แผงวงจรพิมพ์มีหลายประเภทโดยใช้วัสดุที่แตกต่างกันตามการใช้งานและประสิทธิภาพ อลูมิเนียมและใยแก้ว (FR4) เป็นวัสดุ PCB สองชนิดที่ผู้ผลิตใช้ในการออกแบบแผงวงจรตามความต้องการของลูกค้า

อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือวัสดุทั้งสองนี้แตกต่างกันในหลายมุมมอง เช่น องค์ประกอบ ราคา การผลิต การทำงาน และการใช้งาน ดังนั้น หากคุณกำลังมองหา PCBs สำหรับการใช้งานของคุณ การพิจารณาถึงความแตกต่างระหว่างวัสดุเป็นสิ่งสำคัญในการตัดสินใจเลือกที่เหมาะสมและเป็นที่ต้องการ เนื่องจากคุณภาพและประสิทธิภาพมีความสำคัญมากที่สุด

บทความนี้เน้นความแตกต่างระหว่าง อลูมิเนียม PCB และ FR4 พีซีบี เพื่อให้คุณแยกแยะได้ง่าย เราจะแยกความแตกต่างของวัสดุ PCB เหล่านี้ตามประสิทธิภาพ ระดับการป้องกัน วัสดุ การใช้งาน และราคา เพื่อให้ภาพรวมคร่าวๆ ของสิ่งที่คุณต้องการ

ความแตกต่างระหว่าง PCB อลูมิเนียมและ FR4 PCB

มาเริ่มกันเลย

• ธรรมชาติของวัสดุ:

หากคุณกำลังมองหาวัสดุแกนโลหะ อลูมิเนียมอาจเป็นทางเลือกที่ดีที่สุด ชั้นหลักประกอบด้วยแกนอะลูมิเนียมผสมใยแก้ว เปลือกโลหะมีชั้นความร้อนสำหรับกระจายพลังงานความร้อนที่สร้างขึ้นเพื่อป้องกัน PCB จากความร้อนขึ้น ทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าเย็นลง เพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน

FR4 PCBs ประกอบด้วยใยแก้วทอและอีพอกซีเรซินที่มีฟอยล์ทองแดงอยู่ด้านหนึ่ง FR เป็นรูปแบบสั้นของ Flame Retardant ซึ่งเป็นวัสดุฮาโลเจนที่ใช้เป็นชั้นที่ไม่นำไฟฟ้าที่มีการเกาะติดแน่นกับทองแดง พวกเขาทำหน้าที่เป็นชั้นเคลือบดับตัวเอง

• การนำความร้อน

ถ้าคุณต้องการ PCB สำหรับไฟ LEDอลูมิเนียมเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าเนื่องจากทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นที่เอื้ออำนวย ช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ ซึ่งแตกต่างจาก FR4 ซึ่งเป็นวัสดุไฟเบอร์กลาสที่ไม่นำไฟฟ้า PCB สำหรับ LED ฟ้าผ่าสำหรับการถ่ายโอนไฟฟ้าระหว่างส่วนประกอบต่างๆ เพื่อสร้างความร้อน ทำให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น FR4 PCBs ไม่อนุญาตให้สร้างความร้อนมากเกินไป ดังนั้นการนำความร้อนของ PCB อะลูมิเนียมจึงดีกว่า FR4 PCBs

• ค่า CTR

ค่า CTR หรือสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของ FR4 PCBs มากกว่าอะลูมิเนียม PCBs: 50×106cm/cm-C ของอะลูมิเนียม PCBs และ 110*106cm/cm-C ของ FR4 แผ่นบวก 17*106cm/cm-C ของทองแดง ค่าการขยายตัวทางความร้อนของแผ่น FR4 และทองแดงเพิ่มเพื่อให้ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนสำหรับ FR4 PCBs สูงขึ้น และความแตกต่างระหว่างค่าดังกล่าวแสดงถึงความน่าเชื่อถือ หมายความว่าวัสดุพิมพ์สามารถขยายตัวได้ง่ายเมื่อสัมผัสกับความร้อนและเปลี่ยนสายไฟทองแดง นอกจากนี้ยังอาจทำให้เกิดการแตกของรูโลหะบน PCBs ซึ่งนำไปสู่ผลกระทบที่เป็นอันตราย อย่างไรก็ตาม การขยายตัวทางความร้อนของอะลูมิเนียม PCBs ทำให้มีความแตกต่างน้อยกว่าระหว่างการขยายตัวของทองแดงกับการขยายตัวของทองแดง ซึ่งหมายความว่า PCBs มีคุณภาพและเชื่อถือได้ ดังนั้น PCB อะลูมิเนียมจึงดีกว่าถ้าคุณต้องการค่า CTR ต่ำสำหรับการใช้งานของคุณ

