Les cartes de circuits imprimés sont de différents types, utilisant des matériaux distincts en fonction de leur utilisation et de leurs performances. L'aluminium et la fibre de verre (FR4) sont également deux des matériaux de PCB que les fabricants utilisent pour concevoir les circuits imprimés selon les exigences du client.
Cependant, il est important de noter que ces deux matériaux diffèrent l'un de l'autre à plusieurs égards, tels que les éléments, le prix, la fabrication, le travail et l'application. Ainsi, si vous recherchez des PCB pour votre application, il est important de tenir compte des différences entre les matériaux pour faire le choix approprié et souhaitable, car la qualité et les performances sont les plus importantes.
Cet article met en évidence les différences entre Carte d'aluminium et PCB FR4 pour vous permettre de les distinguer facilement. Nous différencierons ces matériaux PCB en fonction de leurs performances, de leur niveau de protection, de leur matériau, de leur utilisation et de leurs prix pour vous donner un bref aperçu de ce dont vous avez besoin.
Commençons.
- Nature du matériel :
Si vous recherchez un matériau à noyau métallique, l'aluminium peut être le meilleur choix. Sa couche principale est constituée d'un noyau en aluminium infusé de fibre de verre. Le revêtement métallique contient une couche thermique pour dissiper l'énergie thermique générée afin de protéger le circuit imprimé contre l'échauffement. Il refroidit les composants électriques, améliorant leurs performances.
Les PCB FR4 sont composés de fibre de verre tissée et de résine époxy avec une feuille de cuivre sur un côté. FR est la forme abrégée de Flame Retardant, un matériau halogéné utilisé comme couche non conductrice avec une forte adhérence au cuivre. Ils servent de couche de laminage auto-extinguible.
- La conductivité thermique
Si vous voulez PCB pour éclairage LED, l'aluminium est l'option préférable, car il sert de substrat conducteur. Il permet le passage du courant, contrairement au FR4 qui est un matériau en fibre de verre non conducteur. Les circuits imprimés pour l'éclairage LED nécessitent un transfert électrique entre les composants pour générer de la chaleur, garantissant ainsi des performances améliorées. Les PCB FR4 ne permettent pas une génération de chaleur excessive, de sorte que la conductivité thermique des PCB en aluminium est meilleure que celle des PCB FR4.
- Valeurs CTR
La valeur CTR ou coefficient de dilatation thermique des PCB FR4 est supérieure à celle des PCB en aluminium : 50 × 106 cm/cm-C de PCB en aluminium et 110*106 cm/cm-C de feuille FR4 plus 17*106 cm/cm-C de cuivre. La valeur de dilatation thermique de la feuille FR4 et du cuivre s'ajoute pour augmenter le coefficient de dilatation thermique des PCB FR4, et la différence entre eux montre la fiabilité. Cela implique que le substrat peut facilement se dilater lors d'une exposition à la chaleur et altérer le câblage en cuivre. Cela peut également provoquer une rupture de trou métallique sur les PCB, entraînant des effets néfastes. Cependant, la dilatation thermique des PCB en aluminium fait qu'il y a moins de différence entre celle-ci et la dilatation du cuivre, ce qui signifie que les PCB sont qualitatifs et fiables. Ainsi, les PCB en aluminium sont préférables si vous souhaitez des valeurs CTR faibles pour vos applications.
- Couches de stratification
En termes de couches, PCB en aluminium sont stricts de trois couches, contrairement PCB FR4, qui peut être à une, deux ou plusieurs couches. Les trois couches de stratification des PCB en aluminium intègrent un substrat en aluminium, une couche conductrice en cuivre et une couche diélectrique, ce qui en fait une option appropriée pour les applications exposées à des températures thermiques élevées.
- Résistance mécanique et rigidité
La résistance mécanique et la rigidité de PCB en aluminium sont supérieurs à FR4 en raison de la base à âme métallique. Les circuits imprimés en aluminium sont une meilleure alternative pour les applications nécessitant des circuits imprimés volumineux et volumineux pour accueillir plusieurs composants électriques. La couche de substrat en aluminium dans les PCB fournit une résistance excessive aux composants.
- Fabrication
Le processus de fabrication des PCB en aluminium est différent des PCB FR4. Les fabricants conçoivent FR4 PCB comme isolant électrique. Le matériau en fibre de verre est pris en sandwich entre deux couches de feuille de cuivre en haut et en bas. Le matériau PCB Aluminium permet deux types de perçage PTH dans le PCB : avec une perceuse et une machine à gong. Cependant, le perçage de trous avec une perceuse fournit des résultats lisses et précis, contrairement aux machines à gong, ce qui ajoute plus d'argent au coût de fabrication. Pourtant, l'avantage est que les PCB métalliques en aluminium ne nécessitent que quelques trous de montage que le perçage approprié.
Cependant, les PCB FR4 et les PCB en aluminium monocouche ne nécessitent pas de galvanoplastie. Les PCB en aluminium nécessitent également un dissipateur thermique supplémentaire pour laisser passer le courant à travers les composants sans choc ni inconvénient. Pourtant, la base de la couche diélectrique dans les PCB en aluminium permet à la chaleur de se dissiper et empêche l'appareil de chauffer. Ainsi, lorsque les fabricants souhaitent incorporer des effets de refroidissement dans des applications telles que les LED ou les appareils électriques, ils utilisent un alliage d'aluminium. Cependant, la fibre de verre infusée de résine époxy est utilisée dans les appareils nécessitant une couche isolante légère, servant d'auto-extincteur dans les machines industrielles.
