PCB IMS:la placa de circuito súper resistente al calor

¿Estás diseñando una PCB y no sabes qué sustrato usar? Sin lugar a dudas, los sustratos forman una parte esencial de la fabricación de PCB. Y el primer paso para crear una PCB de alta calidad es elegir un sustrato adecuado. En verdad, el FR-4 es un sustrato más común para la fabricación de PCB y es asequible. Sin embargo, le presentaremos otro tipo de sustrato:IMS pcb.

En este artículo, aprenderá todo sobre un PCB IMS y cómo se compara con el PCB FR-4 más común.

¿Estás listo? ¡Comencemos!

¿Qué es un PCB IMS?

El término IMS significa sustrato metálico aislado. Los PCB IMS tienen placas de soporte metálicas separadas por una capa dieléctrica. Además, los conductores de cobre del circuito son los que generan esta capa dieléctrica.

Sustrato Metálico

Curiosamente, el propósito de la capa dieléctrica es transferir calor al sustrato metálico. En otras palabras, el sustrato metálico es como un disipador de calor que absorbe el exceso de calor del circuito. Además, el sustrato de metal proporciona una estructura resistente para la PCB.

Además, las capas dieléctricas tienen características únicas de disipación de calor. Por lo tanto, pueden soportar el estrés de los altos voltajes. Como resultado, puede encontrar PCB IMS en circuitos con generación de calor severa.

Las ventajas de los PCB IMS

Los PCB FR4 presentan una dura competencia para los PCB IMS. Sin embargo, esta sección le mostrará qué tan bien el IMS se enfrenta a su competencia. Estas son las ventajas de usar PCB IMS.

Soporte estructural

Los sustratos de metal grueso son resistentes y ofrecen un mejor soporte estructural para los circuitos. Además, sirven como estructura principal para diferentes aplicaciones.

Escudo electromagnético

Los sustratos metálicos también proporcionan escudos electromagnéticos. Por lo tanto, puede usar IMS como plano de tierra activo de su circuito. Sin duda, este plano de tierra activo reduce las trazas de cobre necesarias para su circuito, reduciendo así los costes de fabricación.

Aumento de la conductividad térmica

Conductividad Térmica

Los metales son buenos conductores del calor, por lo que tiene sentido que el IMS tenga una alta conductividad térmica. Y los PCB IMS tienen capacidades de conductividad térmica de hasta 12 W/(m. K) y un grosor de metal máximo de 3,2 mm.

Pero eso no es todo. Los diseñadores y fabricantes pueden aprovechar esta mayor conductividad térmica e incluir varios componentes disipadores de calor en las PCB IMS. Como resultado, obtendrá una mejor compacidad en general.

Inmunidad al fuego

Inmunidad al fuego

Los incendios regulares y el calor de los circuitos no pueden destruir el metal. Después de todo, los PCB de IMS utilizan sustratos metálicos. Por lo tanto, tienen más inmunidad al fuego que los PCB estándar.

Por lo tanto, los PCB IMS son mejores opciones para circuitos o aplicaciones de alta potencia, especialmente cuando el circuito se encuentra en un entorno de alta temperatura.

Compatible con SMD (dispositivo de montaje en superficie)

Condensador SMD

Los PCB IMS son compatibles con dispositivos de montaje en superficie. ¿Por qué? Porque los PCB IMS tienen una alta conductividad térmica. Por lo tanto, pueden absorber el calor que generan los componentes SMD y disiparlo para evitar daños.

IMS frente a FR4

IMS y FR4 son excelentes sustratos con grandes beneficios. Pero debe comprender las diferencias entre estos sustratos para saber cuál se adapta a su aplicación.

Estas son las diferencias entre IMS y FR4.

Componentes

Los PCB FR4 permiten el montaje de componentes de orificio pasante. Sin embargo, estos PCB deben ser PCB de una sola capa. Por el contrario, las PCB IMS de una sola capa no permiten componentes de orificio pasante.

Conductividad Térmica

Los PCB IMS ofrecen una mayor conductividad térmica y pueden manejar aplicaciones más intensivas en calor. Si bien la placa de circuito impreso FR4 también proporciona conductividad térmica, no se puede comparar con las placas de circuito impreso IMS.

Colores de máscaras de soldadura

Descubrirá que los PCB de IMS solo cuentan con máscaras de soldadura blancas. Por el contrario, los PCB FR4 tienen tres colores de máscara de soldadura, que incluyen ámbar, verde y negro.

Proceso de Fabricación

El proceso de fabricación de PCB IMS es bastante complejo y requiere herramientas específicas. Por ejemplo, los fabricantes necesitan hojas de sierra recubiertas de diamante para cortar el material del sustrato de metal.

Sin embargo, los PCB FR4 tienen procesos de fabricación menos complejos y puede utilizar herramientas de mecanizado estándar.

Cantidad de capas

Puede agregar múltiples capas de cobre a los PCB FR4. Por el contrario, la mayoría de los PCB de IMS tienen una sola capa.

En verdad, no verá muchos PCB IMS de varias capas debido a su complejo proceso de fabricación.

Límite de espesor

Dado que no hay límite para la cantidad de capas que puede agregar a una PCB FR4, tampoco hay límite para el grosor que pueden tener.

Los PCB de IMS, por otro lado, no pueden ser demasiado gruesos. De lo contrario, la PCB perderá la mayoría de sus beneficios si el grosor supera el límite.

Aplicaciones de los tableros IMS

Puede utilizar placas IMS para varias aplicaciones. Algunas de estas aplicaciones incluyen:

Electrónica de potencia

Electrónica de potencia

Los circuitos electrónicos de potencia tienen capacidades de dispositivos de conmutación. Sin embargo, esta función genera mucho calor, lo que puede causar graves daños al circuito si no se controla.

