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PCB en aluminium
PCB en aluminium hautes performances pour les secteurs médical, industriel, automobile et l'électronique grand public—spécialisé dans la gestion thermique pour les applications haute
puissance (LEDs, alimentations, électronique automobile). Dissipation thermique supérieure, substrat en aluminium léger, résistance à la corrosion
et conductivité fiable associées à une prototypage en 24h, une livraison rapide, un support DFM et des tests AOI. Robuste, efficace thermiquement et
économique pour les dispositifs à forte densité de puissance.
✅ Dissipation thermique exceptionnelle
✅ Optimisation DFM et validation de qualité
✅ Concentration sur LED/automobile/électronique de puissance
Description
PCB en aluminium est un type particulier de circuit imprimé composé d'un substrat en aluminium, d'une couche isolante et d'une feuille de cuivre. Son principal avantage réside dans une dissipation thermique efficace (avec une conductivité thermique largement supérieure à celle du FR-4 traditionnel), et il présente également une grande résistance mécanique, un bon blindage électromagnétique, une protection environnementale et une économie d'énergie. il convient aux applications haute puissance telles que l'éclairage LED et l'électronique de puissance. Kingfield peut fournir une conception sur mesure, des services de prototypage et de production de masse, prendre en charge plusieurs options de conductivité thermique et respecter les normes IPC.
PCB à noyau d'aluminium , également connu sous le nom de PCB à noyau métallique ou PCB à noyau d'aluminium, est un circuit imprimé doté d'un substrat en aluminium. Contrairement aux cartes traditionnelles en fibre de verre FR4, ce matériau à base d'aluminium possède une bonne conductivité thermique et peut conduire efficacement la chaleur loin des composants clés, améliorant ainsi la stabilité et la durabilité du circuit imprimé dans des environnements à haute puissance et à haute température. Les PCB en aluminium sont largement utilisés dans des domaines ayant des exigences élevées en matière de gestion thermique, tels que l'éclairage LED, les modules d'alimentation et l'électronique automobile. gestion thermique élevées telles que l'éclairage LED, les modules d'alimentation et l'électronique automobile.
Pourquoi utilise-t-on de l'aluminium dans les circuits imprimés ?
L'aluminium est utilisé dans les circuits imprimés principalement pour sa conductivité thermique supérieure — bien supérieure à celle des substrats traditionnels FR-4 — permettant une dissipation efficace de la chaleur provenant des composants haute puissance, réduisant ainsi les risques de surchauffe et prolongeant durée de vie du produit. En outre, il offre une grande résistance mécanique, un blindage naturel contre les interférences électromagnétiques (EMI) pour stabiliser la transmission du signal, et une faible impact environnemental. Ces propriétés le rendent idéal pour les applications à forte puissance et à haute température des applications telles que l'éclairage LED, l'électronique automobile et les alimentations électriques. Kingfield exploite ces avantages pour fournir des solutions personnalisées de circuits imprimés en aluminium, prenant en charge diverses exigences de conductivité thermique et conformes à la norme IPC normes.
