Nous sommes tous entourés d'électronique. L'électronique est au cœur de la technologie moderne. Elle alimente tout, des téléphones portables aux équipements industriels. Le circuit imprimé (PCB) est essentiel à leur conception. De ce fait, les PCB constituent le centre névralgique des appareils électroniques. Aujourd'hui, dans le domaine des PCB, on parle de « circuit imprimé à cuivre épais ».
Qu'est-ce qu'un circuit imprimé à cuivre épais, précisément ? Pourquoi est-il si important aujourd'hui ? Cet article répondra à toutes ces questions. Il aborde les principes de fonctionnement des circuits imprimés à cuivre épais et vous aidera à choisir l'épaisseur de cuivre adaptée à votre application.
Qu'est-ce qu'un circuit imprimé en cuivre épais ou un circuit imprimé en cuivre lourd ?
L'épaisseur typique du cuivre sur les circuits imprimés est comprise entre 1.2 mils (35 µm) et 2.8 mils (70 µm). Un circuit imprimé est considéré comme ayant une couche de cuivre épaisse lorsque cette épaisseur dépasse 100 µm. Généralement, les circuits imprimés à couche de cuivre épaisse ont une épaisseur comprise entre 100 et 500 µm.
Cette épaisseur accrue de la couche de cuivre améliore la capacité à supporter des courants élevés. De plus, elle offre une excellente résistance aux fortes contraintes thermiques. Cependant, voici les propriétés critiques d'un circuit imprimé à couche de cuivre épaisse :
- Des couches de cuivre plus épaisses sur un circuit imprimé peuvent transporter des courants électriques plus importants.
- Les circuits imprimés à base de cuivre épais offrent une dissipation thermique améliorée. Leur conductivité thermique supérieure permet une évacuation rapide de la chaleur générée par les composants, évitant ainsi toute surchauffe.
- L'épaisseur du cuivre joue un rôle primordial dans la rigidité et la structure du circuit imprimé. Il est moins susceptible d'être endommagé mécaniquement et s'avère particulièrement utile dans des conditions difficiles, telles que des températures ou des vibrations extrêmes.
- Les circuits imprimés en cuivre épais peuvent améliorer la fiabilité de votre circuit imprimé pour deux raisons : ils offrent de meilleures connexions électriques et peuvent également contribuer à prévenir les défaillances des conducteurs.
- Un circuit imprimé à forte épaisseur de cuivre peut garantir une durée de vie plus longue lorsque tous les avantages mentionnés ci-dessus sont réunis.
Limitations des circuits imprimés en cuivre épais
Bien que les circuits imprimés en cuivre épais offrent de nombreux avantages, ils présentent néanmoins certaines limitations. Ces limitations ont un impact significatif sur les investissements liés aux volumes de production élevés.
(1) Le coût élevé constitue le principal inconvénient de l'utilisation de circuits imprimés en cuivre épais. Plus le cuivre est épais, plus la quantité de cuivre brut nécessaire à la production est importante, ce qui augmente généralement le coût de production.
(2) La conception d'un circuit imprimé à cuivre épais doit être adaptée. Il est essentiel de bien réfléchir à la configuration appropriée. Il faut notamment prendre en compte les pistes, les charges de courant et la dissipation thermique. Ces trois facteurs complexifient la conception et requièrent une expertise plus poussée.
(3) La fabrication de circuits imprimés en cuivre épais est généralement un processus complexe. Elle nécessite des étapes supplémentaires et une gravure précise.
(4) Ces circuits imprimés comportent souvent moins de couches que les circuits imprimés standard. On trouve généralement des circuits imprimés en cuivre épais, double face ou simple face.
(5) Vous constaterez que toutes les usines de circuits imprimés ne sont pas en mesure de fabriquer des circuits imprimés à cuivre épais ou à forte épaisseur de cuivre. Cela limitera donc vos sources d'approvisionnement. La difficulté à trouver une usine adaptée peut entraîner un coût de production plus élevé. UETCB peut vous aider à trouver une solution économique pour fabriquer des circuits imprimés en cuivre épais.
