Avec l’évolution de l’électronique moderne, le besoin d’une dissipation thermique efficace devient de plus en plus important. Les circuits imprimés traditionnels, fabriqués en FR4 ou en d’autres matériaux, ont souvent du mal à gérer la chaleur, en particulier dans les applications à haute puissance. Les circuits imprimés en aluminium offrent une solution en intégrant des matériaux conçus pour une conductivité thermique supérieure, ce qui les rend idéaux pour une utilisation dans l’éclairage LED et d’autres dispositifs électroniques à haute puissance.
Structure des circuits imprimés en aluminium
La structure des circuits imprimés en aluminium se compose de quatre couches principales, chacune contribuant à la performance globale de la carte, notamment en termes de gestion thermique.
- Couche de feuille de cuivre
La couche supérieure est une feuille de cuivre, plus épaisse que sur les cartes traditionnelles en FR4, avec une épaisseur typiquement comprise entre 1 oz et 10 oz. Cette couche sert de chemin conducteur pour les signaux électriques et contribue également à la capacité de la carte à supporter des charges de courant plus élevées grâce à cette épaisseur accrue.
- Couche diélectrique
Sous la feuille de cuivre se trouve la couche diélectrique. Cette couche est cruciale pour la gestion thermique car elle isole le cuivre conducteur de la base en aluminium tout en offrant une conductivité thermique élevée et une faible résistance thermique.
Propriétés de la couche diélectrique
| Propriété | Valeur |
|---|---|
| Conductivité thermique | 1W/mK à 3W/mK |
| Épaisseur | 50 μm à 200 μm |
| Isolation électrique | Capacité d’isolation électrique élevée |
- Couche de base en aluminium
Ce qui différencie cette carte des autres est la couche de base en aluminium. Cette base fournit une excellente dissipation thermique en transférant la chaleur générée par les composants vers le noyau en aluminium, où elle peut se dissiper plus efficacement.
Avantages de la base en aluminium
- Dissipation thermique : L’aluminium évacue la chaleur des composants plus efficacement que le FR4.
- Solidité et durabilité : Fournit une base rigide pour le circuit imprimé, améliorant ses propriétés mécaniques.
- Membrane de base en aluminium
La dernière couche est la membrane de base en aluminium. Elle protège le noyau en aluminium contre l’humidité et la corrosion. Cette couche garantit que le circuit imprimé dure longtemps et fonctionne bien, même dans des conditions difficiles.
| Couche | Fonction |
|---|---|
| Feuille de cuivre | Conduit l’électricité ; plus épaisse pour supporter plus de courant |
| Couche diélectrique | Isole et dissipe la chaleur |
| Base en aluminium | Fournit la dissipation thermique et la stabilité mécanique |
| Membrane en aluminium | Protège contre la corrosion et les dommages environnementaux |
Comparaison entre les circuits imprimés en aluminium et en FR4
L’un des aspects qui distinguent les circuits imprimés en aluminium des circuits traditionnels en FR4 est leur capacité à gérer la chaleur et le courant.
| Caractéristique | Circuits en aluminium | Circuits en FR4 |
|---|---|---|
| Conductivité thermique | 1W/mK à 3W/mK | 0,3W/mK |
| Couche diélectrique | Plus épaisse, meilleure dissipation thermique | Plus fine, gestion thermique inférieure |
| Dissipation thermique | Excellente | Modérée |
| Applications | Dispositifs haute puissance, LEDs | Électronique générale |
Applications des circuits imprimés en aluminium
- Éclairage LED : Les circuits imprimés en aluminium sont fréquemment utilisés dans les systèmes d’éclairage LED. Les LEDs génèrent des quantités significatives de chaleur, et les circuits imprimés en aluminium aident à dissiper cette chaleur efficacement, prévenant ainsi les pannes prématurées des LEDs.
- Convertisseurs de puissance : Dans l’électronique de conversion de puissance, où des tensions et courants élevés sont impliqués, les circuits imprimés en aluminium assurent une gestion thermique efficace, augmentant la longévité et la fiabilité du système.
- Industrie automobile : Grâce à leur structure robuste et à leurs propriétés thermiques, les circuits imprimés en aluminium sont couramment utilisés dans l’électronique automobile, comme les modules de puissance, les systèmes de phares et les systèmes de charge pour véhicules électriques.
Les circuits imprimés en aluminium sont une nouveauté pour les applications haute puissance où la gestion thermique est cruciale. Ils sont bien meilleurs que les anciennes cartes en FR4 grâce à leur structure à quatre couches, conçue pour la dissipation thermique, la durabilité et la fiabilité. C’est pourquoi les industries de l’éclairage LED, de l’électronique de puissance et de l’automobile les utilisent de plus en plus.
