PCB en aluminium

1. Concept de base et composition structurelle d'un circuit imprimé en aluminium

• Couche de base métalliqueLa couche de support et de dissipation thermique est généralement constituée d'un alliage d'aluminium d'une pureté supérieure à 90 % (comme les modèles 1060, 5052 et 6061). L'alliage d'aluminium 1060 présente une excellente conductivité thermique et une bonne formabilité, ce qui le rend adapté aux applications exigeant une dissipation thermique importante. L'alliage d'aluminium 5052 offre une résistance mécanique élevée et une bonne résistance à la corrosion ; il est souvent utilisé dans l'électronique automobile, notamment en environnements complexes. L'alliage d'aluminium 6061 offre un bon compromis entre résistance mécanique et conductivité thermique, ce qui le rend adapté aux circuits de précision nécessitant un usinage mécanique.
• Couche isolante et thermiquement conductrice (couche diélectrique)La couche intermédiaire, élément clé reliant le substrat métallique et la feuille de cuivre, est au cœur de la technologie des circuits imprimés en aluminium. Elle doit présenter simultanément une isolation élevée, une faible résistance thermique et une bonne adhérence. Elle est généralement composée de polymères, tels que la résine époxy et le polyimide, associés à des charges céramiques (comme l'oxyde d'aluminium et le nitrure d'aluminium). L'ajout de ces charges céramiques améliore significativement la conductivité thermique. Actuellement, la conductivité thermique des couches isolantes et conductrices des circuits imprimés en aluminium courants se situe entre 1,0 et 5,0 W/(m·K), et certains produits haut de gamme peuvent atteindre plus de 10 W/(m·K).
• Couche de circuit imprimé en feuille de cuivreLa couche fonctionnelle, qui assure la connexion électrique, est constituée d'une feuille de cuivre électrolytique ou laminée, d'une épaisseur généralement de 1 oz (35 µm), 2 oz (70 µm) ou plus, choisie en fonction des exigences de charge du circuit. La feuille de cuivre forme des motifs de circuit complexes par gravure afin de fournir des chemins de courant aux composants électroniques.

2. Caractéristiques et avantages principaux des circuits imprimés en aluminium

Dissipation thermique efficace, amélioration de la fiabilité des appareils

Bonnes performances mécaniques, résistance à la déformation et aux chocs

Excellente isolation électrique, garantissant une utilisation en toute sécurité

Simplification de la conception de la dissipation de chaleur, réduction du coût global

Protection de l'environnement et recyclabilité, en conformité avec les tendances vertes

3. Principaux types et applications des circuits imprimés en aluminium

Circuit imprimé en aluminium à résine époxy (circuit imprimé en aluminium FR-4)

Circuit imprimé en aluminium polyimide (PCB en aluminium PI)

Circuit imprimé en aluminium céramique

4. Expansion des domaines d'application des circuits imprimés en aluminium

• Champ d'éclairage LEDIl s'agit du principal domaine d'application des circuits imprimés en aluminium, notamment l'éclairage intérieur (panneaux lumineux, plafonniers), l'éclairage extérieur (éclairage public, éclairage de tunnels), l'éclairage paysager (projecteurs muraux, éclairage linéaire), etc. Les besoins en dissipation thermique des puces LED haute puissance ont favorisé l'utilisation à grande échelle des circuits imprimés en aluminium dans ce domaine, représentant plus de 60 % des parts de marché mondiales.
• Domaine de l'électronique automobileL'amélioration de l'électronique automobile (notamment le système de gestion de batterie BMS, le contrôleur moteur, le radar embarqué et les feux LED des véhicules à énergies nouvelles) impose des exigences extrêmement élevées en matière de dissipation thermique et de fiabilité des circuits. Les circuits imprimés en aluminium sont devenus le support principal de ces composants, car ils peuvent résister aux températures élevées, aux vibrations et aux autres conditions environnementales difficiles rencontrées lors de la conduite.
• Alimentation électrique et champ énergétiqueDans les équipements tels que les alimentations à découpage, les onduleurs, les bornes de recharge et les régulateurs solaires, les composants de puissance (comme les MOSFET et les IGBT) génèrent beaucoup de chaleur. Un circuit imprimé en aluminium permet de réduire efficacement la température de ces composants et d'améliorer ainsi le rendement et la stabilité de la conversion de puissance.
• Domaines industriels et médicauxLes convertisseurs de fréquence industriels, les variateurs de servomoteurs, les équipements d'imagerie médicale (tels que les scanners et les appareils d'échographie), les instruments de thérapie laser, etc., nécessitent tous des substrats de circuits imprimés à haute fiabilité et à forte dissipation thermique. C'est dans ces applications que les performances des circuits imprimés en aluminium sont pleinement exploitées.
• Domaine de l'électronique grand publicAvec le développement des téléphones mobiles 5G, des ordinateurs portables, des drones et autres appareils, toujours plus performants et fins, les problèmes de dissipation thermique locale sont devenus de plus en plus préoccupants. Les circuits imprimés en aluminium commencent à être utilisés dans les modules d'alimentation de ces appareils (comme les cartes de charge rapide pour téléphones mobiles et les cartes de commande des moteurs de drones).