Capacité IMS / MCPCB
Fabrication de PCB à noyau métallique (MCPCB)
Un PCB à noyau métallique, ou IMS, associe le circuit cuivre à un diélectrique thermoconducteur et à une base métallique pour évacuer la chaleur. Comparez ici les architectures aluminium ou cuivre, les limites DFM et les preuves à définir avant devis.
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Quand un PCB à noyau métallique est-il le bon choix ?
Aluminium, cuivre ou architecture multicouche : matrice de décision
| Architecture | À privilégier lorsque | Points à vérifier avant libération |
|---|---|---|
| IMS aluminium simple face | La priorité est de répartir la chaleur avec un bon équilibre coût, masse et rigidité pour LED ou électronique de puissance. | Référence du diélectrique, épaisseur, rigidité diélectrique, planéité, finition arrière et interface au dissipateur. |
| IMS à base cuivre | Le modèle thermique montre un flux concentré que l’aluminium ne ferme pas avec la marge requise. | Masse, coût, usinage, CTE, finition du métal et capacité de l’assemblage à chauffer la masse de la carte. |
| IMS double face ou multicouche | Le routage, l’alimentation ou l’intégration exige plusieurs couches tout en conservant une voie thermique vers le métal. | Position du métal dans le stack-up, isolation des trous, anneaux, remplissages, séquence de lamination et accès thermique. |
| FR-4 thermique, cuivre épais, coin cuivre ou céramique | La chaleur est très localisée, les PTH sont denses, l’isolation est critique ou le stack-up IMS ajoute trop de contraintes. | Comparer la résistance thermique complète, la densité d’interconnexion, la réparabilité, l’assemblage et le coût total. |
La conductivité thermique nominale d’une fiche matière ne prédit pas, à elle seule, la température de jonction. Le choix doit être confirmé avec le stack-up, la géométrie, les interfaces et les conditions d’usage.
Fenêtre de fabrication MCPCB à confirmer par revue DFM
| Élément | Fenêtre de présélection | Condition de confirmation |
|---|---|---|
| Nombre de couches | 1–4 couches IMS | Le stack-up, la position du métal et l’isolation des trous doivent être définis. |
| Base métallique | Aluminium, cuivre ou fer sur étude | Préciser alliage, épaisseur, état de surface, finition arrière et rôle électrique du métal. |
| Système diélectrique | TCLAD/Bergquist, Ximai ou équivalent approuvé | La référence exacte, la fiche matière et toute substitution sont soumises à approbation écrite. |
| Épaisseur finie | 0,5–4,6 mm | La tolérance dépend de la base, du diélectrique, du cuivre, du format et du stack-up. |
| Finitions de surface | HASL avec ou sans plomb, ENIG, OSP, argent chimique, or dur | Choisir selon assemblage, stockage, contact et exigences de conformité du produit. |
| Taille de carte | Min. 5,1 × 5,1 mm ; max. 1 100 × 483 mm | Le grand format exige une revue du panneau, de l’usinage, de la planéité et du transport. |
| Piste / espacement min. à 0,5 oz | 4 / 4 mil | Valeur à confirmer avec finition cuivre, topologie, rendement panneau et exigences électriques. |
| Piste / espacement min. à 1 oz | 5 / 5 mil | Valeur à confirmer avec finition cuivre, topologie et règle d’attaque. |
| Piste / espacement min. à 2 oz | 5 / 7 mil | L’espacement augmente avec le cuivre fini et le facteur de gravure. |
| Piste / espacement min. à 3 oz | 7 / 8 mil | Combinaison soumise à revue des pastilles, dégagements et densité locale. |
| Piste / espacement min. à 4 oz | 10 / 10 mil | Combinaison soumise à revue des pastilles, dégagements et densité locale. |
| Anneau annulaire min. à 0,5 oz | 4 mil | À corréler au diamètre fini, à la tolérance de perçage et à l’isolation du métal. |
| Anneau annulaire min. à 1 oz | 5 mil | À corréler au diamètre fini, à la tolérance de perçage et à l’isolation du métal. |
| Anneau annulaire min. à 2 oz | 7 mil | À corréler au diamètre fini, à la tolérance de perçage et au cuivre fini. |
| Anneau annulaire min. à 3 oz | 10 mil | À corréler au diamètre fini, à la tolérance de perçage et au cuivre fini. |
| Anneau annulaire min. à 4 oz | 16 mil | À corréler au diamètre fini, à la tolérance de perçage et au cuivre fini. |
| Cuivre du circuit | 0,5–4 oz | Le cuivre demandé doit être distingué du cuivre de départ et du cuivre fini. |
| Perçage minimal et tolérance | 30 mil pour carte 0,5–2,0 mm ; 45 mil pour carte 2,0–4,6 mm ; PTH ±4 mil ; NPTH ±3 mil | Valider diamètre fini, isolation au métal, rapport d’aspect, anneau et séquence de placage. |
| Dépôt cuivre / étain sur PTH HASL | Cuivre 20–35 µm ; étain 5–20 µm | Fenêtre de devis à figer dans le plan de placage et le critère de mesure. |
| ENIG | Nickel 100–200 µin ; or 2–4 µin | Épaisseur et méthode de contrôle à confirmer selon la spécification de finition. |
| Or dur | Nickel 100–200 µin ; or 4–8 µin | Préciser zone, usage de contact, dureté et nombre de cycles attendu. |
| Doigts dorés | Nickel 100–200 µin ; or 5–15 µin | Préciser chanfrein, zone de placage, tolérance et exigences de contact. |
| Argent chimique | 6–12 µin | Conditionnement, stockage et fenêtre d’assemblage à convenir. |
