Cette structure élargit non seulement la zone de conduction thermique, mais minimise également l'impact de la couche isolante sur les performances de dissipation thermique en optimisant la disposition et l'épaisseur de la couche isolante.
Il convient de noter que la solution d’intégration de Jinmai sera probablement conçue sur la base de la puce S-cell d’Infineon.. En tant que produit phare d'Infineon, la puce S-cell a gagné une large reconnaissance sur le marché pour ses excellentes performances et sa stabilité. Jinmai l'a appliqué à sa propre solution d'emballage, ce qui a sans doute encore amélioré la compétitivité du produit.
Cependant, il y a aussi quelques problèmes qui méritent d'être explorés dans cette solution. Par exemple, le dispositif électrique est isolé de la surface de montage thermoconductrice par une couche isolante, et l'épaisseur et la conductivité thermique de cette couche ont un plus grand impact sur la résistance thermique. Bien qu'il y ait une grande base en cuivre pour étendre la zone conductrice de chaleur, l'existence de la couche isolante aura encore certaines limites sur les performances de dissipation thermique. En outre, Il convient également de discuter de la question de savoir si la résistance shunt intégrée convient aux applications à haute puissance.. Une perte de courant importante est importante, la valeur de la résistance est très petite, et si la dérive de température affectera la précision et d'autres problèmes nécessitent des recherches et des vérifications supplémentaires.
5.Une entreprise en Chine: Exploration innovante du substrat et de la méthode d'emballage des puces électriques intégrées
En plus de Jinmai, Une entreprise chinoise a également mené une exploration approfondie dans le domaine de la technologie des circuits imprimés intégrés aux dispositifs électriques.. Ils ont proposé un substrat d'emballage intégré à une puce de puissance et une méthode d'emballage, qui réalise un emballage efficace et une dissipation thermique des puces de puissance à travers des puces nues, substrats rigides, cartes de base, couches isolantes, couches métalliques externes, trous borgnes sur la surface de la couche métallique, colonnes de connexion et couches métalliques internes.
Cette solution améliore non seulement la densité de l'emballage et les performances de dissipation thermique, mais réduit également le coût d'emballage et la difficulté de fabrication en optimisant la structure interne. Cette pratique innovante du circuit sud de Shenzhen fournit de nouvelles idées et orientations pour le développement de la technologie des circuits imprimés intégrés aux dispositifs électriques..
6.Perspectives futures: Possibilités infinies de technologie de circuits imprimés intégrés aux dispositifs d'alimentation
Avec le développement continu de l'industrie électronique, la technologie des circuits imprimés intégrés aux dispositifs d'alimentation ouvrira la voie à des perspectives de développement plus larges. D'une part, avec l’émergence continue de nouveaux matériaux et de nouveaux procédés, les performances de dissipation thermique des substrats PCB seront encore améliorées; d'autre part, avec le développement rapide de la fabrication intelligente et de la technologie de l'Internet des objets, La technologie PCB intégrée aux dispositifs d'alimentation sera largement utilisée dans les maisons intelligentes, véhicules à énergie nouvelle, automatisation industrielle et autres domaines, apporter un soutien fort à l’innovation et au développement dans ces domaines.
À l'avenir, nous avons des raisons de croire que la technologie des circuits imprimés intégrés aux dispositifs d'alimentation continuera à surmonter les goulots d'étranglement techniques et à devenir plus efficace, solutions d'emballage et de dissipation thermique fiables et intelligentes. Cette innovation technologique nous mènera à un monde électronique meilleur.
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