- Épaisseur
Le seul aspect où les PCB FR4 surpassent les PCB en aluminium est l'épaisseur de la carte. Les PCB FR4 offrent des cartes de circuits imprimés épaisses variant en raison de plusieurs couches de stratification. Pourtant, les PCB en aluminium ont des plages d'épaisseur relativement faibles, généralement en raison de l'épaisseur de la couche diélectrique ou métallique de support. Plus de crédit revient à la plaque de sauvegarde, car l'élément le plus épais des PCB en aluminium est la plaque de support pour une dissipation thermique supplémentaire.
En comparant les capacités de dissipation thermique des PCB, on constate que cette capacité est directement liée aux dimensions de la couche isolante. Si l'épaisseur de la couche isolante est inférieure, cela réduit la conductivité thermique et la capacité de dissipation thermique. Cependant, la puissance de dissipation thermique et l'épaisseur du PCB sont indirectement proportionnelles à la résistance de tension. Si le PCB en aluminium est mince, il aura une faible résistance à la tension.
- Espace dimensionnel :
Les PCB en aluminium intègrent une liaison par fil pour connecter les pistes électriques sur les cartes, en remplacement des dissipateurs thermiques. Il est à noter car cela réduit l'espace sur la carte de circuit imprimé, faisant de la place pour plus de composants ou de transistors électriques. De plus, ils contiennent des substrats métalliques, il n'est donc plus nécessaire d'utiliser du caoutchouc, du mica ou d'autres isolants similaires qui sont généralement montés sur la surface du PCB. Ainsi, cela libère également de l'espace sur le circuit imprimé.
Alors que les PCB FR4 fins prennent moins de place dans les appareils et peuvent facilement être infusés dans des applications de petite taille. Ainsi, si vous manquez d'espace, vous pouvez envisager un matériau en fibre de verre qui économise de l'espace et constitue une solution de PCB plus légère pour votre équipement électronique.
- Costs
Les PCB FR4 sont moins chers que les PCB en aluminium pour plusieurs raisons et sont plus adaptés à plusieurs applications par rapport aux autres matériaux PCB. Le métal en aluminium coûte plus cher que le matériau en fibre de verre tissé. Le fraisage chimique supplémentaire et les couches de résistance sur les PCB en aluminium le rendent plus cher. Les PCB en aluminium sont plus épais que les PCB FR4, ce qui implique plus de matériel et un montage supplémentaire de composants électriques. Pourtant, avec le prix vient la performance; Les PCB en aluminium sont chers mais offrent des performances haut de gamme dans les applications industrielles. Si vous utilisez des PCB FR4, vous devez ajouter le coût du dissipateur thermique externe pour réduire les points chauds thermiques qui peuvent endommager l'appareil s'il est exposé à des températures élevées.
- Utilisation
L'utilisation des PCB FR4 est supérieure à celle des PCB en aluminium. Pourtant, les PCB en aluminium sont principalement utilisés dans les applications industrielles LED. Les fabricants préfèrent les PCB en aluminium dans les applications d'éclairage LED en raison de leur conductivité thermique et de leur capacité de dissipation thermique plus élevées. Sa couche diélectrique rend également ce matériau PCB efficace, garantissant des performances d'éclairage LED à haute luminosité. Les fabricants utilisent des PCB FR4 dans l'interconnecteur haute densité ou des PCB HDi en raison de leurs performances maîtrisées.
Bottom Line:
Ainsi, les PCB en aluminium et les PCB FR4 présentent des différences excessives dans presque tous les aspects, allant de la fabrication, des composants de montage, du niveau de résistance, de la fiabilité, de l'épaisseur, de l'utilisation, etc. Ces différences permettent aux fabricants d'utiliser ces deux matériaux en fonction de la demande des consommateurs. S'ils veulent concevoir des PCB pour l'éclairage LED ou des appareils électriques sujets à des températures ou à des courants élevés, ils préfèrent les PCB en aluminium. Pourtant, ils utilisent un matériau de qualité FR4 pour les PCB conçus pour améliorer les performances d'autres applications exposées à un courant faible ou à une basse tension.
De plus, cet article souligne que les PCB FR4 sont le meilleur choix si vous voulez des PCB d'épaisseurs variables. Pourtant, si vous recherchez des PCB avec de puissants boucliers électromagnétiques et une conductivité thermique pour la dissipation thermique, choisissez les PCB en aluminium. Néanmoins, le coût n'a pas d'importance à moins que les PCB offrent des performances haut de gamme, fiables et qualitatives avec une protection avancée.
Mais, si votre budget est serré, vous pouvez personnaliser les composants et les matériaux de votre PCB en fonction du prix que vous pouvez vous permettre. Comme la qualité passe avant tout, mais une expérience incroyable à des prix abordables est un régal.
Ici, vient la nécessité de choisir des fabricants expérimentés qui peuvent répondre efficacement à vos besoins. Ainsi, en plus de sélectionner le matériau PCB adapté à vos appareils, il est également crucial de choisir des fabricants fiables qui livrent des produits de qualité dans les délais.
J'espère que cet article vous aidera à décider ce qui vous convient le mieux : PCB en aluminium ou PCB FR4.