Large application des circuits imprimés en cuivre épais
Les circuits imprimés à cuivre épais sont très répandus dans de nombreuses applications. Voici quelques exemples courants :
Système d'alimentation
Les systèmes d'alimentation utilisent souvent des circuits imprimés en cuivre épais car ils peuvent supporter des tensions et des courants élevés. Ces circuits imprimés dissipent également la chaleur et assurent une bonne distribution de l'énergie.
Machinerie industrielle
Les machines industrielles sont souvent équipées de systèmes à haute tension. Selon leur taille, la tension varie de 220 V à 35 000 V. Des circuits imprimés en cuivre épais sont largement utilisés dans ces machines.
Véhicules lourds
Les véhicules lourds utilisent également des composants de forte puissance. Les bus électriques, les TGV, les tramways et les engins miniers en sont des exemples notables. Dans ces applications, les circuits imprimés classiques ne peuvent pas supporter une telle puissance.
Équipement militaire
Équipement militaire Les circuits imprimés à cuivre épais sont souvent soumis à des vibrations, des variations de température et des chocs. Ils sont conçus pour répondre à ces exigences et sont parfaitement adaptés aux véhicules militaires, aux équipements de communication et aux systèmes d'armement.
Équipement aérospatial
L'utilisation de circuits imprimés en cuivre épais est également très répandue dans l'industrie aérospatiale. Ils résistent aux conditions environnementales extrêmes, telles que les hautes altitudes et les températures élevées. Il convient de noter que les aéronefs subissent également de fortes vibrations. C'est pourquoi les circuits imprimés en cuivre épais sont aussi largement utilisés dans ces applications.
Véhicules électriques
L'utilisation de circuits imprimés en cuivre épais est également cruciale pour les véhicules électriques. Étant donné que ces véhicules sont entièrement alimentés à l'électricité, la chaleur représente la principale menace pour les circuits imprimés. Les circuits imprimés en cuivre épais constituent donc la solution idéale.
Comment sélectionner l'épaisseur de cuivre PCB?
Lors de la fabrication d'un circuit imprimé, l'épaisseur du métal est cruciale, surtout pour les applications haute puissance. Comme vous le savez, les circuits imprimés en cuivre épais sont souvent utilisés dans des environnements difficiles. Il est donc essentiel de choisir avec soin l'épaisseur appropriée.
Facteur n° 1 : Déterminer la capacité actuelle
La première chose à prendre en compte est la gestion des courants élevés. Il vous faut déterminer le courant maximal requis par votre conception. Imaginez un tuyau : plus son diamètre est grand, plus le débit d'eau est important. Un débit plus faible engendre une pression plus faible, et inversement.
De même, plus le courant traversant le cuivre est important, plus la chaleur générée est grande. Le choix de l'épaisseur appropriée dépend donc fortement de l'intensité du courant.
Facteur n° 2 : Résistance mécanique
Le facteur suivant à prendre en compte est la résistance du circuit imprimé. Généralement, les circuits imprimés en cuivre épais offrent une meilleure résistance mécanique. Comme vous le savez, ils sont parfaitement adaptés aux applications exigeantes et complexes, notamment en cas de contraintes mécaniques, de vibrations et de chocs. On utilise d'ailleurs des circuits imprimés en cuivre épais dans les machines et véhicules lourds.
Des couches de cuivre plus épaisses confèrent généralement une plus grande rigidité. Elles rendent également votre circuit imprimé plus résistant aux dommages.
Facteur n° 3 Nombre de couches
Un autre facteur influençant la conception d'un circuit imprimé est le nombre de couches. Un circuit imprimé multicouche est préférable pour les circuits complexes. Dans ce cas, la distribution du courant doit être soigneusement étudiée lors de la conception de chaque couche. Ces types de cartes sont souvent adaptés aux circuits imprimés en cuivre fin.
En effet, les circuits imprimés double couche sont souvent associés à des pistes en cuivre épaisses. Ce type de circuit imprimé est particulièrement adapté aux applications à courant élevé. Bien qu'il existe également des circuits imprimés à plus de couches avec des pistes en cuivre épaisses, le circuit double couche reste le plus répandu.
