Data PCB - Plat aluminium FR-4 VS

Bahan papan sirkuit FR4 adalah bahan komposit dari serat kaca dan resin epoksi, juga dikenali sebagai resin epoksi yang terkesan dengan kain serat kaca. Biasanya, nisbah serat kaca kepada resin epoksi adalah 1:2.Keuntungannya termasuk perlahan panas yang baik, prestasi isolasi elektrik yang stabil, dan kekuatan mekanik yang tinggi, membuat ia digunakan secara luas dalam pelbagai peranti elektronik. CTE (Coefficient of Thermal Expansion) adalah darjah yang mana bahan berkembang sebagai balas kepada perubahan suhu dan biasanya diekspresikan dalam ppm/°C (bahagian per ribu darjah Celsius.) FR-4 mempunyai nilai CTE sekitar 15 hingga 19 ppm/°C, yang sesuai untuk kebanyakan keperluan encapsulasi organik. Sebagai permintaan industri untuk pakej CTE rendah telah meningkat, CTE FR-4 telah berada di bawah pemeriksaan yang lebih tinggi.

CTE adalah kritik untuk prestasi PCB, terutama apabila dijalankan siklus panas, kerana CTE tidak sepadan antara bahan-bahan berbeza boleh memulakan tekanan yang boleh menyebabkan kegagalan mekanik. Secara khusus, apabila FR-4 digabung dengan bahan-bahan lain (cth. tembaga), perubahan suhu boleh menyebabkan pecahan atau peeling di antaramuka kerana kadar pengembangan yang berbeza bagi setiap bahan. CTE mengufuk dan menegak (CTEx, CTEy, CTEz) bahan-bahan FR-4 perlu dipertimbangkan dengan tepat untuk memastikan kepercayaan rancangan.

Proses penghasilan papan sirkuit FR4 boleh dikira sebagai langkah berikut

1.Penyediaan kain serat kaca: serat kaca disambungkan oleh Loom untuk membentuk kain serat kaca.

2.Pemprosesan keras: Letakkan kain serat kaca yang disediakan ke dalam bentuk besar dan tambahkan resin epoksi, dan menyembuhkannya dengan teknologi tekanan panas untuk membentuknya.

3.Pemprosesan ketepatan:Kacang kaca serat yang diproses diproses melalui pengeboran, depositi tembaga, dan pemeriksaan untuk menghasilkan spesifikasi dan model pelbagai papan sirkuit FR4.

FR-4 adalah substrat yang biasa digunakan untuk papan sirkuit cetak (PCB), dan koeficien pengembangan panas (CTE) adalah penting dalam beberapa aplikasi dalam industri elektronik.

1.Pengurusan suhu dan kestabilan dimensi

CTE bahan FR-4 biasanya berada dalam julat 50-70 x 10^-6/° C, mewakili kestabilan dimensi semasa perubahan suhu. Apabila peranti elektronik sedang berfungsi, generasi panas menyebabkan bahan itu berkembang atau berkontrak, dan CTE yang terlalu tinggi mungkin menyebabkan papan mengacau, mempengaruhi kepercayaan. Penjana perlu mempertimbangkan kesan CTE untuk memastikan operasi lancar papan dalam berbagai syarat operasi.

2.Penyelesaikan Kepercayaan

Dalam proses penyelamatan, papan sirkuit mengalami siklus panas yang cepat, naik tiba-tiba dan suhu jatuh mungkin menyebabkan kenalan tentera yang lemah dan kegagalan sambungan berikutnya. Memilih bahan yang betul untuk CTE boleh mengurangi tekanan panas dan memastikan kekuatan dan kepercayaan kongsi solder. Ini sangat penting untuk pemasangan dan miniaturisasi peralatan elektronik.

3.Kepentingan aplikasi dalam sirkuit frekuensi tinggi

Sirkuit frekuensi tinggi mempunyai keperluan ketat pada ciri-ciri dielektrik dan kembangan panas bahan. FR-4 dalam aplikasi frekuensi tinggi, jika bahan tidak dipilih dengan betul, boleh menyebabkan keterlambatan isyarat dan gangguan . CTE yang tepat membenarkan papan untuk menjaga integriti isyarat yang baik pada frekuensi operasi dan adalah salah satu faktor kunci dalam merancang sirkuit frekuensi tinggi.

4.Pertimbangan Efektiviti Biaya

FR-4 adalah pilihan prestasi yang lebih rendah dan relatif stabil dibandingkan dengan bahan-bahan lain (cth. keramik, PTFE, dll.). Dari sudut pandang biaya-keuntungan, FR-4 menyediakan tingkat ekonomi tinggi dalam produksi sementara memenuhi keperluan CTE asas. Keuntungan biaya/prestasi ini telah membuat FR-4 bahan dominan dalam beberapa kawasan, terutama dalam elektronik konsumen.