Types de PCB en aluminium
1. Classé selon le matériau de la couche d'isolation
Circuits imprimés en aluminium FR-4
Couche isolante : Matériau de résine époxy FR-4
Caractéristiques : Coût faible, conductivité thermique moyenne (1,0-2,0 W/(m·K))
Applications : Scénarios de puissance moyenne à faible (par exemple, éclairage LED général, petits modules d'alimentation)
Circuit imprimé en aluminium en polyimide (PI)
Couche isolante : Polyimide
Caractéristiques : Résistance aux hautes températures (-200 ℃ à 260 ℃), excellente conductivité thermique (2,0-4,0 W/(m·K))
Applications : Applications à haute température et forte puissance (par exemple, électronique automobile, dispositifs industriels de puissance)
Pâte thermique conductrice en aluminium PCB
Couche isolante : Silicone à haute conductivité thermique
Caractéristiques : Haute conductivité thermique (3,0-6,0 W/(m·K)), excellente efficacité de dissipation de la chaleur
Applications : LED haute puissance, onduleurs et autres équipements à forte densité de flux thermique
2. Classé par conductivité thermique
| Type | Plage de conductivité thermique | Applications | |||
| Faible Conduction Thermique | 1,0-2,0 W/(m·K) | Éclairage LED général, modules électroniques grand public basse puissance | |||
| Conductivité thermique moyenne | 2,0-4,0 W/(m·K) | Électronique automobile, alimentations de puissance moyenne, modules de commande industrielle | |||
| Haute conductivité thermique | 4,0-6,0 W/(m·K) | Lampes de rue LED haute puissance, onduleurs, amplificateurs de puissance |
3. Classé par structure
Circuits imprimés aluminium unilatéraux
Structure : Couche unique de feuille de cuivre + couche isolante + substrat en aluminium
Caractéristiques : Structure simple, coût faible
Applications : Circuits simples
Circuits imprimés aluminium bilatéraux
Structure : Deux couches de feuille de cuivre + couche isolante + substrat en aluminium
Caractéristiques : Prend en charge des agencements de circuits complexes, dissipation thermique uniforme
Applications : Alimentations de puissance moyenne, modules conducteurs LED pour l'automobile
Circuits imprimés multicouches en aluminium
Structure : Feuille de cuivre multicouche + couche d'isolation + substrat en aluminium
Caractéristiques : Haute intégration, prend en charge le câblage haute densité
Applications : Électronique automobile haut de gamme, équipements industriels de contrôle haute puissance
Facteurs clés
Facteurs clés dans la fabrication de circuits imprimés à base d'aluminium
| Facteurs clés | Exigence clé | Points clés de l'adaptation industrielle | |||
| Sélection du matériau de base |
- Types de substrat en aluminium : substrat en aluminium courant (FR-4 + âme en aluminium), substrat en aluminium à haute conductivité thermique (résine chargée de céramique + âme en aluminium) Conductivité thermique : 1,0-10,0 W/(m · K) (conforme aux besoins) - Épaisseur de la couche d'isolation : 0,1-0,3 mm (équilibre entre conduction thermique et isolation) |
Contrôle automobile/industriel : Conductivité thermique élevée (≥ 2,0 W/(m·K)), résistance thermique de -40 à 125 °C ; Médical : Biocompatibilité + faible EMI | |||
| Procédé de couche d'isolation thermique |
- Méthodes d'assemblage : Liaison par pression à chaud (conventionnelle), liaison sous vide (haute précision) - Matériaux : Résine époxy (faible coût), polyimide (résistant aux hautes températures), céramique (conductivité thermique ultra-élevée) |
Équipements médicaux : Sans halogène, faible volatilité ; Électronique grand public : Amincissement (≤ 0,15 mm) | |||
| Précision de la fabrication des pistes |
- Largeur de piste/espacement entre pistes : minimum 0,1 mm/0,1 mm (standard), 0,075 mm/0,075 mm (haute précision) - Épaisseur de la feuille de cuivre : 1-3 oz (adaptée aux exigences de courant) |
Contrôle automobile/industriel : Circuits à fort courant (feuille de cuivre de 2-3 oz) ; Électronique grand public : Câblage haute densité (fines largeurs de piste) | |||
| Conception de structure de dissipation thermique |
