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Il materiale della scheda di circuito FR4 è un materiale composito di fibra di vetro e resina epossidica, nota anche come resina epossidica impregnata di tessuto in fibra di vetro. Normalmente, il rapporto tra fibra di vetro e resina epossidica è 1: 2. I suoi vantaggi includono una buona resistenza al calore, prestazioni di isolamento elettrico stabili e alta resistenza meccanica, rendendola ampiamente utilizzata in vari dispositivi elettronici. CTE (coefficiente di espansione termica) è il grado in cui un materiale si espande in risposta a un cambiamento di temperatura e di solito è espresso in ppm/°C (parti per migliaia per grado Celsius). FR-4 ha un valore CTE di circa 15 a 19 ppm/°C, che è adatto per la maggior parte delle esigenze di incapsulazione organica. Poiché la domanda industriale di pacchetti a basso CTE è aumentata, il CTE di FR-4 è stato sottoposto a un controllo più rigoroso.
CTE è fondamentale per le prestazioni dei PCB, soprattutto quando sottoposti a cicli termici, poiché le discrepanze CTE tra diversi materiali possono avviare tensioni che possono portare a guasti meccanici. In particolare, quando FR-4 è combinato con altri materiali (ad esempio, rame), i cambiamenti di temperatura possono causare crepe o peeling all'interfaccia a causa dei diversi tassi di espansione di ciascun materiale. I CTE orizzontali e verticali (CTEx, CTEy, CTEz) dei materiali FR-4 devono essere accuratamente considerati per garantire l'affidabilità del progetto.
Il processo di fabbricazione delle schede a circuito FR4 può essere riassunto come i seguenti passaggi
1.Preparazione del panno in fibra di vetro: la fibra di vetro è collegata da Loom per formare un panno in fibra di vetro.
Trattamento 2.Rough: Mettere il panno in fibra di vetro preparato in uno stampo grande e aggiungere resina epossidica, e curarlo con tecnologia di pressatura a caldo per formarlo.
Elaborazione 3.Precision: Il panno in fibra di vetro pre-lavorato viene elaborato attraverso la perforazione, il deposito di rame e l'ispezione per produrre varie specifiche e modelli di schede a circuito FR4.
FR-4 è un substrato comunemente utilizzato per schede a circuito stampato (PCB), e il suo coefficiente di espansione termica (CTE) è importante in diverse applicazioni nell'industria elettronica.
1. gestione termica e stabilità dimensionale
Il CTE del materiale FR-4 è di solito nell'intervallo di 50-70 x 10^-6/°C, che rappresenta la sua stabilità dimensionale durante i cambiamenti di temperatura. Quando un dispositivo elettronico è in funzione, la generazione di calore fa sì che il materiale si espanda o si contraga, e un CTE eccessivamente alto può causare la deformazione della scheda, compromettendo l'affidabilità. I progettisti devono considerare l'impatto del CTE per garantire il funzionamento fluido della scheda in varie condizioni di funzionamento.
affidabilità 2.Soldering
Nel processo di saldatura, la scheda di circuito subisce un rapido ciclo termico, l'improvviso aumento e la caduta della temperatura possono causare un cattivo contatto di saldatura e un successivo guasto di connessione. Scegliere il materiale giusto per CTE può ridurre lo stress termico e garantire la resistenza e l'affidabilità dei giunti di saldatura. Ciò è particolarmente importante per l'assemblaggio ad alta densità e la miniaturizzazione di apparecchiature elettroniche.
3.L'importanza dell'applicazione in circuiti ad alta frequenza
I circuiti ad alta frequenza hanno rigorosi requisiti sulle proprietà dielettriche e sulle caratteristiche di espansione termica del materiale. FR-4 in applicazioni ad alta frequenza, se il materiale non viene selezionato correttamente, può portare a ritardo e distorsione del segnale. Il corretto CTE consente alla scheda di mantenere una buona integrità del segnale alle frequenze di funzionamento ed è uno dei fattori chiave nella progettazione di circuiti ad alta frequenza.
4.Considerazioni di efficienza dei costi
FR-4 è un'opzione di costo inferiore e prestazioni relativamente stabili rispetto ad altri materiali (ad es. ceramica, PTFE, ecc.). Da un punto di vista costi-benefici, FR-4 fornisce un alto grado di economia nella produzione soddisfando i requisiti di base CTE. Questo vantaggio costi/prestazioni ha reso FR-4 il materiale dominante in diversi settori, in particolare nell'elettronica di consumo.
