PCB en céramique et PCB à noyau métallique

Les circuits imprimés en céramique sont plus efficaces sur le plan thermique que leurs homologues en métal. Cela signifie que la température de fonctionnement d'un circuit imprimé sera plus basse. Les circuits imprimés en aluminium, quant à eux, sont soumis à une couche diélectrique, ce qui n'est pas le cas des circuits imprimés en céramique. En outre, les circuits imprimés en céramique sont plus durables que leurs homologues en métal.

FR4 ou circuit imprimé en céramique

La principale différence entre les circuits imprimés en FR4 et les circuits imprimés en céramique est leur conductivité thermique. Les circuits imprimés en FR4 ont tendance à avoir une conductivité thermique élevée, tandis que les circuits imprimés en céramique ont tendance à avoir une faible conductivité thermique. Les circuits imprimés en céramique conviennent mieux aux applications nécessitant une conductivité thermique élevée. Cependant, ils sont plus chers.

Les circuits imprimés en FR4 présentent certains avantages par rapport aux circuits imprimés en céramique, mais ne constituent pas un concurrent solide pour ces derniers. Les circuits imprimés en céramique ont une conductivité thermique plus élevée, ce qui permet à la chaleur d'atteindre plus facilement les autres composants. Ils sont également disponibles dans une grande variété de formes et de tailles.

Le principal avantage des circuits imprimés en céramique est leur faible conductivité électrique et leur forte conductivité thermique. En outre, ils sont de meilleurs isolants, ce qui facilite l'utilisation de circuits à haute fréquence. En outre, les circuits imprimés en céramique sont plus résistants à la corrosion et à l'usure normale. Ils peuvent également être combinés avec un plastifiant ou un lubrifiant pour créer un rideau souple et réutilisable. Un autre avantage clé des circuits imprimés en céramique est leur capacité élevée de transmission de la chaleur. Cela leur permet de disperser la chaleur sur l'ensemble du circuit imprimé. En revanche, les cartes en FR4 dépendent largement de gadgets de refroidissement et de structures métalliques pour atteindre la conductivité thermique souhaitée.

En outre, le FR4 a une conductivité thermique relativement faible. Par rapport aux matériaux céramiques, le FR4 n'est que quelques fois plus conducteur. Par exemple, l'oxyde d'aluminium et le carbure de silicium sont 100 fois plus thermoconducteurs que le FR4, tandis que l'oxyde de béryllium et le nitrure de bore ont la conductivité thermique la plus élevée.

LTTC vs pcb à noyau métallique

Un circuit imprimé en céramique, également connu sous le nom de circuit imprimé en céramique cuite à basse température (LTTC), est un type de circuit imprimé spécialement conçu pour les basses températures. Son processus de fabrication est différent de celui d'un circuit imprimé à noyau métallique. Dans le cas du LTTC, le circuit imprimé est composé d'une substance adhésive, de verre cristallin et de pâte d'or, et il est cuit à une température inférieure à 900 degrés Celsius dans un four à gaz.

Les circuits imprimés à âme métallique sont également plus efficaces pour dissiper la chaleur, ce qui leur permet d'être utilisés pour des applications à haute température. Pour ce faire, ils utilisent des matériaux diélectriques thermoconducteurs, qui agissent comme un pont thermique pour transférer la chaleur du noyau à la plaque. Toutefois, si vous utilisez une carte FR4, vous devrez utiliser un dissipateur thermique topique.

Outre leur capacité supérieure de dissipation de la chaleur et de dilatation thermique, les circuits imprimés à âme métallique se caractérisent également par une densité de puissance plus élevée, un meilleur blindage électromagnétique et un couplage capacitif amélioré. Ces avantages en font un meilleur choix pour les circuits électroniques qui doivent être refroidis.

FR4

La conductivité thermique des circuits imprimés en céramique est beaucoup plus élevée que celle des circuits imprimés à âme métallique, ce qui peut expliquer leur prix plus élevé. Contrairement aux circuits imprimés à noyau métallique, les circuits imprimés en céramique ne nécessitent pas de perçage et de dépôt pour dissiper la chaleur. La différence entre ces deux types de cartes réside dans le type de masque de soudure utilisé. Les circuits imprimés en céramique ont généralement des couleurs sombres, tandis que les circuits imprimés à noyau métallique ont un masque de soudure presque blanc.

Les circuits imprimés en céramique ont une conductivité thermique plus élevée que le FR4, matériau le plus couramment utilisé pour la production de masse de circuits imprimés. Cependant, les matériaux FR4 ont une conductivité thermique relativement faible, ce qui les rend moins adaptés aux applications nécessitant des cycles de température ou des températures élevées. En outre, les cartes en céramique ont tendance à se dilater plus rapidement une fois que la température du substrat atteint la température de transition vitreuse. Les matériaux Rogers, en revanche, ont des températures de transition vitreuse élevées et une expansion volumétrique stable sur une large plage de températures.

Les circuits imprimés à âme métallique sont fabriqués à partir d'aluminium ou de cuivre. Ils ont un noyau métallique au lieu de FR4 et une fine couche de cuivre. Ce type de circuit imprimé peut être utilisé pour refroidir plusieurs DEL et devient de plus en plus courant dans les applications d'éclairage. Les circuits imprimés à noyau métallique présentent certaines restrictions en matière de conception, mais ils sont plus faciles à fabriquer.

Les circuits imprimés à âme métallique présentent une dissipation thermique, une stabilité dimensionnelle et une conductivité électrique supérieures. Ils peuvent également offrir une densité de puissance, un blindage électromagnétique et un couplage capacitif améliorés. Par rapport aux circuits imprimés en céramique, les circuits imprimés à âme métallique sont moins coûteux. Ils sont souvent utilisés dans les équipements électriques de communication et les éclairages LED.