Правильный тип Материал печатной платы может создать или разрушить производительность вашего электронного проекта. Когда инженеры и дизайнеры планируют свои проекты печатных плат, они часто оказываются перед выбором между двумя популярными вариантами: алюминиевые печатные платы и печатные платы FR4. Если вы сравните алюминиевые печатные платы и печатные платы FR4, вы увидите, что каждый из них лучше всего подходит в разных ситуациях. Мы работали с обоими материалами и поможем вам сравнить различия, чтобы вы могли выбрать лучший вариант для своих нужд.
Что такое алюминиевая печатная плата?
An алюминиевая печатная плата, тип печатных плат с металлическим сердечником (MCPCB), относится к плате, которая использует алюминиевый материал в качестве материала подложки вместо традиционной стекловолоконной или пластиковой подложки. Она состоит из 3 слоев: теплопроводящего алюминиевого базового слоя, изолирующего диэлектрического слоя и медного схемного слоя. Как правило, алюминиевые печатные платы являются односторонними, хотя могут быть изготовлены и двухсторонние версии. Из-за уникальных свойств материала производство многослойных алюминиевых печатных плат является сложным и трудоемким.
Плюсы и минусы алюминиевых печатных плат
Благодаря своей высокой теплопроводности алюминиевая печатная плата может эффективно передавать тепло в мощных приложениях, таких как светодиодное освещение и блоки питания. Это предотвращает перегрев и увеличивает надежность, а также срок службы электронных компонентов. Кроме того, алюминиевые печатные платы легкие, но прочные, прочные с механической точки зрения, не добавляя большого веса. В то же время они очень устойчивы к коррозии и подходят для суровых условий. Однако алюминиевые печатные платы также имеют свои недостатки. Настройка специального оборудования для обработки металлического основания может быть дорогостоящей. Фактически, это может привести к увеличению первоначальной стоимости и времени выполнения проекта. Более того, гибкость алюминиевых печатных плат не так хороша, как у некоторых других материалов, и поэтому они не подходят для конструкций, требующих гибкой или очень компактной компоновки.
Что такое печатная плата FR4?
FR4 PCB или огнестойкая печатная плата 4 изготовлена из материала FR4, композита из тканого стекловолокна, пропитанного эпоксидной смолой. Это дает превосходную плату, которая огнестойка и долговечна, но при этом имеет очень хорошую электроизоляцию и высокую механическую прочность. «4» в FR4 означает наивысший уровень огнестойкости, поэтому это безопасный выбор для широкого спектра электронных приложений.
Плюсы и минусы плат FR4
FR4 настолько универсален, что подходит для множества приложений от бытовой электроники до автомобилестроения и телекоммуникаций. Кроме того, он имеет относительно низкую себестоимость производства, что делает его популярным выбором для массового производства.
Но у FR4 есть свои ограничения. В мощных приложениях он может перегреваться, поскольку имеет более низкую теплопроводность, чем алюминий. Его жесткость также делает его непригодным для проектирования гибких схем. В отличие от алюминия, FR4 обладает хорошей механической прочностью, но более подвержен повреждениям от физических нагрузок или факторов окружающей среды.
6 основных различий между алюминиевой печатной платой и печатной платой FR4
Давайте подробнее рассмотрим сравнение алюминиевых печатных плат и печатных плат из материала FR4, изучив их основные различия:
- Термическое управление
Алюминиевые печатные платы обладают невероятной способностью проводить тепло, передавая его примерно в 600 раз лучше, чем платы FR4. Для систем с интенсивным тепловыделением, таких как светодиодные системы, контроллеры приводов и блоки управления питанием, платы на основе алюминия являются предпочтительным выбором, поскольку они обеспечивают превосходную способность управления температурой. Напротив, низкий Теплопроводность плит FR4 ограничивает их использование в условиях высокой температуры.
- Коэффициент теплового расширения (КТР)
Когда печатные платы нагреваются и остывают во время использования, их материалы расширяются и сжимаются. Платы FR4 имеют тепловое расширение Скорость 12-24 ppm/°C, что существенно отличается от медных дорожек (17 ppm/°C), используемых на них. Эта разница может привести к поломке платы, трещинам или повреждению дорожек. Алюминиевые платы расширяются примерно со скоростью 24 ppm/°C, что ближе к скорости меди, что делает их менее подверженными этим проблемам.
