聚醯亞胺 PCB 對比. FR4 PCB: 有什麼不同?

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聚醯亞胺 PCB 和 FR4 PCB 是兩種最常用的 PCB 類型. 儘管兩者都是非常適合 PCB 的聚合物基板, 聚醯亞胺和 FR4 各自擁有自己獨特的特性,使它們比其他材料更適合某些設置. 這甚至可能嗎, 我們解釋了它們的主要差異並提供瞭如何在它們之間進行選擇的見解. 讓我們繼續閱讀.

聚醯亞胺PCB和FR4 PCB的區別

  1. 銅類型

大多數 FR4 板使用電解銅箔,其垂直晶粒結構針對剛性板進行了最佳化. 聚醯亞胺較常使用軋製退火銅,專門設計用於承受反覆彎曲而不會出現金屬疲勞或開裂. 銅粒的方向也與彎曲軸相匹配,以實現最大的耐用性.

  1. 建造

FR4由環氧樹脂製成, 玻璃纖維編織層, 和銅. 玻纖層數決定整體厚度. 纖維被環氧樹脂浸透,然後在熱和壓力下與銅層一起固化,形成剛性板. 相比之下, 聚醯亞胺板僅含有聚醯亞胺塑膠聚合物和銅. 聚醯亞胺以液體形式澆鑄到銅箔上, 然後完全固化成固體, 靈活狀態.

FR4 和聚醯亞胺的結構

  1. 厚度範圍

玻璃纖維增強材料限制了 FR4 的製造厚度. 常見厚度範圍為 2 密耳到 125 密爾. 不含玻璃纖維, 聚醯亞胺可以製成薄膜 1/2 密爾至 3 密耳厚. 這使得極薄, 靈活的結構非常適合動態彎曲應用.

  1. 靈活性

聚醯亞胺板高度靈活, 這使得它們適合需要反覆彎曲或成型以適應特定空間的應用. 其極高的靈活性可實現傳統剛性 FR4 板無法實現的複雜幾何形狀. 與 FR4 相比,移動性得到改善,並且在空間有限的產品內部安裝變得更加簡單.

  1. 吸水率

環氧樹脂基 FR4 吸收極少的環境水分, 大約 0.2-0.5% 佔總重量的. 相比之下, 聚醯亞胺可以吸收高達 2% 重量水分. 這不會影響聚醯亞胺電路的性能, 但組裝前必須透過烘烤過程去除吸收的水分,以防止蒸氣快速膨脹和損壞 分層 焊接操作過程中的問題.

  1. 耐熱性

聚醯亞胺的最高工作溫度遠高於 FR4, 額定連續使用溫度高達 300°C. 隨著時間的推移,它能更好地抵抗熱降解. 這意味著聚醯亞胺板可以在炎熱環境中長期生存. 導熱係數也是標準玻璃增強板的兩倍.

進一步閱讀: FR4 熱導率綜合指南

  1. 耐化學性

除了耐熱性能, 聚醯亞胺板的耐腐蝕性和耐化學性優於 FR4. 其堅固的聚合物基質可防止燃料的侵害, 油類, 溶劑的使用時間相當長. 不含環氧樹脂或玻璃纖維等敏感成分, 聚醯亞胺可耐受較濃的化學溶液而不會降解.

  1. 壓力下的耐久性

聚醯亞胺板的抗振性和拉伸強度明顯較高. 靈活性可防止物理衝擊造成的斷裂,進而損害剛性環氧玻璃板的完整性. 聚醯亞胺在數千次彎曲循環以及連續振動中更好地保​​持機械和電氣可靠性.

下表列出了一些具體數據,以便更清楚比較FR4 PCB和聚醯亞胺PCB的差異:

PCB類型 特性 FR4 PCB 聚酰亞胺 印刷電路板
導熱係數 0.25 寬/米 0.2 寬/米
介電常數 (在 1 吉赫茲) 4.25-4.55 ~3.4 至 3.8
耗散係數 (在 1 吉赫茲) 0.016 0.003
耐電弧性 125 秒 143 秒
比重 1.8 – 1.9 1.3 至 1.4
吸水率 0.2-0.5% 1-2%
抗拉強度 70-90 兆帕 200-300 兆帕
玻璃化轉變溫度 (g) 130-140℃ >250℃

聚醯亞胺 PCB 和 FR4 PCB: 如何選擇?

使用 FR4 PCB 與聚醯亞胺 PCB 之間的選擇主要取決於應用及其特定要求:

FR4板會是更好的選擇:

  • 不需要高耐用性的成本敏感應用. FR4 是較便宜的選擇.
  • 不會產生太多熱量的低頻數位電路. FR4 可承受高達約 100°C 的中等溫度.
  • 適用於不需要靈活性的產品的剛性板. 玻璃纖維增強材料使 FR4 板尺寸穩定,但不適合彎曲.

聚醯亞胺板更適合:

  • 使用過程中必須動態彎曲的柔性/剛柔結合電路. 聚醯亞胺 PCB 具有出色的彎曲壽命和抗疲勞性.

了解柔性 PCB 和剛柔結合 PCB 之間的差異, 讀 ”剛性柔性 PCB 與. 柔性PCB

  • 高頻類比電路. 聚醯亞胺具有較低的介電常數和損耗,可實現更好的訊號完整性.
  • 暴露在超過 150°C 高溫的極端環境電子產品. 聚醯亞胺可耐受 250°C 以上.
  • 經過振動等可靠性測試的產品, 震驚, 濕度, 或灰塵進入. 聚醯亞胺板更堅固.
  • 任務關鍵型電子設備需要最高的耐用性和最低的故障風險. 航空航太和軍事青睞聚醯亞胺.

在本質上, 為無特殊需求的基本互連應用選擇經濟型 FR4, 而聚醯亞胺可滿足需要最大物理彈性和耐環境性的極端要求.

最後的話

評估這兩種材料在耐熱性等因素方面的對比, 耐用性, 在根據電子項目的特定需求和操作條件確定最佳選擇時,機械強度是關鍵. 對應用規範以及聚醯亞胺和 FR4 各自的性能概況進行深思熟慮的分析,可以進行明智的材料調用,以滿足獨特的目標和限制. 了解所涉及的權衡, 工程師可以放心指定 PCB基板 將最好地滿足他們的需求並在目標設備或系統中按預期運行.

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