Las placas IMS tienen altas capacidades de disipación de calor, lo que las convierte en la opción ideal para los circuitos electrónicos de potencia. Además, no necesitará instalar disipadores de calor en cada componente, lo que le permitirá crear diseños más compactos.

Tecnología LED

Circuito LED

Las placas IMS son la combinación perfecta para la tecnología LED. Aunque los circuitos LED son compactos y de bajo consumo, pueden generar mucho calor.

Por lo tanto, crear estos circuitos con una placa IMS es la mejor opción. Después de todo, una placa IMS absorbe y disipa el calor de manera eficiente.

Relés de estado sólido

Relés de estado sólido

Otra aplicación que hace un uso excelente de la conductividad térmica de la placa IMS es el relé de estado sólido (SSR). Los SSR son versiones modernizadas de relés mecánicos y, a menudo, cuentan con circuitos controladores de optoacopladores y dispositivos de conmutación de alimentación.

Además, los SSR tienen diseños compactos que ayudan a reducir la cantidad de calor generado. Sin embargo, los PCB de IMS aún funcionan en esta aplicación porque absorben el calor y lo disipan en la carcasa pequeña.

Industria Automotriz

Industria Automotriz

Los vehículos avanzados cuentan con múltiples circuitos de unidades de control. Y estos circuitos están cerca o en el motor de tales autos. Por lo tanto, estos circuitos funcionan naturalmente a altas temperaturas.

Por esta razón, los PCB IMS son excelentes opciones. En definitiva, estas placas aportan las propiedades mecánicas y la conductividad térmica necesarias para estas aplicaciones.

Diferentes tipos de tableros IMS

Tenemos diferentes tipos de placas IMS según tres categorías:el tipo de sustratos metálicos, la capa de PCB y la posición de montaje de los componentes.

Tipo de sustratos metálicos

Disponemos de tres tipos de tableros IMS según el sustrato metálico.

PCB de sustrato de metal de cobre

Los PCB con sustrato de cobre son bastante raros y caros. Funcionan para aplicaciones que requieren una excelente conductividad eléctrica y térmica. Si bien el cobre ofrece el mejor material de sustrato, no es inmune a la corrosión.

PCB de sustrato de aluminio y metal

Los materiales de sustrato de aluminio son más comunes y asequibles. Sin embargo, solo ofrecen propiedades eléctricas estándar y conductividad térmica.

PCB de sustrato metálico de acero inoxidable

Los materiales de sustrato de acero inoxidable son más baratos que los sustratos de cobre y aluminio. Sin duda, estos materiales de sustrato no pueden ofrecer un excelente rendimiento térmico y eléctrico. Pero ofrecen una excelente resistencia mecánica.

Posición de montaje de componentes y capas de PCB

Tenemos cuatro tipos de PCB IMS según la posición de montaje del componente y la capa de PCB.

PCB IMS laterales de montaje de dos componentes

Los PCB IMS con este diseño cuentan con dos capas de máscara de soldadura. Curiosamente, estas capas de máscara de soldadura pueden albergar diferentes componentes.

Además, el diseño presenta el sustrato de metal en el medio y Vias, para transferir corriente y calor. Además, hay material de resina que rodea las vías y proporciona aislamiento.

Los PCB IMS con este diseño pueden brindar un mayor rendimiento mecánico y capacidades decentes de disipación de calor. Sin embargo, tales diseños solo pueden crear circuitos complejos.

PCB IMS de núcleo metálico de una cara

Los PCB IMS con este diseño presentan solo una capa de máscara de soldadura. Además, presenta una capa de cobre y un sustrato de metal en la parte inferior.

Estos diseños funcionan muy bien para circuitos simples como LED o SSR. Además, el sustrato de metal en la parte inferior funciona como disipador de calor.

PCB IMS laterales de montaje de componentes duales multicapa

El diseño de PCB IMS multicapa es bastante complejo. Por lo tanto, hay dos máscaras de soldadura dobles para los componentes de montaje y varias capas de cobre en ambos lados del sustrato de metal central.

Puede usar tales PCB IMS para circuitos complejos como SBC (computadoras de placa única). Y el sustrato metálico es el disipador de calor que ofrece conductividad térmica.

Dos capas con PCB IMS lateral de montaje de un solo componente

Este diseño tiene dos capas de cobre con una capa de FR4 en el medio. Estos diseños le permiten integrar circuitos más complejos y reducir la conductividad térmica.

Aunque la reducción de la conductividad térmica no es tan grande, el diseño utiliza vías de transferencia de calor como compensación. Estas vías pueden tocar la parte inferior de los componentes SMD y transferir calor al sustrato en la parte inferior.

Fabricante de PCB IMS

BuenoPCB

WellPCB es un fabricante avanzado de PCB que ofrece una amplia gama de opciones de materiales para la fabricación de PCB, incluida la PCB basada en metal.

WellPCB también garantiza un control de alta calidad con una revisión del proceso de ensamblaje. Por lo tanto, puede estar seguro de que obtendrá productos y servicios de la más alta calidad a los mejores precios.

Redondeando hacia arriba

Los PCB IMS ofrecen varios beneficios que los hacen excelentes para diferentes aplicaciones. Además, tienen una excelente resistencia al calor y pueden disipar el calor de manera eficiente. Incluso el material de sustrato de metal más bajo tiene una mejor conductividad térmica que la mayoría de los materiales de sustrato.

Los PCB IMS también ofrecen rendimiento mecánico y estructuras resistentes para sus circuitos. Además, puede usar una amplia gama de dispositivos de montaje en superficie con una PCB IMS.

¡No dude en contactarnos si necesita un PCB IMS!