PCB Blogu - FR-4 VS aluminium tabağı

FR4 devre tahtasının materyali bardak fiber ve epoksi resin oluşturduğu bir materyaldir, aynı zamanda bardak fiber kıyafetli epoksi resin olarak bilinir. Normalde, epoksi resin ile bardak fiber oranı 1:2. Bu avantajlarında iyi sıcaklık dirençliği, stabil elektrik izolasyon performansı ve yüksek mekanik gücü vardır. Bu avantajları, çeşitli elektronik cihazlarda geniş kullanılır. CTE (Thermal Expansion Coefficient) sıcaklığın değişikliğine karşı bir materyal genişletilen derecedir ve genelde ppm/°C'de (binlerce derece Celsius'a dair parçalar) ifade edilir. Sanayi düşük CTE paketlerinin talebi arttığı için FR-4'in CTE'si daha yüksek kontrol altına girdi.

CTE, PCB performansı için kritik, özellikle sıcak bisikletine uygun olduğunda, çünkü CTE farklı maddeler arasındaki eşleşmeler mekanik başarısıza yol açabilecek stresleri başlatabilir. Özellikle, FR-4 diğer materyallerle birleştirildiğinde, sıcaklık değişiklikleri her materyalin farklı genişleme oranlarının yüzünden arayüzde kırılmaya veya parçalanmasına neden olabilir. FR-4 materyallerin yatay ve dikey CTEs (CTEx, CTEy, CTEz) tasarımın güveniliğini sağlamak için tam olarak düşünmeli.

FR4 devre tahtalarının üretim süreci aşağıdaki adımlar olarak toplanabilir.

1.Bardak fiber kıyafetlerinin hazırlığı: bardak fiber Loom tarafından bardak fiber kıyafeti oluşturmak için bağlı.

2.Zor işleme: Hazırlanmış cam fiber kıyafetini büyük bir fırtına koyun ve epoksi resin ekleyin ve onu oluşturmak için sıcak bastırma teknolojiyle iyileştirin.

3.Tahmin işleme:Önceden işlenmiş fiberglass kıyafeti, buzdur depolaması ve FR4 devre tahtalarının farklı özellikleri ve modelleri üretmek için işlenmiş.

FR-4, basılı devre tahtaları (PCBs) için genelde kullanılan bir substrat ve elektronik endüstrisindeki birçok uygulamalarda sıcak genişletim koefitörü (CTE) önemlidir.

1.Termal yönetimi ve boyutlu stabillik

FR-4 materyalinin CTE genellikle sıcaklık değişimlerinde ölçümsel stabiliyetini temsil eden 50-70 x 10^-6/°C menzilindedir. Elektronik bir aygıt çalıştığında, ısı üretimi materyalin genişletilmesini veya anlaşmasını neden ediyor. Çok yüksek bir CTE kurulun güveniliğini etkileyebilir. Tasarımcılar CTE'nin etkisini farklı operasyon şartları altında kurulun düzgün operasyonunu sağlamak için düşünmeli.

2.Güvenlik çözümü

Çözümleme sürecinde devre kurulu hızlı sıcak bisikleti yapıyor, aniden yükselme ve sıcaklığın düşüşü kötü soğuk bağlantısı ve sonraki bağlantı başarısızlığına sebep olabilir. CTE'nin doğru maddelerini seçmek sıcak stresini azaltır ve sol bağlantılarının gücünü ve güveniliğini sağlayabilir. Bu özellikle yüksek yoğunluk toplantısı ve elektronik ekipmanların miniaturizasyonu için önemli.

3.Yüksek frekans devrelerinde uygulamanın önemi

Yüksek frekans devreleri materyalin dielektrik özellikleri ve sıcak genişleme özellikleri üzerinde ciddi ihtiyaçları var. Yüksek frekans uygulamalarında FR- 4, eğer materyal doğru seçilmezse sinyal gecikme ve bozukluğuna yol açabilir . Doğru CTE, kurulun çalışma frekanslarında iyi sinyal integritesini korumasına izin verir ve yüksek frekans devrelerini tasarlamasına dair anahtar faktörlerinden biridir.

4.Payat Etkinliği Düşünceleri

FR-4, diğer materyallerle karşılaştığı düşük fiyat ve relatively stabil performans seçeneği (mesela keramik, PTFE, etc.). Ödül CTE ihtiyaçlarını yerine getirirken, FR-4, üretimde yüksek bir ekonomik derece sağlar. Bu maliyetin/performans avantajı, FR-4'nin birkaç bölgede dominant materyal oluşturdu, özellikle tüketici elektroniklerde.