- Épaisseur du substrat en aluminium : 1,0-3,0 mm (dissipation thermique améliorée) - Conception des vias : Via conducteur thermique (rempli d'adhésif conducteur), fenêtre de dissipation thermique |
Carte électronique pour dispositif de puissance : espacement des vias thermiques ≤5 mm ; Équipement extérieur : mise à la masse sur base aluminium pour protection contre les surtensions | |||
| Compatibilité avec le soudage et l'assemblage |
- Traitement de surface : Pulvérisation d'étain (conventionnel), placage or (haute précision), OSP (écologique) - Soudabilité : 260 °C/10 s (trois fours de refusion) |
Carte électronique pour usage médical : soudure sans plomb (conforme à la directive RoHS) Spécification automobile : aucune déformation après soudage à haute température (planéité ≤0,1 mm/m) |
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| Norme d'essai de fiabilité |
- Performance électrique : Résistance d'isolement ≥10¹⁰ Ω, tension de claquage ≥2 kV - Essais environnementaux : Cycles de températures élevées et basses (-40 à 125 ℃), vieillissement en ambiance humide chaude (85 % HR/85 ℃) - Essai mécanique : Résistance à la flexion ≥ 50 MPa |
Qualité automobile : Certification AEC-Q200 ; Qualité médicale : Conforme à l'ISO 13485 ; Contrôle industriel : Compatible avec protection IP67 |
Les avantages principaux des circuits imprimés en aluminium
| Catégorie avantageuse | valeur centrale | Correspondance au scénario d'application industrielle | |||
| Conductivité thermique ultra-élevée |
· Coefficient de conductivité thermique de 1,0 à 10,0 W/(m·K), bien supérieur à celui du FR-4 (0,3-0,5 W/(m·K)) · Dissipe rapidement la chaleur des dispositifs de puissance et réduit la température de la puce de 20 à 50 ℃ |
Modules de puissance de qualité automobile, onduleurs industriels haute puissance et unités d'alimentation pour équipements médicaux (afin d'éviter la dégradation des performances due aux hautes températures) | |||
| Stabilité excellente de dissipation thermique |
· Les matériaux de base à base d'aluminium possèdent une grande capacité thermique et une répartition uniforme de la température (différence de température ≤5℃). · L'absence de phénomène d'accumulation thermique prolonge la durée de vie du PCBA de plus de 30 % |
Équipements industriels extérieurs, phares LED automobiles, têtes de charge rapide pour l'électronique grand public (aucune défaillance en fonctionnement prolongé sous forte charge) | |||
| Résistance mécanique et tenue au gauchissement |
· Le substrat en aluminium présente une grande rigidité, et sa résistance aux chocs/vibrations est supérieure à celle du FR-4 · La planéité après soudage à haute température est ≤0,1 mm/m (bien supérieure au 0,3 mm/m du FR-4). |
PCBA automobile (adapté aux vibrations en conduite), composants de précision pour équipements médicaux (évitant les distorsions de signal dues aux jeux d'assemblage) | |||
| Protection de l'environnement et conformité |
· Le matériau à âme d'aluminium est recyclable et conforme aux normes RoHS/REACH · Couche d'isolation sans halogène en option, à faible volatilité et faible EMI |
PCBA de qualité médicale (conforme à l'ISO 13485), produits d'exportation pour l'électronique grand public (respectant les exigences environnementales en Europe et en Amérique) | |||
| Avantages de la conception intégrée |
· Il peut remplacer la combinaison « substrat FR-4 + dissipateur thermique », réduisant ainsi le processus d'assemblage du PCBA de 30 % · Il prend en charge une conception intégrée avec câblage haute densité et fenêtres de dissipation thermique |
Produits électroniques grand public compacts (comme les boîtiers de charge pour écouteurs TWS), modules de commande industrielle compacts (économie d'espace d'installation) | |||
| Fiabilité et stabilité |
· Plage de température de fonctionnement : -40 à 125 °C (adaptabilité aux températures étendues) · La résistance d'isolement est ≥10¹⁰ Ω, la tension de claquage est ≥2 kV, et il présente une forte résistance aux surtensions |
Produits certifiés AEC-Q200 de qualité automobile, équipements de contrôle industriel pour environnements extrêmes (fonctionnement stable dans des conditions de températures élevées/basses et d'humidité) |