Una piastra di alluminio è una piastra rivestita di rame a base di metallo con una buona funzione di dissipazione del calore. Generalmente, un singolo pannello è costituito da una struttura a tre strati, vale a dire uno strato di circuito (foglio di rame), uno strato di isolamento e un substrato metallico. Alcuni progetti per uso di fascia alta sono anche schede a doppio lato, con una struttura di uno strato di circuito, strato di isolamento, base in alluminio, strato di isolamento e strato di circuito. Molto poche applicazioni sono schede a più strati, che possono essere realizzate legando ordinarie schede a più strati con strati di isolamento e piastre di alluminio.
Differenza tra FR-4 e piastra di alluminio
1.Performance
Il confronto del filo (filo di rame) e della corrente del fusibile su diversi materiali di substrato, dal confronto della piastra di alluminio e della piastra FR-4, mostra che a causa dell'alta dissipazione del calore del substrato metallico, la conduttività è significativamente migliorata, indicando le caratteristiche di alta dissipazione del calore della piastra di alluminio da un'altra prospettiva. La dissipazione del calore del substrato di alluminio è legata allo spessore dello strato isolante e alla conduttività termica. Più sottile è lo strato isolante, maggiore è la conduttività termica (ma più bassa è la resistenza alla pressione) della piastra di alluminio.
2.Processabilità
Una piastra di alluminio ha alta resistenza meccanica e resistenza, che è superiore a una piastra FR-4. A tal fine, le schede stampate di grande area possono essere realizzate su piastre di alluminio, su cui possono essere installati componenti di grandi dimensioni.
prestazioni di schermazione 3.Electromagnetic
Per garantire le prestazioni dei circuiti, alcuni componenti nei prodotti elettronici devono prevenire le radiazioni e le interferenze delle onde elettromagnetiche. Le piastre di alluminio possono servire come piastre di schermo per schermare le onde elettromagnetiche.
4. coefficienti di espansione termica
A causa dell'espansione termica del FR-4 generale, in particolare lo spessore della piastra, la qualità dei fori e dei fili metallizzati è influenzata. La ragione principale è che il coefficiente di espansione termica del rame nella materia prima è di 17 * 106 cm / cm-C di spessore e il coefficiente di espansione termica della piastra FR-4 è di 110 * 106 cm / cm-c, che ha una differenza significativa ed è incline all'espansione del substrato di riscaldamento, ai cambiamenti dei fili di rame e ai danni all'affidabilità del prodotto causati dalla rottura del foro metallico. Il coefficiente di espansione termica della piastra di alluminio è 50 × 106 cm / cm-C, più piccolo della ordinaria scheda FR-4 e vicino al coefficiente di espansione termica della foglia di rame.
Campi 5.Application
La scheda FR-4 è adatta per la progettazione di circuiti generali e prodotti elettronici ordinari. Le piastre di alluminio sono spesso utilizzate in prodotti elettronici con elevati requisiti di dissipazione del calore, come le schede luminose a LED.
FR4 è una scheda di resina epossidica rinforzata con fibra di vetro, che è una delle schede più comunemente utilizzate nella produzione di PCB. Ha eccellente resistenza meccanica, resistenza al calore e prestazioni elettriche e può funzionare ad alte temperature e frequenze. La scheda FR4 ha un piccolo coefficiente di espansione termica e buona stabilità, rendendola adatta alla fabbricazione di prodotti elettronici di alta precisione.
Una piastra di alluminio è un substrato metallico composto da una piastra di alluminio, strato isolante e foglio di rame. Ha eccellente conduttività termica e prestazioni di dissipazione del calore, adatto per la fabbricazione di prodotti elettronici ad alta potenza. Le prestazioni di dissipazione del calore della piastra di alluminio sono migliori di quelle della piastra FR4, quindi è adatta per la fabbricazione di luci LED ad alta potenza, convertitori di frequenza ad alta potenza e altri prodotti elettronici.
La diversità delle schede PCB offre più scelte per la fabbricazione di prodotti elettronici. Quando si scelgono le schede, è necessario considerare in modo completo fattori come i requisiti di prestazione, l'ambiente di lavoro e il costo dei prodotti elettronici. FR4 vs piastra di alluminio ha i loro vantaggi e svantaggi, che devono essere selezionati in base alla situazione reale.
