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El material de la placa de circuito fr4 es un material compuesto de fibra de vidrio y resina epoxi, también conocido como resina epoxi impregnada de tela de fibra de vidrio. Por lo general, la proporción de fibra de vidrio a resina epoxi es de 1: 2. sus ventajas incluyen buena resistencia al calor, propiedades de aislamiento eléctrico estables y alta resistencia mecánica, lo que la hace ampliamente utilizada en varios equipos electrónicos. El Cte (coeficiente de expansión térmica) es el grado en el que el material se expande en respuesta a un cambio de temperatura, generalmente expresado en ppm / ° c (en milésimas de milésima parte por centígrado). el valor del Cte del FR - 4 es de aproximadamente 15 a 19 ppm / gradoscelsius, adecuado para la mayoría de las necesidades de encapsulamiento orgánico. A medida que aumenta la demanda de encapsulamiento de bajo CE en la industria, el CTE de FR - 4 está sujeto a una revisión más estricta.
El Cte es esencial para el rendimiento del pcb, especialmente cuando se experimenta un ciclo térmico, ya que el desajuste del Cte entre diferentes materiales provoca tensiones que conducen a fallas mecánicas. Específicamente, cuando el FR - 4 se une a otros materiales, como el cobre, los cambios de temperatura pueden provocar grietas o descamación en la interfaz debido a las diferentes tasas de expansión de cada material. Para garantizar la fiabilidad del diseño, es necesario considerar con precisión el CTE horizontal y vertical del material FR - 4 (ctex, ctey, ctez).
El proceso de fabricación de la placa de circuito fr4 se puede resumir en los siguientes pasos.
1. preparación de tela de fibra de vidrio: la fibra de vidrio se conecta a través de un telar para formar tela de fibra de vidrio.
2. procesamiento en bruto: coloque la tela de fibra de vidrio preparada en un molde grande, agregue resina epoxi y solidifique y forme con tecnología de prensado en caliente.
3. mecanizado de precisión: la tela de fibra de vidrio pretratada produce varias especificaciones y modelos de placas de circuito fr4 después de la perforación, el recubrimiento de cobre y el procesamiento de inspección.
El FR - 4 es un sustrato comúnmente utilizado en placas de circuito impreso (pcb), y su coeficiente de expansión térmica (cte) es importante en varias aplicaciones de la industria electrónica.
1. Manejo térmico y estabilidad dimensional
El Cte del material FR - 4 suele estar dentro del rango de 50 - 70x10 ~ - 6 / ° c, lo que representa su estabilidad dimensional durante el cambio de temperatura. Cuando el dispositivo electrónico funciona, la generación de calor puede causar expansión o contracción del material, y el CTE excesivo puede causar deformación de la placa de circuito y afectar la fiabilidad. Los diseñadores deben considerar el impacto del Cte para garantizar el buen funcionamiento de la placa de circuito en diversas condiciones de funcionamiento.
2. fiabilidad de la soldadura
Durante el proceso de soldadura, la placa de circuito experimenta un rápido ciclo térmico, y el repentino aumento y descenso de la temperatura puede causar una mala exposición a la soldadura y un posterior fracaso de la conexión. La selección de materiales Cte adecuados puede reducir la tensión térmica y garantizar la resistencia y fiabilidad de las juntas de soldadura. Esto es particularmente importante para el montaje de alta densidad y la miniaturización de equipos electrónicos.
3. importancia de aplicar a los circuitos de alta frecuencia
Los circuitos de alta frecuencia tienen requisitos estrictos para las propiedades dieléctrico y las características de expansión térmica de los materiales. En aplicaciones de alta frecuencia, el FR - 4 puede causar retraso y distorsión de la señal si el material se elige incorrectamente. Un Cte adecuado para mantener una buena integridad de la señal de la placa de circuito a la frecuencia de funcionamiento es uno de los factores clave en el diseño de circuitos de alta frecuencia.
4. consideraciones de costo - beneficio
En comparación con otros materiales (como cerámica, ptfe, etc.), el FR - 4 es una opción de bajo costo y propiedades relativamente estables. Desde el punto de vista coste - beneficio, el FR - 4 proporciona un alto grado de economía en la producción, al tiempo que cumple con los requisitos básicos del cte. Esta ventaja de costo / rendimiento convierte al FR - 4 en el material dominante en varios campos, especialmente en productos electrónicos de consumo.