| OSP | Film 8–20 µin | Compatibilité avec cycles thermiques et stratégie d’assemblage à confirmer. |
| Masque brillant | Vert, noir, rouge, jaune, blanc, violet ou bleu | La couleur influence résolution, inspection optique et comportement thermique de surface. |
| Masque mat | Vert mat ou noir mat | Référence et aspect à figer avant production. |
| Épaisseur indicative du masque | 0,2–1,6 mil | La couverture réelle dépend du cuivre, des bords de piste et de la méthode de mesure. |
| Pont de masque minimal | Vert 4 mil ; autres couleurs 5 mil | À confirmer avec l’enregistrement, le cuivre et la géométrie des pastilles. |
| Diamètre de via bouché | 10–25 mil | Préciser matériau de bouchage, taux de remplissage, recouvrement et planéité attendue. |
| Sérigraphie | Blanc ou noir | Choisir pour contraste avec le masque et lisibilité après assemblage. |
| Résolution sérigraphie | Ligne min. 5 mil ; hauteur de caractère min. 24 mil | À confirmer avec police, épaisseur de trait et dégagement des pastilles. |
| Test électrique | Flying probe ou fixture selon netlist et volume | Définir netlist de référence, tension, seuils de continuité/isolement et format du rapport. |
| Tolérance de contour CNC | ±5 mil | À confirmer selon dimensions, rayons internes, base métallique et points de référence. |
| Tolérance V-cut | ±5 mil | Définir profondeur résiduelle, symétrie, sens de séparation et critères de bavure. |
| Fente minimale | 40 mil | La fraise, la profondeur, le rayon et l’accès outil doivent être vérifiés. |
| Angles V-cut | 15°, 20°, 30°, 45° ou 60° | La combinaison angle, épaisseur résiduelle et séparation dépend du panneau. |
| Voilage et torsion | Objectif ≤1 % | Le critère doit préciser format, méthode, condition de mesure et contraintes du stack-up. |
| Références d’acceptation | IPC-6012 et IPC-A-600 si appelées par la commande | Classe, révision, amendements et critères propres au client doivent être écrits dans le RFQ. |
| Calendrier | Confirmé après revue DFM | Il dépend du matériau approuvé, du panneau, de l’usinage, des contrôles, du volume et des documents. |
Ces valeurs servent à présélectionner un projet. Elles ne sont pas toutes combinables ; seule la revue du dossier complet confirme la fabricabilité, le plan de contrôle, le prix et le calendrier.
Données requises pour chiffrer un PCB à noyau métallique
Du DFM à la libération : ce qui doit être vérifié
Questions fréquentes sur les PCB à noyau métallique
Qu’est-ce qu’un PCB à noyau métallique ou IMS ?
Un PCB à noyau métallique, aussi appelé MCPCB ou IMS, place un diélectrique thermoconducteur entre le cuivre du circuit et une base métallique. Cette structure conduit la chaleur vers l’arrière de la carte, mais sa performance finale dépend aussi du composant, du pad, du matériau d’interface, du dissipateur et de l’assemblage.
Faut-il choisir une base aluminium ou cuivre ?
L’aluminium est généralement retenu lorsque coût, masse et diffusion thermique doivent rester équilibrés. Une base cuivre peut convenir à un flux thermique plus concentré, avec une masse et un coût supérieurs. Le choix doit suivre le modèle thermique, l’épaisseur, l’usinage et le montage mécanique.
La conductivité thermique nominale suffit-elle pour choisir un matériau IMS ?
Non. La résistance thermique dépend de la conductivité et de l’épaisseur du diélectrique, de sa rigidité diélectrique, de la surface du pad, du cuivre, de la base métallique et des interfaces vers le dissipateur. Comparez des fiches matière mesurées selon des méthodes identifiées et validez l’ensemble du chemin thermique.
Un PCB à noyau métallique peut-il être multicouche et comporter des trous métallisés ?
Oui, certaines architectures IMS double face ou multicouches et certains trous métallisés sont réalisables, mais ils exigent un stack-up explicite, une isolation du métal, des diamètres et anneaux suffisants ainsi qu’une séquence de fabrication approuvée. La revue DFM confirme la combinaison réellement fabricable.
Que faut-il fournir pour obtenir un devis MCPCB exploitable ?
Fournissez les Gerber ou ODB++, le stack-up, la référence et la fiche du matériau, l’alliage et l’épaisseur de base, le cuivre fini, le plan mécanique, la finition, la cartographie de puissance, l’interface au dissipateur, les critères d’essai, les documents attendus, les quantités et le calendrier cible.
Quels contrôles et documents peuvent accompagner un lot de PCB métal ?
Le contrôle visuel et dimensionnel, le test électrique selon netlist, la vérification du contour et de la planéité ainsi que des microsections ou rapports ciblés peuvent être définis au devis. Certificat matière, certificat de conformité, traçabilité et essais thermiques nécessitent un périmètre et des critères d’acceptation convenus.
Faites valider votre stack-up MCPCB avant chiffrage
Envoyez les fichiers de fabrication, le matériau IMS, la base métallique, le cuivre, la cartographie de puissance, le montage thermique, les contrôles et les quantités. L’équipe vérifie les incompatibilités et fixe le périmètre de fabrication avant devis.