Aluminium vs PCB standard

Dans la création de PCB, chaque matériau compte. Les cartes de circuits imprimés avec des noyaux en aluminium (PCB en aluminium) ont des propriétés différentes des cartes sans substrats métalliques (PCB standard). Ces deux types de cartes populaires alimentent une variété d'électronique commerciale et grand public. Un circuit imprimé en aluminium ou standard conviendra-t-il le mieux à votre projet ? La réponse dépend de l'application que vous envisagez.

Qu'est-ce qu'un PCB standard ?

Les PCB standard utilisent un diélectrique et du cuivre car leur métal le plus important est constitué de différentes couches de matériau. Ils comportent un substrat, ou une base, en fibre de verre, polymères, céramique ou autre noyau non métallique. Beaucoup de ces PCB utilisent FR-4 pour le substrat. Ce matériau en fibre de verre a un prix relativement abordable et une durabilité modérée. Des couches supplémentaires de cuivre, un masque de soudure et une sérigraphie rendent la carte conductrice et définissent les emplacements des composants. Ces calques peuvent apparaître sur un côté de la base, sur les deux côtés ou dans un empilement multicouche.

Vous pouvez trouver des PCB standard utilisés dans un nombre presque infini d'applications. Leurs capacités dépendent de leurs matériaux et de leur construction, de sorte qu'ils alimentent aussi bien l'électronique bas de gamme que haut de gamme. Les PCB à simple face apparaissent dans des appareils moins compliqués tels que les calculatrices, tandis que les cartes multicouches ont le potentiel de prendre en charge les équipements spatiaux et les superordinateurs.

Avantages et inconvénients des PCB standards

Les PCB standard sont bien arrondis et adaptables. Vous disposez de plusieurs options de substrat qui déterminent le prix et la durabilité de la planche. Si vous avez un petit budget et un objectif de faible intensité, vous pouvez choisir la fibre de verre économique. D'autre part, vous pouvez investir davantage dans un matériau de base plus solide qui gère des niveaux de stress plus élevés. Les substrats radiofréquence et les substrats flexibles conviennent aux applications spécialisées.

Cependant, les circuits imprimés FR4 nécessitent des composants supplémentaires pour résister aux applications à haute température. Les substrats non métalliques n'ont pas de conductivité thermique, vous devez donc ajouter un matériau qui en a. Si votre appareil a une conception haute puissance ou haute densité, les circuits deviennent sujets aux contraintes et aux dommages. Vous devez ajouter des dissipateurs thermiques, des vias remplis de cuivre ou de l'air forcé pour éloigner la chaleur des circuits.

Que sont les PCB en aluminium ?

Un circuit imprimé en aluminium a une disposition similaire à tout autre circuit imprimé. Il a une couche ou des couches de cuivre, un masque de soudure et une sérigraphie superposées. Au lieu d'avoir un substrat en fibre de verre ou en plastique, une carte de circuit imprimé en aluminium a un substrat métallique. Cette base contient principalement une combinaison d'aluminium. Le noyau métallique peut être entièrement constitué de métal ou avoir une combinaison de fibre de verre et d'aluminium. Les PCB en aluminium sont généralement à simple face, mais peuvent également être à double face. Les PCB multicouches en aluminium sont très difficiles à fabriquer.

Les cartes en aluminium sont les plus utilisées dans les LED et l'électronique de conversion de puissance. La lumière intense produite par les LED crée des niveaux élevés de chaleur, que l'aluminium éloigne des composants. Un PCB en aluminium prolonge la durée de vie d'un appareil LED et offre plus de stabilité. Vous pouvez trouver des substrats en aluminium dans les lampadaires, les feux stop et l'éclairage domestique. Ils permettent aux convertisseurs de puissance de modifier les courants et de réguler l'électronique. Les créateurs de nombreuses autres industries trouvent également une utilisation dans les PCB en aluminium, mais ils ne les mettent pas en œuvre aussi souvent.

Avantages et inconvénients de l'utilisation d'un substrat en aluminium

Les cartes en aluminium sont l'une des options de PCB les plus thermoconductrices. Ils éloignent autant que possible la chaleur des composants vitaux afin de minimiser les dommages au circuit. Grâce à leur haute tolérance à la chaleur, ils peuvent gérer des circuits à plus haute densité et des niveaux de puissance plus importants. Les substrats créés à partir d'alliages d'aluminium ont un haut niveau de durabilité physique qui réduit le risque de rupture. Comparé à d'autres métaux, l'aluminium a un impact environnemental moindre en plus d'un coût raisonnable.

D'un autre côté, les PCB en aluminium ont tendance à avoir plus d'utilisations de niche que les cartes standard. Bien qu'ils coûtent moins cher que d'ajouter des conducteurs à une carte en cuivre, ils ont un prix plus élevé que les PCB standard sans ces composants. Investir dans un noyau en aluminium peut ne pas être rentable si votre application n'implique pas de températures élevées. Si vous envisagez de créer un circuit flexible, un circuit imprimé flexible en aluminium ne peut se plier que dans sa position initiale. Il se pliera pour s'adapter à des appareils électroniques plus petits, mais il ne résistera pas au stress des vibrations.

Quel type de couche conductrice fonctionnera le mieux pour mon projet ?

Vous devez prendre en compte de nombreux facteurs lorsque vous choisissez le substrat de votre planche. En général, les PCB à noyau en aluminium conviennent aux applications avec des exigences élevées en matière de dissipation thermique. Leurs propriétés permettent des conceptions de puissance et de densité plus élevées que les PCB standard. Cependant, les créateurs avec des budgets plus faibles ou des applications spécialisées peuvent bénéficier davantage des cartes avec des substrats non métalliques. Par exemple, un circuit flexible avec un substrat en polymère gère les vibrations plus efficacement qu'un circuit flexible en aluminium. Pour plus d'aide sur le choix d'un substrat, contactez les experts de MCL dès aujourd'hui. Découvrez également les différences entre les PCB en céramique, les cartes FR-4 et les MCPCB.