• ชั้นเคลือบ

ในแง่ของชั้น, อลูมิเนียม PCBs มีความเข้มงวดสามชั้นไม่เหมือน PCB FR4ซึ่งสามารถเป็นชั้นเดียว สองชั้น และหลายชั้นได้ อะลูมิเนียม PCB เคลือบสามชั้นประกอบด้วยพื้นผิวอะลูมิเนียม ชั้นตัวนำทองแดง และชั้นไดอิเล็กตริก ซึ่งทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานที่ต้องสัมผัสกับอุณหภูมิความร้อนสูง

• ความแข็งแรงทางกลและความแข็งแกร่ง

ความแข็งแรงทางกลและความแข็งของ อลูมิเนียม PCBs มีค่ามากกว่า FR4 เนื่องจากฐานแกนโลหะ PCB อะลูมิเนียมเป็นทางเลือกที่ดีกว่าสำหรับการใช้งานที่ต้องการแผงวงจรขนาดใหญ่และมีความจุเพื่อรองรับส่วนประกอบทางไฟฟ้าหลายชนิด ชั้นซับสเตรตอะลูมิเนียมใน PCB ให้ความแข็งแรงกับส่วนประกอบมากเกินไป

• การผลิต

กระบวนการผลิตของ Aluminium PCBs นั้นแตกต่างจาก FR4 PCBs ผู้ผลิตออกแบบ FR4 PCB เป็นฉนวนไฟฟ้า วัสดุใยแก้วถูกประกบระหว่างฟอยล์ทองแดงสองชั้นที่ด้านบนและด้านล่าง วัสดุอลูมิเนียม PCB ช่วยให้เจาะ PTH ใน PCB ได้สองประเภท: ด้วยเครื่องเจาะและเครื่องฆ้อง อย่างไรก็ตาม การเจาะรูด้วยเครื่องเจาะให้ผลลัพธ์ที่ราบรื่นและแม่นยำ ซึ่งแตกต่างจากเครื่องฆ้อง ซึ่งทำให้ต้นทุนการผลิตเพิ่มขึ้น ทว่าข้อดีคือ PCB โลหะอลูมิเนียมต้องการรูยึดเพียงไม่กี่รูเท่านั้นเมื่อเทียบกับการเจาะที่เหมาะสม

อย่างไรก็ตาม FR4 PCBs และ single-layer Aluminium PCBs ไม่ต้องการการชุบด้วยไฟฟ้า PCB อะลูมิเนียมยังต้องการแผงระบายความร้อนเพิ่มเติมเพื่อให้กระแสไฟไหลผ่านส่วนประกอบต่างๆ ได้โดยไม่เกิดการกระแทกหรือความไม่สะดวก อย่างไรก็ตาม ฐานของชั้นไดอิเล็กตริกในอะลูมิเนียม PCB ช่วยให้ความร้อนกระจายและป้องกันไม่ให้อุปกรณ์ร้อนขึ้น ดังนั้น เมื่อผู้ผลิตต้องการรวมเอาเอฟเฟกต์การระบายความร้อนไว้ในแอพพลิเคชั่น เช่น LED หรืออุปกรณ์ไฟฟ้า พวกเขาจึงใช้วัสดุโลหะผสมอลูมิเนียม อย่างไรก็ตาม ไฟเบอร์กลาสที่ผสมอีพอกซีเรซินถูกใช้ในอุปกรณ์ที่ต้องการชั้นฉนวนน้ำหนักเบา ซึ่งทำหน้าที่เป็นเครื่องดับเพลิงในเครื่องจักรอุตสาหกรรม

• ความหนา

ด้านเดียวที่ FR4 PCBs เกินอลูมิเนียม PCBs คือความหนาของบอร์ด FR4 PCBs มีแผงวงจรพิมพ์ที่หนาแตกต่างกันไปตามชั้นการเคลือบหลายชั้น อย่างไรก็ตาม PCB อะลูมิเนียมมีช่วงความหนาที่ค่อนข้างต่ำโดยทั่วไปเนื่องจากความหนาของชั้นอิเล็กทริกหรือโลหะสำรอง เครดิตที่มากขึ้นไปที่เพลทสำรอง เนื่องจากส่วนประกอบที่หนาที่สุดในอะลูมิเนียม PCB คือแผ่นรองสำหรับระบายความร้อนเพิ่มเติม

