L’accumulation de chaleur détruit les composants électroniques. Votre projet LED peut tomber en panne à cause d’une surchauffe. Les circuits imprimés en aluminium résolvent ce problème grâce à leur refroidissement intégré.
Les circuits imprimés en aluminium transfèrent la chaleur 10 fois plus vite que les circuits imprimés en fibre de verre. Les types courants incluent les conceptions flexibles, hybrides et traversantes, classées par construction (monocouche/multicouche) et par matériaux diélectriques tels que universels, à haute température ou haute fréquence.
Vous connaissez maintenant les bases. Examinons de plus près les facteurs clés qui influencent vos choix en matière de circuits imprimés en aluminium.
Quels sont les points critiques de conception pour les circuits imprimés en aluminium ?
Les pics thermiques fissurent les circuits mal conçus. Votre circuit tombe en panne en cours de fonctionnement. Concentrez-vous sur ces trois priorités de conception incontournables.
Les points critiques de conception incluent l’épaisseur du diélectrique (optimale de 0,05 à 0,1 mm), le poids du cuivre (28 à 113 g) et le placement des pastilles thermiques pour les composants montés en surface par rapport aux soudures traversantes.
Équilibrage des besoins thermiques et électriques
| Facteur | Impact d’une mauvaise conception | Solution optimale |
|---|---|---|
| Épaisseur du diélectrique | Délaminage sous l’effet de la chaleur | Couche époxy de 0,08 mm |
| Poids du cuivre | Un dépassement de courant brûle les traces | Cuivre de 57 g pour les circuits < 5 A |
| Placement des composants | Joints froids dans les assemblages montés en surface | Espace de 1 mm autour des sources de chaleur |
La couche diélectrique doit être considérée comme votre centre de contrôle thermique. Les couches plus fines transfèrent la chaleur plus rapidement, mais risquent les courts-circuits. Pour les circuits haute puissance utilisant des transistors montés en surface, augmentez le poids du cuivre pour gérer les surtensions. Une soudure correcte des composants montés en surface nécessite des pastilles de décharge thermique : les pastilles solides cuisent les joints lors de la refusion. J'ai constaté que des configurations de composants denses provoquent des points chauds dépassant 150 °C, ce qui place les pièces génératrices de chaleur près des bords de la carte. Tenez toujours compte de la circulation d'air finale du boîtier lors de la conception.
Quel est le prix d'un circuit imprimé en aluminium ?
Les coûts cachés font chuter les projets. Votre nomenclature explose sans budgétisation appropriée. Le prix varie considérablement en fonction de ces facteurs clés.
Un circuit imprimé en aluminium coûte entre 0,07 $ et 0,25 $/po², soit 30 à 50 % de plus que le FR4. Les principaux facteurs de coût sont le nombre de couches (+25 $ par couche), la qualité du diélectrique et les remises sur volume de production à partir de 500 unités.
Décomposition de la structure des prix
Explication des trois niveaux de coût
- Monocouche de base : Économique pour les rubans LED à faibles exigences thermiques. Le diélectrique universel permet de le maintenir sous 0,10 $/pouce².
- Hybrides 2 à 4 couches : Requis pour les cartes de commande RF/moteur. Prévoyez une augmentation de coût de 25 % par couche en raison des difficultés de laminage.
- Substrats spéciaux : Les variantes haute fréquence/haute température utilisant de la céramique ajoutent une prime de 40 à 60 %. Justifie le coût dans l'aérospatiale ou les dispositifs médicaux.
La couche diélectrique est à l'origine de la majeure partie des variations de prix. L'époxy standard coûte 5 $/m², tandis que les versions chargées en céramique atteignent 65 $/m². La main-d'œuvre impacte les petites séries : les prototypes coûtent trois fois plus cher que les séries de production. Les composants montés en surface (CMS) compliquent l'assemblage par rapport aux montages traversants. Pour 500 unités, l'automatisation réduit les coûts de 60 %. Demandez toujours des analyses détaillées : matériau = 50 %, perçage = 20 %, assemblage CMS = 30 %.
Qu'est-ce qui fait la fiabilité d'un fabricant de circuits imprimés en aluminium ?
Des fournisseurs de mauvaise qualité livrent des cartes déformées. Votre chaîne de montage s'arrête. Ne faites confiance qu'aux fabricants dont les compétences sont vérifiées.
Les fabricants fiables sont certifiés ISO 9001, disposent d'une inspection optique automatisée (AOI), de rapports de tests de cyclage thermique et sont spécialisés dans l'identification et le soudage des composants montés en surface pour substrats en aluminium.
Vérification de votre partenaire de production
Liste de contrôle des capacités de base
- Approvisionnement en matériaux : Utilise uniquement des diélectriques Bergquist ou Henkel
- Validation thermique : Fournit des données de tests de contrainte (cycles de -55 °C à 150 °C)
- Prévention des erreurs : Implémentation de systèmes de suivi par codes-barres
- Assemblage en surface : Gère les boîtiers 01005 sur des noyaux métalliques
L'assemblage en surface sur aluminium nécessite des profils IR spécifiques. J'ai refusé des fournisseurs qui n'avaient pas ajusté les paramètres de refusion, ce qui a entraîné un « tomstoning » de petits transistors. Vérifiez toujours la couverture des machines AOI. Les usines de moindre envergure négligent les inspections des pastilles de bord, ce qui entraîne des pannes sur le terrain. Les vrais professionnels partagent les documents de certification diélectrique et effectuent des tests de résistance thermique par lot. Évitez toute promesse de flux de production « identique au FR4 ». Les inconvénients de la technologie de montage en surface sont amplifiés sur les noyaux métalliques, ce qui exige des techniciens qualifiés. Pour les composants mixtes à montage en surface et les cartes à trous traversants, vérifiez leur processus de bouchage afin d'éviter les entrefers dans les chemins thermiques.
Conclusion
Choisissez des types de circuits imprimés en aluminium adaptés à vos besoins thermiques. Maîtrisez les coûts grâce à des choix de conception. Vérifiez toujours les capacités du fabricant avant de lancer la production.
