Carte aluminium pour éclairage LED : guide de conception
Pourquoi les LED vont sur de l’aluminium, comment router la carte pour que la chaleur la quitte vraiment et ce qu’il faut indiquer à votre fabricant.
Pourquoi les LED ont besoin d’une carte aluminium
Une LED ne transforme qu’une partie de sa puissance en lumière ; le reste devient de la chaleur. Plus la jonction de la LED est chaude, plus le flux lumineux baisse et plus la durée de vie diminue. Sur du FR4, dont la conductivité thermique n’est que d’environ 0,3 W/m·K, la chaleur reste là où elle est produite. Une carte aluminium (IMS) la conduit à travers un fin diélectrique jusqu’à la base aluminium, puis vers un dissipateur ou un boîtier.
Comment la carte est construite
Une carte IMS comporte trois couches : un circuit cuivre, un fin diélectrique thermiquement conducteur mais électriquement isolant, et une base aluminium massive. Le diélectrique fait typiquement 75 à 150 µm d’épaisseur, avec une conductivité thermique d’environ 1 à 8 W/m·K selon la qualité ; la base aluminium fait couramment 1,0 à 2,0 mm. Il y a normalement une seule couche de cuivre et aucun trou métallisé. Les détails figurent sur la page PCB IMS aluminium.
Règles de conception
- Pastille thermique : reliez la pastille thermique de la LED à une généreuse surface de cuivre ; elle répartit la chaleur vers le diélectrique.
- Épaisseur de cuivre : 35 µm est le choix habituel ; prenez 70 µm si le courant est élevé ou si les pistes doivent rester étroites. Voir largeur de piste et courant.
- Répartissez les LED : ne concentrez pas toutes les sources de chaleur dans un coin ; une implantation régulière maintient la température basse.
- Routage simple couche : quand des pistes doivent se croiser, utilisez des liaisons à zéro ohm ou des cavaliers plutôt qu’une seconde couche.
- Trous : uniquement des trous de fixation non métallisés ; un trou métallisé court-circuiterait l’aluminium. Éloignez le cuivre des trous et du bord de la carte d’une distance adaptée à la tension de service.
- Vernis blanc : il réfléchit la lumière et reste un choix courant pour les cartes LED ; la sérigraphie doit alors être noire (voir vernis épargne et sérigraphie).
- Contour : les cartes aluminium sont séparées presque exclusivement par détourage, pas par V-cut.
Montage
La carte ne joue son rôle de chemin thermique que si elle repose à plat sur le dissipateur ou le boîtier avec un bon contact thermique ; utilisez un matériau d’interface thermique (pâte ou pad thermique) et évitez les lames d’air. La base aluminium est souvent reliée à la masse ou au châssis : le diélectrique doit donc tenir la tension — les cartes IMS de PCB-ELECTRA subissent en plus un test de tenue diélectrique (voir test électrique et AOI).
Ce qu’il faut préciser à la commande
Épaisseur de la base, conductivité thermique du diélectrique, épaisseur de cuivre, couleur du vernis et de la sérigraphie, et le contour. La dimension maximale est de 390 × 520 mm. Pour choisir entre FR4 et aluminium, lisez FR4 ou aluminium. Configurez votre carte dans le calculateur de prix ou contactez-nous.
Questions fréquentes
Une carte aluminium peut-elle avoir deux couches de cuivre ?
Non. Nos cartes aluminium (IMS) ont une couche de cuivre sur la base en aluminium.
Pourquoi teste-t-on l'isolement des cartes aluminium ?
Le diélectrique mince entre le cuivre et l’aluminium doit supporter la tension de l’application ; nous réalisons donc un test hi-pot sur ces cartes.
Quelle finition reçoivent les cartes aluminium ?
Le HASL sans plomb, comme nos autres cartes.
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