Aluminum tabağı metal tabanlı bakra çarpılmış tabağıdır. Genelde, tek bir panel üç katı yapısından oluşur, yani devre katı (bakra yağmur), insulasyon katı ve metal altrası. Yüksek son kullanımı için dizaynlar, devre katı, insulasyon katı, aluminium tabanı, insulasyon katı ve devre katının yapısı olan iki taraflı tahtadır. Çok az uygulama çokatı tahtalar, sıradan çokatı tahtaları insulasyon katları ve aluminium tabakları ile bağlayarak yapılabilir.

FR-4 ve aluminium tabağı arasındaki fark

1. Performans

Aluminum tabağının ve FR-4 tabağının karşılaştırmasından, metal substratının yüksek ısı bozulmasından dolayı, hareket etkinliği farklı bir şekilde geliştirildiğini gösteriyor. Aluminum tabağının yüksek ısı bozulması özelliklerini gösteriyor. Aluminum substratının sıcaklığı dağıtılması, insulasyon katı kalıntısıyla ve sıcaklık hareketiyle bağlantılı. Yüzülasyon katmanı daha yakınlaştıran, Aluminum tabağının sıcaklık hareketi daha yüksek (ama basınç direksiyonunu azaltıyor).

2. İşlenebilir

Aluminum tabakası yüksek mekanik gücü ve zorluk vardır. Bu FR-4 tabakasından üstün. Bu amaç için, büyük bölge basılı tahtalar aluminium tabaklarında oluşturulabilir.

3.Elektromagnetik koruma performansı

Elektronik ürünlerde bazı komponentler elektromanyetik dalga radyasyonunu ve araştırmalarını engellemek için devrelerin performansını sağlamak için gerek. Aluminum tabakları elektromagnetik dalgalarını korumak için kalkan tabakları olabilir.

4.Termal genişleme koefitörleri

Genel FR-4'nin sıcak genişletilmesi yüzünden, özellikle tabağın kalınlığına göre, metalik deliklerin ve kabloların kalitesi etkilenir. Ana sebep şu ki, süzgeç maddelerindeki varan sıcaklık genişleme koefitinin kalınlığında 17 * 106cm/cm-C ve FR-4 tabağının sıcaklık genişleme koefitinin 110*106cm/cm-c'dir. Bu da önemli bir farklılığı vardır ve ilaç genişlemesine yaklaşır, bakra kablosu değişikliklerine ve metal deliğin in bozulmasına neden ürün güveniliğine zarar verir. Aluminum tabağının sıcak genişleme koefitörü 50 ñ106cm/cm-C, sıradan FR-4 tabaktan daha küçük ve bakra folisinin sıcak genişleme koefitörüne yakın.

5.Uygulama alanları

FR-4 kurulu genel devre tasarımı ve sıradan elektronik ürünler için uygun. Aluminum tabakları genelde LED ışık tahtaları gibi yüksek ısı bozulma ihtiyaçlarıyla elektronik ürünlerde kullanılır.

FR4 cam fiber güçlendirilmiş epoksi resin tahtasıdır, bu da PCB üretimi'nde en sık kullanılan tahtalardan biridir. Bu mükemmel mekanik gücü, ısı dirençliği ve elektrik performansı var ve yüksek sıcaklık ve frekanslarda çalışabilir. FR4 tahtasının sıcak genişleme ve iyi stabiliyetin küçük bir koeficienti var, yüksek precizit elektronik ürünlerin üretilmesi için uygun.

Aluminum tabağı, aluminium tabaktan oluşturduğu metal substratıdır. Aluminum tabağı, insulasyon katı ve bakra folisinden oluşur. Çok güçlü elektronik ürünlerin üretilmesi için uygun sıcak süreci ve ısı bozulma performansı var. Aluminum tabağının sıcaklık patlama performansı FR4 tabağından daha iyi. Bu yüzden yüksek güç LED ışıkları, yüksek güç frekans dönüştürücü ve diğer elektronik ürünlerin üretilmesi için uygun.

PCB tahtalarının çeşitliliği elektronik ürünlerin üretilmesi için daha fazla seçenek sağlar. Tahtaları seçirken, performans şartları, çalışma çevresi ve elektronik ürünlerin maliyeti gibi faktörleri, tüm şekilde düşünmek gerekir. FR4'e karşı aluminium tabakası, gerçek durumlara göre seçilmesi gereken avantajları ve sıkıntıları var.