Première partie : Qu'est-ce que les PCB en aluminium ?
Le substrat en aluminium est un type de panneau recouvert de cuivre à base de métal offrant une excellente fonctionnalité de dissipation thermique.Généralement, une carte simple face est composée de trois couches : la couche de circuit (feuille de cuivre), la couche isolante et la couche de base métallique.Pour les applications haut de gamme, il existe également des conceptions double face avec une structure composée d'une couche de circuit, d'une couche isolante, d'une base en aluminium, d'une couche isolante et d'une couche de circuit.Un petit nombre d'applications impliquent des panneaux multicouches, qui peuvent être créés en collant des panneaux multicouches ordinaires avec des couches isolantes et des bases en aluminium.
Substrat en aluminium simple face : il se compose d'une seule couche de couche à motif conducteur, d'un matériau isolant et d'une plaque d'aluminium (substrat).
Substrat en aluminium double face : il implique deux couches de couches de motifs conducteurs, un matériau isolant et une plaque d'aluminium (substrat) empilées ensemble.
Carte de circuit imprimé multicouche en aluminium : il s'agit d'une carte de circuit imprimé réalisée en laminant et en liant ensemble trois couches ou plus de couches de motifs conducteurs, un matériau isolant et une plaque d'aluminium (substrat).
Divisé par méthodes de traitement de surface :
Panneau plaqué or (or chimique fin, or chimique épais, placage à l'or sélectif)
Deuxième partie : principe de fonctionnement du substrat en aluminium
Les dispositifs d'alimentation sont montés en surface sur la couche de circuit.La chaleur générée par les appareils pendant le fonctionnement est rapidement conduite à travers la couche isolante jusqu'à la couche de base métallique, qui dissipe ensuite la chaleur, permettant ainsi une dissipation thermique pour les appareils.
Par rapport au FR-4 traditionnel, les substrats en aluminium peuvent minimiser la résistance thermique, ce qui en fait d'excellents conducteurs de chaleur.Comparés aux circuits céramiques à couche épaisse, ils possèdent également des propriétés mécaniques supérieures.
De plus, les substrats en aluminium présentent les avantages uniques suivants :
- Conformité aux exigences RoHs
- Meilleure adaptabilité aux processus SMT
- Gestion efficace de la diffusion thermique dans la conception des circuits pour réduire la température de fonctionnement du module, prolonger la durée de vie, améliorer la densité de puissance et la fiabilité
- Réduction de l'assemblage des dissipateurs thermiques et autres matériels, y compris les matériaux d'interface thermique, ce qui entraîne un volume de produit plus petit et des coûts de matériel et d'assemblage inférieurs, ainsi qu'une combinaison optimale de circuits d'alimentation et de contrôle.
- Remplacement des substrats céramiques fragiles pour une durabilité mécanique améliorée
Troisième partie : Composition des substrats en aluminium
1. Couche de circuits
La couche de circuit (généralement utilisant une feuille de cuivre électrolytique) est gravée pour former des circuits imprimés, utilisés pour l'assemblage et les connexions de composants.Par rapport au FR-4 traditionnel, avec la même épaisseur et largeur de ligne, les substrats en aluminium peuvent transporter des courants plus élevés.
2. Couche isolante
La couche isolante est une technologie clé dans les substrats en aluminium, servant principalement à l'adhésion, à l'isolation et à la conduction thermique.La couche isolante des substrats en aluminium constitue la barrière thermique la plus importante dans les structures de modules de puissance.Une meilleure conductivité thermique de la couche isolante facilite la diffusion de la chaleur générée pendant le fonctionnement de l'appareil, entraînant des températures de fonctionnement plus basses, une charge électrique accrue du module, une taille réduite, une durée de vie prolongée et une puissance de sortie plus élevée.
3. Couche de base métallique
Le choix du métal pour la base métallique isolante dépend de considérations approfondies de facteurs tels que le coefficient de dilatation thermique, la conductivité thermique, la résistance, la dureté, le poids, l'état de surface et le coût de la base métallique.
Quatrième partie : Raisons du choix des substrats en aluminium
1. Dissipation thermique
De nombreuses cartes double face et multicouches ont une densité et une puissance élevées, ce qui rend la dissipation thermique difficile.Les matériaux de substrat conventionnels tels que FR4 et CEM3 sont de mauvais conducteurs de chaleur et possèdent une isolation intercouche, ce qui entraîne une dissipation thermique inadéquate.Les substrats en aluminium résolvent ce problème de dissipation thermique.
2. Expansion thermique
La dilatation et la contraction thermiques sont inhérentes aux matériaux, et différentes substances ont des coefficients de dilatation thermique différents.Les cartes imprimées à base d'aluminium résolvent efficacement les problèmes de dissipation thermique, atténuant le problème de dilatation thermique des différents matériaux sur les composants de la carte, améliorant ainsi la durabilité et la fiabilité globales, en particulier dans les applications SMT (Surface Mount Technology).
3. Stabilité dimensionnelle
Les panneaux imprimés à base d'aluminium sont nettement plus stables en termes de dimensions que les panneaux imprimés en matériau isolé.Le changement dimensionnel des cartes imprimées à base d'aluminium ou des cartes à âme en aluminium, chauffées de 30°C à 140-150°C, est de 2,5 à 3,0 %.
4. Autres raisons
Les cartes imprimées à base d'aluminium ont des effets de protection, remplacent les substrats céramiques fragiles, conviennent à la technologie de montage en surface, réduisent la surface efficace des cartes imprimées, remplacent des composants tels que les dissipateurs thermiques pour améliorer la résistance thermique et les propriétés physiques du produit et diminuent les coûts de production et la main d'œuvre.
Cinquième partie : Applications des substrats en aluminium
1. Équipement audio : amplificateurs d'entrée/sortie, amplificateurs équilibrés, amplificateurs audio, préamplificateurs, amplificateurs de puissance, etc.
2. Équipement électrique : régulateurs de commutation, convertisseurs DC/AC, ajusteurs SW, etc.
3. Équipement électronique de communication : amplificateurs haute fréquence, dispositifs de filtrage, circuits de transmission, etc.
4. Équipements bureautiques : pilotes de moteurs électriques, etc.
5. Automobile : Régulateurs électroniques, systèmes d’allumage, contrôleurs de puissance, etc.
6. Ordinateurs : cartes CPU, lecteurs de disquettes, unités d'alimentation, etc.
7. Modules de puissance : onduleurs, relais statiques, ponts redresseurs, etc.
8. Luminaires : Avec la promotion des lampes à économie d’énergie, les substrats à base d’aluminium sont largement utilisés dans les luminaires LED.
Heure de publication : 09 août 2023