ในขณะที่เปรียบเทียบความสามารถในการกระจายความร้อนของ PCBs เราจะเห็นได้ว่าความสามารถนี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับขนาดของชั้นฉนวน ถ้าความหนาของชั้นฉนวนน้อยกว่า ก็จะลดค่าการนำความร้อนและความสามารถในการกระจายความร้อน อย่างไรก็ตาม พลังงานการกระจายความร้อนและความหนาของ PCB เป็นสัดส่วนทางอ้อมกับความต้านทานแรงดันไฟฟ้า ถ้าอะลูมิเนียม PCB เป็นแบบบาง จะมีความต้านทานแรงดันไฟต่ำ

• พื้นที่มิติ:

อะลูมิเนียม PCBs รวมการยึดติดด้วยลวดเพื่อเชื่อมต่อร่องรอยทางไฟฟ้าบนบอร์ด แทนที่ฮีตซิงก์ เป็นที่น่าสังเกตเพราะช่วยลดพื้นที่บนแผงวงจรพิมพ์ ทำให้มีที่สำหรับส่วนประกอบหรือทรานซิสเตอร์ไฟฟ้ามากขึ้น นอกจากนี้ ยังมีพื้นผิวที่เป็นโลหะ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้ยาง ไมกา หรือฉนวนอื่นๆ ที่โดยทั่วไปจะติดตั้งบนพื้นผิว PCB ดังนั้นจึงทำให้พื้นที่บนแผงวงจรว่างมากขึ้น

แม้ว่า FR4 PCB แบบบางจะใช้พื้นที่ในอุปกรณ์น้อยกว่าและสามารถนำไปใช้งานขนาดเล็กได้อย่างง่ายดาย ดังนั้น หากคุณมีพื้นที่ไม่เพียงพอ คุณสามารถพิจารณาวัสดุไฟเบอร์กลาสที่ช่วยประหยัดพื้นที่และเป็นโซลูชัน PCB ที่เบากว่าสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของคุณ

• ค่าใช้จ่าย

FR4 PCBs มีราคาถูกกว่าอะลูมิเนียม PCBs เนื่องจากสาเหตุหลายประการ และเหมาะสำหรับการใช้งานหลายประเภทเมื่อเทียบกับวัสดุ PCB อื่นๆ โลหะอลูมิเนียมมีราคาสูงกว่าวัสดุไฟเบอร์กลาสแบบทอ ชั้นการกัดและความต้านทานสารเคมีเพิ่มเติมบน PCB อะลูมิเนียมทำให้มีราคาแพงกว่า PCB อะลูมิเนียมมีความหนามากกว่า FR4 PCBs ซึ่งหมายความว่ามีวัสดุมากขึ้นและการติดตั้งส่วนประกอบทางไฟฟ้าเพิ่มเติม แต่ด้วยราคาที่มาพร้อมประสิทธิภาพ อลูมิเนียม PCB มีราคาแพง แต่ให้ประสิทธิภาพระดับไฮเอนด์ในงานอุตสาหกรรม หากคุณใช้ FR4 PCBs คุณต้องเพิ่มค่าใช้จ่ายของตัวระบายความร้อนภายนอกเพื่อลดฮอตสปอตจากความร้อนที่อาจสร้างความเสียหายให้กับอุปกรณ์หากสัมผัสกับอุณหภูมิสูง

• การใช้

การใช้ FR4 PCBs นั้นมากกว่าอะลูมิเนียม PCBs ทว่า PCB อลูมิเนียมส่วนใหญ่ใช้ในงานอุตสาหกรรม LED ผู้ผลิตต้องการอลูมิเนียม PCBs ในการใช้งานไฟ LED เนื่องจากมีการนำความร้อนสูงและความสามารถในการกระจายความร้อน ชั้นไดอิเล็กตริกยังทำให้วัสดุ PCB นี้มีประสิทธิภาพ ทำให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพของไฟ LED ที่เรืองแสงสูง ผู้ผลิตใช้ FR4 PCBs ในตัวเชื่อมต่อระหว่างกันที่มีความหนาแน่นสูงหรือ HDi PCB เนื่องจากประสิทธิภาพที่ควบคุมได้

