IMS PCB:de superhittebestendige printplaat

Ontwerp je een printplaat en weet je niet welk substraat je moet gebruiken? Ontegenzeggelijk vormen substraten een essentieel onderdeel van de PCB-productie. En de eerste stap naar het maken van een hoogwaardige PCB is het kiezen van een geschikt substraat. In werkelijkheid is de FR-4 een gebruikelijker substraat voor PCB-productie en is het betaalbaar. We laten u echter kennismaken met een ander substraattype:IMS pcb.

In dit artikel leert u alles over een IMS-printplaat en hoe deze zich verhoudt tot de meer gebruikelijke FR-4-printplaat.

Ben je klaar? Laten we beginnen!

Wat is een IMS-printplaat?

De term IMS staat voor geïsoleerd metalen substraat. IMS-printplaten hebben metalen steunplaten, gescheiden door een diëlektrische laag. Ook genereren de koperen geleiders van het circuit deze diëlektrische laag.

Metaalsubstraat

Interessant is dat het doel van de diëlektrische laag is om warmte over te dragen naar het metalen substraat. Met andere woorden, het metalen substraat is als een koellichaam dat overtollige warmte van het circuit absorbeert. Ook zorgt het metalen substraat voor een stevige structuur voor de printplaat.

Bovendien hebben diëlektrische lagen unieke eigenschappen voor warmteafvoer. Ze kunnen dus stress door hoge spanningen verdragen. Als gevolg hiervan kunt u IMS-printplaten vinden in circuits met ernstige warmteontwikkeling.

De voordelen van IMS-printplaten

FR4-PCB's vormden een zware concurrentie voor IMS-PCB's. Dit gedeelte laat u echter zien hoe goed de IMS opgewassen is tegen zijn concurrentie. Dit zijn de voordelen van het gebruik van IMS-printplaten.

Structurele ondersteuning

Dikke metalen substraten zijn stevig en bieden betere structurele ondersteuning voor circuits. Ze dienen ook als de hoofdstructuur voor verschillende toepassingen.

Elektromagnetisch schild

Metalen substraten bieden ook elektromagnetische schilden. Daarom kunt u IMS gebruiken als het actieve grondvlak van uw circuit. Dit actieve aardingsvlak vermindert ongetwijfeld de kopersporen die nodig zijn voor uw circuit, waardoor de productiekosten worden verlaagd.

Verhoogde thermische geleidbaarheid

Thermische geleidbaarheid

Metalen zijn goede warmtegeleiders, dus het is logisch dat de IMS een hoge thermische geleidbaarheid heeft. En IMS-printplaten hebben thermische geleidbaarheid tot 12 W/(m.K) en een metaaldikte van maximaal 3,2 mm.

Maar dat is niet alles. Ontwerpers en fabrikanten kunnen deze verhoogde thermische geleidbaarheid benutten en verschillende warmteafvoerende componenten in IMS-PCB's opnemen. Als resultaat krijgt u over het algemeen een betere compactheid.

Vuurimmuniteit

Vuurimmuniteit

Regelmatige branden en hitte van circuits kunnen metaal niet vernietigen. IMS PCB's gebruiken immers metalen substraten. Daarom hebben ze meer vuurimmuniteit dan standaard PCB's.

Daarom zijn IMS-printplaten betere opties voor circuits of toepassingen met hoog vermogen, vooral wanneer het circuit zich in een omgeving met hoge temperaturen bevindt.

SMD (Surface-mount Device) compatibel

SMD-condensator

IMS-printplaten zijn compatibel met apparaten voor opbouwmontage. Waarom? Omdat IMS-printplaten een hoge thermische geleidbaarheid hebben. Ze kunnen dus alle warmte absorberen die SMD-componenten genereren en deze afvoeren om schade te voorkomen.

IMS versus FR4

IMS en FR4 zijn uitstekende substraten met grote voordelen. Maar u moet de verschillen tussen deze substraten begrijpen om te weten welke geschikt is voor uw toepassing.

Dit zijn de verschillen tussen IMS en FR4.

