PCB Aluminium vs PCB Standard : Lequel choisir pour votre conception électronique

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

Qu'est-ce qu'un PCB standard ?

Les PCB standard utilisent un diélectrique et du cuivre comme leurs métaux les plus proéminents et consistent en différentes couches de matériau. Ils comportent un substrat, ou base, fait de fibre de verre, polymères, céramique ou un autre noyau non métallique. Beaucoup de ces PCB utilisent du 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, masque de soudure et sérigraphie rendent le circuit conducteur et délimitent les emplacements des composants. Ces couches peuvent apparaître d'un côté de la base, des deux côtés ou dans une pile multicouche.

On trouve des PCB standard utilisés dans un nombre presque infini d'applications. Leurs capacités dépendent de leurs matériaux et de leur construction, donc ils alimentent aussi bien l'électronique bas de gamme que haut de gamme. Les PCB simple face apparaissent dans des appareils moins complexes tels que les calculatrices, tandis que les circuits multicouches ont le potentiel de supporter des équipements spatiaux et des supercalculateurs.

Avantages et inconvénients des PCB standard

Les PCB standard sont polyvalents et adaptables. Vous avez plusieurs options de substrat qui déterminent le prix et la durabilité du circuit. Si vous avez un budget faible et un but à faible intensité, vous pouvez choisir de la fibre de verre rentable. D'un autre côté, 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 flex conviennent aux applications spécialisées.

Cependant, les circuits 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 à haute puissance ou haute densité, les circuits deviennent sujets au stress et aux dommages. Vous devez ajouter des dissipateurs thermiques, des vias remplis de cuivre ou de l'air forcé pour diriger la chaleur loin des circuits.

Qu'est-ce qu'un PCB aluminium ?

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

Les circuits en aluminium sont le plus utilisés dans l'électronique LED et de conversion de puissance. La lumière intense produite par les LED crée des niveaux de chaleur élevés, que l'aluminium dirige loin des composants. Un PCB aluminium prolonge la durée de vie d'un appareil LED et offre plus de stabilité. On trouve des substrats en aluminium dans les lampadaires, feux de signalisation et l'éclairage domestique. Ils permettent aux convertisseurs de puissance de changer les courants et de réguler l'électronique. Des créateurs dans de nombreuses autres industries trouvent aussi une utilité aux PCB aluminium, mais ne les implémentent pas aussi souvent.

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

Les circuits en aluminium sont l'une des options de PCB les plus thermiquement conductrices. Ils gardent autant de chaleur que possible loin des composants vitaux pour assurer un dommage minimal des circuits. Grâce à leur haute tolérance à la chaleur, ils peuvent gérer des circuits de densité plus élevée 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 casse. Comparé à d'autres métaux, l'aluminium a un impact environnemental plus faible en plus d'un coût raisonnable.

D'un autre côté, les PCB aluminium ont tendance à avoir des utilisations plus de niche que les circuits standard. Bien qu'ils coûtent moins cher que l'ajout de conducteurs à un circuit 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 hautes températures. Si vous prévoyez de créer un circuit flexible, un PCB aluminium flexible ne peut fléchir que dans sa position initiale. Il se pliera pour s'adapter à des appareils électroniques plus petits, mais ne résistera pas au stress des vibrations.

Quel type de couche conductrice conviendra le mieux à mon projet ?

Vous avez de nombreux facteurs à considérer lors du choix du substrat de votre circuit. En général, les PCB à noyau aluminium conviennent aux applications avec des exigences élevées de dissipation de chaleur. Leurs propriétés permettent des conceptions à puissance et densité plus élevées que les PCB standard. Cependant, les créateurs avec des budgets plus faibles ou des applications spécialisées peuvent bénéficier davantage de circuits avec des substrats non métalliques. Par exemple, un circuit flexible avec un substrat polymère gère les vibrations plus efficacement qu'un circuit aluminium flexible. Pour plus d'aide dans le choix d'un substrat, contactez les experts de MCL aujourd'hui. Consultez également les différences entre PCB céramique, circuits FR-4 et MCPCB.