Les PCB à plaques de renfort métalliques deviennent de plus en plus importants dans les circuits flexibles (FPC) conception, en particulier pour les produits électroniques nécessitant une résistance mécanique accrue, assemblage stable, et une durée de vie plus longue. En ajoutant des raidisseurs métalliques localisés, la déformation pendant le pliage peut être efficacement évitée, fiabilité de la soudure améliorée, et planéité du connecteur optimisée.
Actuellement, des fournisseurs de haute qualité tels que Jingyang Electronics proposent des renforts métalliques rentables Fabrication de PCB services, avec des prix typiques allant de $0.12 à $0.35 par pièce, selon le type de matériau, épaisseur, et volume de production.
Si vous développez des appareils portables, écrans flexibles, ou électronique automobile, comprendre la structure et la sélection des PCB à plaques de renfort métalliques améliorera considérablement la fiabilité de votre produit.
1. Introduction au PCB à plaques de renfort métalliques
Un PCB à plaque de renfort métallique intègre un substrat PCB traditionnel (généralement FR-4) avec une couche métallique comme l'aluminium ou l'acier inoxydable. Cette structure améliore la résistance mécanique, protège les composants des impacts et des vibrations, et améliore la fiabilité globale des appareils électroniques, des smartphones et ordinateurs portables aux systèmes automobiles et aérospatiaux..
2. Principe de fonctionnement
Un PCB à plaque de renfort métallique combine la transmission du signal électrique et un support mécanique:
Transmission des signaux:
Les traces de cuivre sur le PCB agissent comme des chemins électriques pour les données et l'alimentation entre les composants.. Les matériaux isolants comme le FR-4 empêchent les courts-circuits et les interférences, garantissant des performances stables même dans les applications haute fréquence ou haute puissance.
Assistance mécanique:
La couche métallique sert de colonne vertébrale structurelle, absorber et répartir le stress externe causé par les chutes, chocs, ou des vibrations. Cela empêche la flexion ou la fissuration des circuits imprimés et protège les joints de soudure et les composants..
3. Matériaux de renfort métalliques courants
Cuivre:
Offre une excellente conductivité électrique et thermique, idéal pour les appareils haute vitesse et haute puissance tels que les GPU et les serveurs. Cependant, c'est coûteux et sujet à l'oxydation.
Aluminium:
Léger et résistant à la corrosion, adapté aux appareils portables comme les smartphones et les tablettes. Fournit des performances thermiques décentes mais une conductivité électrique inférieure à celle du cuivre.
Acier inoxydable:
Extrêmement solide et résistant à la corrosion, idéal pour les environnements difficiles tels que l'électronique industrielle ou marine. Cependant, c'est plus lourd et plus difficile à traiter.
4. Avantages clés
Résistance mécanique améliorée:
La couche métallique améliore la durabilité et la résistance aux chutes, réduisant la fissuration des circuits imprimés et la défaillance des joints de soudure jusqu'à 30% aux tests de durabilité.
Dissipation thermique améliorée:
Les métaux comme le cuivre et l'aluminium évacuent efficacement la chaleur des composants, réduisant les températures de fonctionnement de 5 à 10 °C et prolongeant la durée de vie des composants.
Blindage électromagnétique:
La plaque métallique agit comme un bouclier EMI, protéger les signaux sensibles en médecine, communication, et les équipements aérospatiaux contre les interférences.
5. Applications typiques
Téléphones intelligents & Comprimés:
Assurer la rigidité, gestion de la chaleur, et protection EMI pour les appareils compacts, des conceptions performantes.
Électronique automobile:
Utilisé dans les calculateurs, ADAS, et systèmes d'infodivertissement pour garantir la fiabilité sous vibration, chaleur, et conditions EMI.
Aérospatial:
Utiliser des alliages légers comme l'aluminium ou le titane pour la stabilité mécanique, fiabilité du signal, et résistance aux radiations dans des environnements extrêmes.
6. Processus de fabrication de PCB à plaques de renfort métalliques
La fabrication de PCB à plaques de renfort métalliques implique plusieurs étapes précises et interdépendantes pour garantir l'intégrité mécanique et la fiabilité électrique..
Préparation du matériel
Substrats de haute qualité tels que FR-4 et couches métalliques (aluminium, cuivre, ou en acier inoxydable) sont sélectionnés en fonction de la conductivité, performances thermiques, et résistance mécanique, puis découpé en panneaux de tailles appropriées pour la production.
Forage
Les perceuses CNC créent des trous précis pour le montage des vias et des composants. La précision est cruciale pour maintenir l'intégrité du signal et prévenir les défauts structurels, en particulier dans les conceptions haute densité.
Électroplaste
Une fine couche de cuivre est déposée par galvanoplastie sur les parois des trous et les traces pour améliorer la conductivité et la résistance à la corrosion.. Dans les applications de haute fiabilité, du nickel ou de l'or peuvent être ajoutés pour une qualité de contact supérieure.
Laminage
Le substrat PCB et la plaque de renfort métallique sont collés à l'aide d'adhésifs ou de préimprégnés sous haute température et pression.. Un laminage approprié garantit la stabilité structurelle et empêche le délaminage pendant l'utilisation.
Imagerie et gravure
La résine photosensible et les photomasques définissent le motif du circuit. Après exposition et développement aux UV, le cuivre indésirable est éliminé, former des traces conductrices précises.
Masque de soudure & Finition de surface
Un masque de soudure protège les circuits en cuivre, tout en finissant comme HASL, Accepter, ou OSP améliore la résistance à l'oxydation et la soudabilité.
Assemblage des composants & Essai
Les composants sont montés via des méthodes SMT ou traversantes. Les cartes finales sont soumises à des tests électriques et mécaniques pour garantir leur fonctionnalité., fiabilité, et endurance mécanique.
7. Considérations de conception pour les PCB à plaques de renfort métalliques
Dimensions & Forme
Le PCB doit s’adapter précisément à la structure de l’appareil. Electronique compacte, such as smartphones or wearables, often use customized or curved shapes to optimize internal space.
Épaisseur
Metal layer thickness depends on mechanical needs—industrial devices may require 1–2 mm stainless steel, while portable electronics favor 0.5–1 mm aluminum for reduced weight. Substrate thickness also affects rigidity, coût, and signal performance, so balance is key.
Optimisation de la mise en page
Heat-generating components should be placed close to the metal layer for efficient heat transfer. Sensitive or high-frequency parts should be isolated or shielded to minimize EMI. Ground planes and optimized trace routing enhance both electromagnetic compatibility and signal integrity.