Onderdelen

FR4-printplaten maken montage van doorlopende componenten mogelijk. Deze PCB's moeten echter enkellaags PCB's zijn. Integendeel, enkellaagse IMS-printplaten laten geen doorlopende componenten toe.

Thermische geleidbaarheid

IMS-printplaten bieden een verhoogde thermische geleidbaarheid en kunnen meer warmte-intensieve toepassingen aan. Hoewel de FR4-printplaat ook thermische geleidbaarheid biedt, is hij niet te vergelijken met IMS-printplaten.

Soldeermaskers Kleuren

U zult merken dat IMS-printplaten alleen witte soldeermaskers hebben. Daarentegen hebben FR4-printplaten drie soldeermaskerkleuren, waaronder amber, groen en zwart.

Productieproces

Het productieproces voor IMS-printplaten is behoorlijk complex en vereist specifieke hulpmiddelen. Fabrikanten hebben bijvoorbeeld zaagbladen met diamantcoating nodig om het metalen substraatmateriaal te zagen.

FR4-printplaten hebben echter minder complexe fabricageprocessen en u kunt standaard bewerkingsgereedschappen gebruiken.

Aantal lagen

U kunt meerdere koperlagen toevoegen aan FR4-printplaten. Daarentegen hebben de meeste IMS-printplaten enkele lagen.

In werkelijkheid zul je niet veel meerlagige IMS-PCB's zien vanwege hun complexe productieproces.

Diktelimiet

Aangezien er geen limiet is aan het aantal lagen dat u aan een FR4-printplaat kunt toevoegen, is er ook geen limiet aan hoe dik ze kunnen worden.

IMS-printplaten mogen daarentegen niet te dik zijn. Anders verliest de PCB de meeste voordelen als de dikte de limiet overschrijdt.

Toepassingen van IMS-borden

U kunt IMS-borden voor verschillende toepassingen gebruiken. Sommige van deze toepassingen omvatten:

Vermogenselektronica

Vermogenselektronica

Vermogenselektronische circuits hebben schakelapparaatmogelijkheden. Deze functie genereert echter veel warmte, wat ernstige schade aan het circuit kan veroorzaken als deze niet onder controle is.

IMS-kaarten hebben een hoge warmteafvoercapaciteit, waardoor ze ideaal zijn voor vermogenselektronica. U hoeft ook geen koellichamen op elk onderdeel te installeren, waardoor u compactere ontwerpen kunt maken.

LED-technologie

LED-schakeling

IMS-borden zijn perfecte matchen voor LED-technologie. Hoewel LED-circuits energiezuinig en compact zijn, kunnen ze veel warmte genereren.

Het maken van deze circuits met een IMS-bord is dus de beste optie. Een IMS-bord absorbeert en voert warmte immers efficiënt af.

Solid-state relais

Halfgeleiderrelais

Een andere toepassing die uitstekend gebruik maakt van de thermische geleidbaarheid van het IMS-bord is het Solid State Relay (SSR). SSR's zijn gemoderniseerde versies van mechanische relais en hebben vaak optocoupler-drivercircuits en stroomschakelapparaten.

SSR's hebben ook een compact ontwerp, wat helpt om de hoeveelheid gegenereerde warmte te verminderen. IMS-printplaten werken echter nog steeds in deze toepassing omdat ze warmte absorberen en afgeven in de kleine behuizing.

Automobielindustrie

Automobielindustrie

Geavanceerde voertuigen hebben meerdere circuits voor regeleenheden. En deze circuits bevinden zich ofwel in de buurt van of in de motor van dergelijke auto's. Deze circuits werken dus van nature onder hoge temperaturen.

Om deze reden zijn IMS-printplaten uitstekende opties. Kortom, deze platen bieden de nodige mechanische eigenschappen en thermische geleidbaarheid voor deze toepassingen.

Verschillende soorten IMS-borden

We hebben verschillende soorten IMS-kaarten in drie categorieën:het type metalen ondergrond, de PCB-laag en de montagepositie van de componenten.

Type metalen ondergrond

We hebben drie soorten IMS-platen volgens de metalen ondergrond.