Capacités de fabrication (forme)
| Capacité de fabrication de PCB | |||||
| élément | Capacité de production | Espace minimal entre S/M et pastille, vers SMT | 0.075mm/0.1mm | Homogénéité du cuivre de plaquage | z90% |
| Nombre de couches | 1~6 | Espace min. pour la légende jusqu'au SMT | 0,2 mm/0,2 mm | Précision du motif par rapport au motif | ±3 mil (±0,075 mm) |
| Taille de production (min et max) | 250 mm x 40 mm/710 mm x 250 mm | Épaisseur du traitement de surface pour Ni/Au/Sn/OSP | 1~6 µm /0,05~0,76 µm /4~20 µm/ 1 µm | Précision du motif par rapport au trou | ±4 mil (±0,1 mm ) |
| Épaisseur de cuivre de la feuillure | 113 ~ 10z | Taille minimale du plot testé E- | 8 x 8 mil | Largeur minimale de ligne/espace | 0,045 / 0,045 |
| Épaisseur du circuit imprimé produit | 0,036~2,5 mm | Espace minimal entre les plots testés | 8 mil | Tolérance de gravure | +20 % (0,02 mm) |
| Précision de découpe automatique | 0.1mm | Tolérance minimale de dimension d'extérieur (bord extérieur vers circuit) | ±0,1 mm | Tolérance d'alignement de la couche de protection | ±6 mil (±0,1 mm) |
| Taille du trou (Min/Max/tolérance de taille de trou) | 0,075 mm/6,5 mm/±0,025 mm | Tolérance minimale de dimension d'extérieur | ±0,1 mm | Tolérance d'excès d'adhésif pour le pressage C/L | 0.1mm |
| Pourcentage minimum pour la longueur et la largeur de la fente CNC | 2:01:00 | Rayon minimum du coin arrondi du contour (coin intérieur biseauté) | 0,2 mm | Tolérance d'alignement pour le masque de soudure thermodurcissable et le masque de soudure UV | ±0.3mm |
| ratio d'aspect maximum (épaisseur/diamètre du trou) | 8:01 | Espace minimal entre doigt doré et le contour | 0.075mm | Pont minimal S/M | 0.1mm |
Questions fréquentes sur le stratifié des cartes PCB en aluminium
Q1. Quelles sont les différences entre la structure multicouche du circuit imprimé en aluminium et le circuit imprimé standard ?
A : La structure en couches de PCB à base d'aluminium utilise un noyau en aluminium et, par rapport au PCB FR4 traditionnel, offre une conductivité thermique supérieure. Cela en fait un choix idéal pour les applications nécessitant une dissipation efficace de la chaleur.
Q2. Un circuit imprimé multicouche en aluminium peut-il maintenir une haute intégrité du signal ?
A : La réponse est affirmative, à condition que la conception soit appropriée. Bien que la couche d'aluminium puisse affecter la propagation du signal, une planification raisonnable de la structure en couches, le choix des matériaux et des techniques de disposition peuvent garantir une haute intégrité du signal dans les conceptions multicouches.
Q3. Comment l'épaisseur du noyau en aluminium influence-t-elle les performances d'un circuit imprimé ?
A : Des noyaux en aluminium plus épais permettent généralement d'améliorer l'efficacité de dissipation thermique grâce à de meilleures performances de dissipation de la chaleur. Toutefois, cela augmente également le poids et peut accroître la complexité de fabrication ; l'épaisseur doit donc être équilibrée avec les autres exigences de conception.
Q4. La structure en couches de circuit imprimé en aluminium est-elle adaptée à tous les types de conceptions électroniques ?
R : Bien que les structures en couches de circuits imprimés en aluminium offrent de bonnes performances dans les applications nécessitant une forte puissance et une dissipation thermique élevée, toutes les conceptions n'ont pas besoin de ce type de solution ni ne la justifient sur le plan économique. Elles sont particulièrement avantageuses dans les scénarios où la gestion de la dissipation thermique est d'une importance critique.
Q5. Comment résoudre la différence de dilatation thermique dans la structure stratifiée des circuits imprimés en aluminium ?
R : Une sélection minutieuse des matériaux, une épaisseur appropriée des couches et une utilisation ingénieuse des vias peuvent aider à maîtriser les différences de dilatation thermique. Certaines conceptions intègrent également des structures de soulagement des contraintes afin de minimiser l'impact des cycles thermiques.