Plat aluminium merupakan plat berasaskan logam berlepas tembaga dengan fungsi penyebaran panas yang baik. Secara umum, panel tunggal terdiri dari struktur tiga lapisan, iaitu lapisan sirkuit (foil tembaga), lapisan izolasi,dan substrat logam. Beberapa rancangan untuk penggunaan tinggi juga papan dua sisi, dengan struktur lapisan sirkuit, lapisan pengasingan, asas aluminum, lapisan pengasingan, dan lapisan sirkuit. Beberapa aplikasi adalah papan pelbagai lapisan,yang boleh dibuat dengan mengikat papan pelbagai lapisan biasa dengan lapisan pengasingan dan papan aluminum.

Perbezaan antara FR-4 dan plat aluminum

1.Performance

Perbandingan wayar (wayar tembaga) dan semasa sumbat pada bahan-bahan substrat berbeza, dari perbandingan plat aluminum dan plat FR-4,menunjukkan bahawa disebabkan penyebaran panas tinggi substrat logam, konduktiviti meningkat dengan signifikan, menunjukkan ciri-ciri penyebaran panas tinggi plat aluminum dari perspektif lain. Pencerahan panas substrat aluminium berkaitan dengan tebal lapisan isolasinya dan konduktiviti panas. Semakin tipis lapisan pengasingan, semakin tinggi konduktiviti panas (tetapi menurunkan resistensi tekanan) plat aluminum.

2.Kemudahan proses

Plat aluminum mempunyai kekuatan mekanik yang tinggi dan kuat, yang lebih tinggi daripada plat FR-4. Untuk tujuan ini, papan cetak kawasan besar boleh dibuat pada plat aluminum, di mana komponen besar boleh dipasang.

3.Performasi perisai elektromagnetik

Untuk memastikan prestasi sirkuit, komponen tertentu dalam produk elektronik perlu mencegah radiasi gelombang elektromagnetik dan gangguan. Plat aluminum boleh berkhidmat sebagai plat pelindung untuk melindungi gelombang elektromagnetik.

4.Koeficien pengembangan panas

Kerana pengembangan panas FR-4 umum, terutama tebal plat, kualiti lubang dan wayar metalisasi dipengaruhi. Alasan utama ialah bahawa koeficien pengembangan panas tembaga dalam bahan mentah ialah 17 * 106cm/cm-C dalam tebal, dan koeficien pengembangan panas plat FR-4 ialah 110*106cm/cm-c,yang mempunyai perbezaan yang signifikan dan cenderung untuk pengembangan substrat pemanasan, perubahan dalam wayar tembaga, dan kerosakan kepercayaan produk disebabkan oleh pecahan lubang logam. Koeficien pengembangan panas bagi plat aluminium adalah 50 ×106cm/cm-C, lebih kecil daripada papan FR-4 biasa dan dekat dengan koeficient pengembangan panas dari foli tembaga.

5.Medan aplikasi

Papan FR-4 sesuai untuk desain sirkuit umum dan produk elektronik biasa. Plat aluminum sering digunakan dalam produk elektronik dengan keperluan penyebaran panas tinggi, seperti papan cahaya LED.

FR4 adalah papan resin epoksi berkembang serat kaca, yang merupakan salah satu papan yang paling biasa digunakan dalam penghasilan PCB. Ia mempunyai kekuatan mekanik yang baik, resistensi panas, dan prestasi elektrik, dan boleh bekerja pada suhu dan frekuensi tinggi. Papan FR4 mempunyai koeficien kecil pengembangan panas dan kestabilan yang baik, membuatnya sesuai untuk memproduksi produk elektronik dengan ketepatan tinggi.

Plat aluminum adalah substrat logam yang terdiri dari plat aluminum, lapisan isolasi, dan foil tembaga. Ia mempunyai konduktiviti panas yang baik dan prestasi penyebaran panas, sesuai untuk memproduksi produk elektronik kuasa tinggi. Performasi penyebaran panas plat aluminium lebih baik daripada plat FR4, jadi ia sesuai untuk memproduksi lampu LED kuasa tinggi, penyukar frekuensi kuasa tinggi dan produk elektronik lain.

Keberagaman papan PCB menyediakan lebih banyak pilihan untuk memproduksi produk elektronik. Apabila memilih papan, perlu mempertimbangkan secara meliputi faktor seperti keperluan prestasi, persekitaran kerja, dan kos produk elektronik. FR4 melawan plat aluminium menghancurkan keuntungan dan kelemahan mereka, yang perlu dipilih mengikut situasi sebenar.