Facteur n° 4 Résistance de piste souhaitée
L'un des principaux avantages des circuits imprimés en cuivre épais est leur faible résistance. Comme mentionné précédemment, les pistes de cuivre sont comparables aux canalisations d'un bâtiment. Un cuivre épais garantit une faible résistance et, par conséquent, une faible dissipation de chaleur. Il est donc essentiel de prendre en compte ce facteur pour optimiser la transmission de l'énergie électrique.
Facteur n° 5 Limites de fabrication
Comme indiqué dans la section précédente, toutes les usines ne sont pas en mesure de fabriquer des circuits imprimés en cuivre épais. Il est donc crucial de connaître les capacités de production avant de finaliser la conception. Un circuit imprimé complexe et nécessitant du cuivre épais peut limiter la fabrication du produit à certaines entreprises.
Facteur n° 6 Charges thermiques
La gestion des charges thermiques est également cruciale pour les circuits imprimés à pistes de cuivre épaisses. Un cuivre plus épais offre une meilleure dissipation de la chaleur, tandis qu'un cuivre plus fin génère davantage de chaleur. C'est pourquoi les pistes de cuivre épaisses sont largement utilisées pour les composants haute puissance.
Facteur n°7 Coût
Enfin, tenez compte du coût de votre projet. Les circuits imprimés à pistes de cuivre épaisses sont plus chers que les circuits imprimés standard. Dans ce cas, les performances requises doivent être respectées tout en maîtrisant un budget précis. Bien sûr, comme vous le savez, le cuivre épais présente de nombreux avantages, mais aussi quelques inconvénients. Prenez donc toujours le temps de choisir l'épaisseur de cuivre la plus adaptée.
Tableau des tailles des circuits imprimés en cuivre épais
Les circuits imprimés en cuivre épais existent en différentes épaisseurs, mesurées en millièmes, microns ou onces (oz). Voici un tableau des tailles pour vous aider à comprendre les épaisseurs courantes utilisées dans les circuits imprimés.
| Oz | 0.5 | 1 | 1.5 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Mills | 0.671 | 1.37 | 2.06 | 2.74 | 4.11 | 5.48 | 6.85 | 8.22 | 9.59 | 10.96 | 12.33 |
| microns | 17.05 | 34.80 | 52.20 | 69.60 | 104.4 | 139.2 | 174.0 | 208.8 | 243.6 | 278.4 | 313.2 |
(1) Une épaisseur de cuivre de 1 oz est l'une des plus courantes. Elle est considérée comme l'épaisseur standard pour les circuits imprimés classiques. On la retrouve fréquemment dans l'électronique générale.
(2) Une épaisseur de cuivre de 2 oz est réputée pour l'électronique de puissance. Elle est également largement utilisée dans automobile, les appareils ménagers et d'autres industries.
(3) Une épaisseur de cuivre de 3 oz correspond à un circuit imprimé à cuivre épais. Les valeurs supérieures à ce niveau correspondent également à des circuits imprimés à cuivre épais. Ce type de circuit imprimé est utilisé dans les machines industrielles, l'aéronautique et de nombreux autres secteurs.
Résumé
Les circuits imprimés en cuivre épais sont idéaux pour trois raisons : (1) ils supportent parfaitement les courants élevés ; (2) ils dissipent efficacement la chaleur ; (3) ils offrent une résistance mécanique accrue. Les circuits imprimés en cuivre épais sont généralement disponibles en différentes épaisseurs. Pour trouver l'épaisseur adéquate, référez-vous au tableau standard.
Lors du choix d'un circuit imprimé en cuivre épais adapté, il est essentiel de vérifier deux points : quelle est la charge de courant maximale ? Votre circuit imprimé sera-t-il fréquemment soumis à des vibrations et des contraintes ? Les autres facteurs pourront être pris en compte ultérieurement.
Contactez notre service client si vous avez des questions concernant les circuits imprimés en cuivre épais. Si vous souhaitez fabriquer des circuits imprimés en cuivre épais et autres, UETCB est l'endroit pour vous.