- Структура слоев
Технология FR4 может приспосабливать различные конфигурации слоев в диапазоне от однослойных до сложных многослойных конструкций. Однако алюминиевые платы используют особую трехслойную структуру, которая ограничивает возможности вертикальной интеграции. Однако структура на основе алюминия особенно эффективна при работе с высокими температурами.
- Механическая сила
Металлическая основа алюминиевых печатных плат повышает структурную целостность по сравнению с FR4. Обеспечивая большие размеры плат и более высокую плотность компонентов, эти особенности делают их хорошо подходящими для приложений, требующих высокой производительности в областях телекоммуникаций, промышленной автоматизации и автомобильной электроники.
- Толщина доски
Платы FR4 имеют возможности наложения слоев, которые могут разумно варьировать толщину платы. С другой стороны, алюминиевые печатные платы ограничены своей трехслойной структурой, обычно имея толщину около 0.8–4 мм, при этом металлическое ядро составляет значительную часть этого измерения.
- Диэлектрические свойства
С керамическим армированным полимером FR4 обеспечивает превосходные электроизоляционные свойства. Печатные платы FR4 характеризуются низким коэффициентом потерь энергии, приблизительно 0.02 при 1 МГц. В то время как для алюминиевых печатных плат используются различные изоляционные материалы, включая полиимид или оксид алюминия, и они выбираются в соответствии с требованиями рабочей частоты.
Соображения при выборе материалов для печатных плат
При оценке вариантов алюминиевой печатной платы и печатной платы из материала FR4 учитывайте следующие важные факторы:
- Рассеивание мощности: для конструкций с мощными компонентами, которые генерируют много тепла, алюминиевые печатные платы являются первым выбором благодаря их превосходной теплопроводности.
- Ограничения по пространству: алюминиевые печатные платы используются там, где есть ограничения по пространству, поскольку они легче и меньше, чем печатные платы FR4.
- Требования к гибкости: если вашей конструкции требуется гибкость или сложный изгиб, традиционная плата FR4 может оказаться более подходящим вариантом, поскольку она обеспечивает большую гибкость, чем жесткие алюминиевые печатные платы.
- Факторы стоимости: алюминиевые печатные платы стоят дороже традиционных печатных плат FR4; поэтому важно оценить стоимость, прежде чем сделать выбор, чтобы убедиться, что она не выходит за рамки бюджета.
- Факторы окружающей среды: электрические свойства FR4 могут со временем ухудшиться в условиях высокой влажности или сырости. Но алюминиевые печатные платы обладают более высокой устойчивостью к суровым условиям окружающей среды.
Общие области применения алюминиевых печатных плат
- Светодиодные системы освещения
- Блоки питания и преобразователи
- Автомобильная электроника
- Промышленные системы управления
- Высокотемпературная среда
- Приложения, требующие повышенной прочности
- Системы со значительными тепловыми нагрузками
Распространенные применения печатных плат FR4
- Бытовая электроника
- Телекоммуникационное оборудование
- Маломощная электроника
- Стандартные многослойные конструкции
- Проекты, требующие экономически эффективных решений
- Гибкие схемы
Заключение
И алюминиевые, и FR4 печатные платы имеют свое место в современной электронике. Хотя FR4 по-прежнему является стандартом для большинства приложений, алюминиевые печатные платы лучше всего проявляют себя в управлении температурой и приложениях высокой мощности. Чтобы сделать правильный выбор, важно понимать сравнение алюминиевых печатных плат и печатных плат FR4. Затем вам нужно определить, какие требования предъявляются к вашему приложению.
Для тех, кто ищет экспертное руководство по выбору и производству печатных плат, MOKO Technology выделяется как ведущий производитель печатных плат с обширным опытом в производстве печатных плат из FR4 и алюминия. MOKO Technology имеет более чем 20-летний опыт предоставления индивидуальных решений и услуг по производству печатных плат для различных печатных плат, гарантируя, что ваш продукт будет иметь наилучшую возможную производительность для вашего приложения.