โซลูชัน PCB อลูมิเนียมและ FR4 PCB ของ Eashub

PCB อลูมิเนียมของเรา

กระดานอะลูมิเนียม LED สองด้าน

ชั้น： 4L ความหนา： 1.6mm
ความหนาของทองแดงชั้นนอก： 0.5 OZ
ความหนาของทองแดงชั้นใน： 0.5 OZ
ขนาดรูต่ำสุด: 0.2 มม. ความกว้างของเส้นขั้นต่ำ: 3mil
เสร็จสิ้นพื้นผิว: ENIG 
ใบสมัคร: ไฟ LED

แผ่นอลูมิเนียม LED ด้านเดียว

ชั้น: 2L ความหนา: 1.2mm
ความหนาของทองแดงชั้นนอก: 0.5 OZ
ความหนาของทองแดงชั้นใน: 0.5 OZ
ขนาดรูต่ำสุด: 0.2 มม. ความกว้างของเส้นขั้นต่ำ: 3mil
เสร็จสิ้นพื้นผิว: OSP   
ใบสมัคร: ไฟ LED

บอร์ดจ่ายไฟสองด้าน

ชั้น:4 ลิตร ความหนา: 1.6 มม.
ความหนาของทองแดงชั้นนอก: 0.5 OZ
ความหนาของทองแดงชั้นใน: 0.5 OZ
ขนาดรูต่ำสุด: 0.2 มม. ความกว้างของเส้นขั้นต่ำ: 3mil
เสร็จสิ้นพื้นผิว: HASL
ใบสมัคร: แหล่งจ่ายไฟ

ความสามารถของ Eashub บน PCB อะลูมิเนียม

ความสามารถของ Eashub ในเรื่อง High Tg PCBs พร้อม Fr4

ความสามารถของ HDI PCBs พร้อม Fr4 ของ Eashub

Bottom Line:

ดังนั้น Aluminum PCBs และ FR4 PCBs มีความแตกต่างกันอย่างมากในเกือบทุกด้าน ตั้งแต่การผลิต ส่วนประกอบการติดตั้ง ระดับความต้านทาน ความน่าเชื่อถือ ความหนา การใช้งาน ฯลฯ ความแตกต่างเหล่านี้ทำให้ผู้ผลิตใช้วัสดุทั้งสองนี้ตามความต้องการของผู้บริโภค หากพวกเขาต้องการออกแบบ PCB สำหรับไฟ LED หรืออุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีอุณหภูมิหรือกระแสไฟสูง พวกเขาชอบอลูมิเนียม PCB อย่างไรก็ตาม พวกเขาใช้วัสดุเกรด FR4 สำหรับ PCB ที่ออกแบบมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของแอพพลิเคชั่นอื่นๆ ที่ต้องเผชิญกับกระแสไฟต่ำหรือแรงดันไฟต่ำ

นอกจากนี้ บทความนี้เน้นว่า FR4 PCBs เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดหากคุณต้องการ PCB ที่มีความหนาต่างกัน อย่างไรก็ตาม หากคุณกำลังมองหา PCB ที่มีแผงป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าที่แข็งแรงและการนำความร้อนสำหรับการกระจายความร้อน ให้เลือก Aluminium PCBs อย่างไรก็ตาม ค่าใช้จ่ายไม่สำคัญ เว้นแต่ PCB จะนำเสนอประสิทธิภาพระดับไฮเอนด์ เชื่อถือได้ และมีคุณภาพพร้อมการป้องกันขั้นสูง

แต่ถ้างบประมาณของคุณมีจำกัด คุณสามารถปรับแต่งส่วนประกอบและวัสดุสำหรับ PCB ของคุณได้ตามราคาที่คุณสามารถจ่ายได้ เนื่องจากคุณภาพต้องมาก่อน แต่ประสบการณ์ที่เหลือเชื่อในราคาที่เหมาะสมคือการรักษาที่หวานชื่น  

ความจำเป็นในการเลือกผู้ผลิตที่มีประสบการณ์ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการของคุณได้อย่างมีประสิทธิภาพมาถึงแล้ว ดังนั้น นอกจากการเลือกวัสดุ PCB ที่เหมาะสมสำหรับอุปกรณ์ของคุณแล้ว การเลือกผู้ผลิตที่เชื่อถือได้ซึ่งส่งมอบผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพตรงเวลาก็เป็นสิ่งสำคัญเช่นกัน

ฉันหวังว่าบทความนี้จะช่วยให้คุณตัดสินใจได้ว่าอะไรดีที่สุดสำหรับคุณ: อลูมิเนียม PCB หรือ FR4 PCB