Lorsque les exigences de dissipation thermique d’un système sont très élevées, utiliser unPCB à dos en aluminiumest une solution très efficace. Ce type de conception est capable de mieux transférer l’énergie thermique loin des composants de votre conception, contrôlant ainsi la température de votre projet. Il est généralement environ dix fois plus efficace pour extraire l’énergie thermique des composants de circuit que l’équivalent en carte à support en fibre de verre. Ce niveau de dissipation thermique nettement plus élevé permet de mettre en œuvre des conceptions de puissance et de densité supérieures.
De plus, les circuits imprimés à support en aluminium trouvent des applications dans des domaines à forte puissance et à forte dissipation thermique. Initialement destinés à être utilisés dans des alimentations à découpage de forte puissance, ils sont devenus très populaires dans les applications à LED. Des exemples d’applications à LED incluent les feux de signalisation, l’éclairage général et l’éclairage automobile. L’utilisation d’une conception à support en aluminium (Circuits imprimés à LED) permet une plus grande densité de LED dans la conception du circuit et que les LED montées soient alimentées à des courants plus élevés tout en restant dans les tolérances de température. L’utilisation d’une conception avec support en aluminium peut permettre aux concepteurs de réduire la marge de sécurité utilisée avec les LED de puissance et de sous-dimensionner ces LED moins que ce ne serait le cas avec une conception de PCB conventionnelle. Comme pour tous les composants, plus la température de fonctionnement des LED dans une conception est basse, plus on peut s’attendre à ce que ces LED fonctionnent longtemps avant de tomber en panne.
Parmi les autres applications des circuits imprimés à support en aluminium figurent les circuits à fort courant, les alimentations électriques, les contrôleurs de moteurs et les applications automobiles. Les circuits imprimés à support en aluminium constituent la solution idéale de dissipation thermique pour tout design utilisant des circuits intégrés de puissance montés en surface. De plus, ils peuvent éliminer le besoin de ventilation forcée et de dissipateurs thermiques, ce qui réduit finalement le coût de conception. En substance, tout design pouvant être amélioré par une conductivité thermique plus élevée et un meilleur contrôle de la température est une application potentielle pour un circuit imprimé à support en aluminium.
Alors que les circuits imprimés traditionnels utilisent des substrats en fibre de verre (FR4 est le substrat standard utilisé par les fabricants de circuits imprimés), les circuits imprimés à dos en aluminium sont composés d’un support en aluminium, d’une couche diélectrique à haute conductivité thermique et d’une couche de circuit standard. La couche de circuit est essentiellement un circuit imprimé mince qui a été lié au support en aluminium. En tant que telle, la couche de circuit peut être aussi complexe que celles montées sur un support en fibre de verre traditionnel.
Bien qu’il soit beaucoup plus courant de voir des conceptions simple face, il est également possible que des conceptions à support en aluminium soient double face, avec une couche de circuit fixée de chaque côté d’un support en aluminium au moyen d’une couche diélectrique hautement conductrice thermiquement. Ces conceptions double face peuvent ensuite être interconnectées au moyen de trous métallisés. Quelle que soit la configuration, le support en aluminium offre un excellent chemin thermique vers l’environnement ambiant ou vers tout dissipateur thermique fixé. Une fois encore, améliorer la conduction thermique à partir des composants de puissance est le meilleur moyen d’assurer la fiabilité de votre conception, et les circuits imprimés à support en aluminium offrent une excellente solution à ce problème.
La couche de vernis épargne de la partie circuit de la carte peut être réalisée dans un certain nombre de couleurs différentes, comme dans les conceptions de PCB traditionnelles. Cela dit, dans les conceptions à LED, la couche de vernis épargne est généralement blanche. Un vernis épargne blanc permet un niveau plus élevé de réflexion de la lumière provenant de la matrice de LED associée et produit une conception plus efficace. Le vernis épargne est également souvent réalisé en noir dans les conceptions de puissance afin de mieux dissiper la chaleur.
Les conceptions de circuits imprimés à support en aluminium sont également très stables mécaniquement et se prêtent à une utilisation dans des applications qui exigent un niveau élevé de stabilité mécanique ou qui sont soumises à de fortes contraintes mécaniques. De plus, elles sont moins sujettes à la dilatation thermique par rapport aux constructions à base de fibre de verre. Si votre conception n’exige pas de niveaux élevés de conduction thermique, mais que la carte sera soumise à de fortes contraintes mécaniques ou présente des tolérances dimensionnelles très strictes et sera exposée à une grande quantité de chaleur, l’utilisation d’une conception à support en aluminium peut être justifiée.
Enfin, l’aluminium n’est pas le seul matériau métallique disponible pour le support. Le cuivre et les alliages de cuivre, bien que moins répandus en raison de leur coût généralement plus élevé, sont également utilisés comme matériaux de support. Le cuivre et les alliages de cuivre offrent un niveau de performance encore supérieur à celui de l’aluminium en matière de dissipation thermique. Ainsi, si une conception standard avec support en aluminium ne répond pas aux exigences de dissipation thermique d’un projet, l’utilisation du cuivre peut être envisagée comme prochaine étape pour résoudre le problème.
En conclusion, l’utilisation d’une solution à support en aluminium peut grandement contribuer à augmenter la fiabilité et la durée de vie d’un projet grâce au contrôle de la température et aux faibles taux de défaillance des composants qui en résultent. En plus d’excellentes caractéristiques de contrôle de la température, les conceptions en aluminium offrent également un haut niveau de stabilité mécanique et un faible niveau de dilatation thermique. Lorsquecircuits imprimés (PCB) sur support standard en fibre de verre (FR-4)ne peuvent pas satisfaire aux exigences de dissipation thermique et de densité de votre conception, les circuits imprimés à dos en aluminium peuvent apporter la solution.