PCB van kopermetaalsubstraat

Kopersubstraat-PCB's zijn vrij zeldzaam en duur. Ze werken voor toepassingen die een uitstekende elektrische en thermische geleidbaarheid vereisen. Hoewel koper het beste substraatmateriaal biedt, is het niet immuun voor corrosie.

Aluminium metalen substraat PCB

Aluminium substraatmaterialen zijn gebruikelijker en betaalbaarder. Ze bieden echter alleen standaard elektrische eigenschappen en thermische geleidbaarheid.

Roestvrijstalen metalen substraat PCB

Roestvaststalen substraatmaterialen zijn goedkoper dan koper- en aluminiumsubstraten. Deze substraatmaterialen kunnen ongetwijfeld geen uitstekende thermische en elektrische prestaties leveren. Maar ze bieden een uitstekende mechanische sterkte.

Montagepositie PCB-laag en component

We hebben vier soorten IMS-printplaten, afhankelijk van de montagepositie van het onderdeel en de printlaag.

IMS-printplaten aan de zijkant met twee componenten

IMS-printplaten met dit ontwerp hebben twee soldeermaskerlagen. Interessant is dat deze soldeermaskerlagen verschillende componenten kunnen bevatten.

Het ontwerp heeft ook het metalen substraat in het midden en Vias - voor het overbrengen van stroom en warmte. Bovendien is er harsmateriaal dat de via's omringt en voor isolatie zorgt.

IMS-printplaten met dit ontwerp kunnen verbeterde mechanische prestaties en behoorlijke koellichaammogelijkheden bieden. Dergelijke ontwerpen kunnen echter alleen complexe circuits creëren.

Enkelzijdige IMS-printplaten met metalen kern

IMS-printplaten met dit ontwerp hebben slechts één soldeermaskerlaag. Het heeft ook een koperen laag en een metalen substraat aan de onderkant.

Deze ontwerpen werken uitstekend voor eenvoudige circuits zoals LED's of SSR's. Ook werkt het metalen substraat aan de onderkant als een koellichaam.

Meerlaagse IMS-printplaten voor montage aan twee componenten

De meerlaagse IMS PCB-lay-out is behoorlijk complex. Er zijn dus twee dubbele soldeermaskers voor het monteren van componenten en verschillende koperlagen aan beide zijden van het middelste metalen substraat.

U kunt dergelijke IMS-printplaten gebruiken voor complexe schakelingen zoals SBC's (Single Board Computers). En het metalen substraat is het koellichaam dat warmtegeleiding biedt.

Twee lagen met IMS-printplaten aan de zijkant met één component

Dit ontwerp heeft twee koperlagen met daartussen een FR4-laag. Met deze ontwerpen kunt u complexere circuits integreren en de thermische geleidbaarheid verminderen.

Hoewel de vermindering van de thermische geleidbaarheid niet zo groot is, maakt het ontwerp gebruik van warmteoverdragende via's als compensatie. Deze via's kunnen de onderkant van SMD-componenten raken en warmte overdragen naar het substraat aan de onderkant.

IMS PCB-fabrikant

WellPCB

WellPCB is een geavanceerde PCB-fabrikant die een breed scala aan materiaalopties biedt voor de productie van PCB's, waaronder op metaal gebaseerde PCB's.

De WellPCB zorgt ook voor een hoogwaardige controle met een beoordeling van het assemblageproces. U kunt er dus zeker van zijn dat u producten en diensten van de hoogste kwaliteit krijgt tegen de beste prijzen.

Afronding naar boven

IMS-printplaten bieden verschillende voordelen waardoor ze geschikt zijn voor verschillende toepassingen. Bovendien hebben ze een uitstekende hittebestendigheid en kunnen ze de warmte efficiënt afvoeren. Zelfs het laagste metalen substraatmateriaal heeft een betere thermische geleidbaarheid dan de meeste substraatmaterialen.

IMS PCB's bieden ook mechanische prestaties en stevige structuren voor uw circuits. Bovendien kunt u een breed scala aan opbouwapparaten gebruiken met een IMS-printplaat.

Neem gerust contact met ons op als u een IMS-printplaat nodig heeft!