La placa de aluminio es una placa de cobre cubierta a base de metal con buena función de disipación de calor. En general, un solo panel está compuesto por una estructura de tres capas, a saber, una capa de circuito (lámina de cobre), una capa aislante y un sustrato metálico. Algunos diseños utilizados en la gama alta también son placas de doble cara, con estructuras de capas de circuito, capas aislantes, bases de aluminio, capas aislantes y capas de circuito. Pocas aplicaciones son las multicapa, que se pueden hacer mediante la Unión de las multicapa ordinarias con el aislamiento y la placa de aluminio.
La diferencia entre el FR - 4 y la placa de aluminio
1. rendimiento
La comparación de las corrientes de los cables (cables de cobre) y fusibles en diferentes materiales del sustrato, desde el punto de vista de la comparación entre la placa de aluminio y la placa FR - 4, la conductividad eléctrica ha mejorado significativamente debido a la Alta disipación de calor del sustrato metálico, lo que indica las altas características de disipación de calor de La placa de aluminio desde otro ángulo. La disipación de calor del sustrato de aluminio está relacionada con el espesor de la capa aislante y la conductividad térmica. Cuanto más delgada sea la capa aislante, mayor será la conductividad térmica de la placa de aluminio (pero menor será la resistencia a la presión).
2. procesabilidad
La placa de aluminio tiene una alta resistencia mecánica y resistencia, que es mejor que la placa FR - 4. Para ello, se pueden hacer grandes áreas de placas impresas en placas de aluminio, donde se pueden instalar grandes componentes.
3. rendimiento del blindaje electromagnético
Para garantizar el rendimiento del circuito, algunos componentes de los productos electrónicos necesitan evitar la radiación y la interferencia de las ondas electromagnéticas. La placa de aluminio se puede utilizar como una placa blindada para proteger las ondas electromagnéticas.
4. coeficiente de expansión térmica
Debido a la expansión térmica general del FR - 4, especialmente el grosor de la placa, afectará la calidad de los agujeros metálicos y el alambre. La razón principal es que el coeficiente de expansión térmica del cobre en la materia prima es de 17 * 106cm / CM - C en espesor, y la tasa de expansión térmica de la placa FR - 4 es de 110 * 106cm / CM 2, con diferencias significativas, propensas a la expansión del sustrato térmico, cambios en los cables de cobre y daños a la fiabilidad del producto por la ruptura de agujeros metálicos. El coeficiente de expansión térmica de la placa de aluminio es de 50 × 106 CM / CM - c, que es menor que la de la placa FR - 4 ordinaria y está cerca de la tasa de expansión térmica de la lámina de cobre.
5. Áreas de aplicación
La placa FR - 4 es adecuada para el diseño general de circuitos y productos electrónicos ordinarios. Las placas de aluminio se utilizan generalmente en productos electrónicos con altos requisitos de disipación de calor, como las placas de luz led.
Fr4 es una placa de resina epoxi reforzada con fibra de vidrio y es una de las más utilizadas en la fabricación de pcb. tiene una excelente resistencia mecánica, resistencia al calor y propiedades eléctricas y puede funcionar a altas temperaturas y altas frecuencias. La placa fr4 tiene un pequeño coeficiente de expansión térmica y una buena estabilidad, lo que es adecuado para la fabricación de productos electrónicos de alta precisión.
La placa de aluminio es un sustrato metálico compuesto por una placa de aluminio, una capa aislante y una lámina de cobre. Tiene una excelente conductividad térmica y propiedades de disipación de calor, y es adecuado para la fabricación de productos electrónicos de alta potencia. El rendimiento de disipación de calor de la placa de aluminio es mejor que el de la placa fr4, por lo que es adecuado para la fabricación de lámparas LED de alta potencia, inversores de alta potencia y otros productos electrónicos.
La diversidad de placas de PCB ofrece más opciones para la fabricación de productos electrónicos. Al elegir una placa de circuito, es necesario tener en cuenta factores como los requisitos de rendimiento, el entorno de trabajo y el costo de los productos electrónicos. Fr4 y la placa de aluminio tienen sus propias ventajas y desventajas, y deben seleccionarse de acuerdo con la situación real.
