2025-09-30
ในโลกของการออกแบบอิเล็กทรอนิกส์ การเลือกวัสดุ PCB ที่ผิดพลาด อาจเป็นภัยพิบัติต่อโครงการของคุณ ไม่ว่าจะเป็นหรือการเกินงบประมาณจากระบบเย็นที่ไม่จําเป็นตัวเลือกสองแบบที่พบได้มากที่สุดคือ FR4 และ PCB ฐานอะลูมิเนียม มีความต้องการที่แตกต่างกันอย่างมาก: FR4 เป็นม้าทํางานสําหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประจําวัน ขณะที่ PCB ฐานอะลูมิเนียมดีเยี่ยมในการจัดการความร้อนแต่คุณรู้ได้ยังไงว่าต้องเลือกอันไหน?
คู่มือนี้แยกความแตกต่างสําคัญระหว่าง FR4 และ PCB ฐานอลูมิเนียม ข้อดีและข้อเสียของมัน การใช้งานในโลกจริง และปัจจัยสําคัญที่จะพิจารณา (ความร้อน ค่าใช้จ่ายความทนทาน) เพื่อให้คุณสามารถตัดสินใจได้อย่างรู้ภายในที่สุด คุณจะมีแผนที่ทางที่ชัดเจนในการเลือกวัสดุที่สอดคล้องกับเป้าหมายของโครงการของคุณ ไม่มีการคาดเดาและความผิดพลาดที่แพงอีกต่อไป
ประเด็นสําคัญ
1PCB ฐานอลูมิเนียมเป็นแชมป์ความร้อน: ด้วยความสามารถในการนําความร้อนถึง 237 W / mK (เทียบกับ FR4 ราคา 0.3 W / mK) พวกเขาเป็นที่เหมาะสมสําหรับอุปกรณ์พลังงานสูงเช่น LED, ส่วนประกอบ EV และระบบพลังงานอุตสาหกรรม
2.FR4 เป็นเครื่องมือที่ใช้จ่ายถูกกว่า: มันถูกกว่า, มีการออกแบบที่ยืดหยุ่นมากขึ้น และใช้งานกับอุปกรณ์ที่ใช้ความร้อนต่ําถึงปานกลาง (เช่น สมาร์ทโฟน, อุปกรณ์ที่ใช้ในบ้านที่ฉลาด)
3การเลือกหล่อลุกไปสู่สามปัจจัย: การผลิตความร้อน (ความร้อนสูง = อลูมิเนียม) งบประมาณ (งบประมาณกดดึง = FR4) และความเครียดของสิ่งแวดล้อม (การสั่นสะเทือน / ช็อค = อลูมิเนียม)
4ค่าใช้จ่ายระยะยาวสําคัญ: PCB ฐานอลูมิเนียมมีค่าใช้จ่ายสูงขึ้น แต่กําจัดความจําเป็นในการเก็บความร้อนเพิ่มเติม ทําให้ประหยัดเงินในโครงการพลังงานสูง
การเข้าใจ FR4 และ PCBs ฐานอลูมิเนียม
ก่อนจะมาเปรียบเทียบกัน ลองทําความชัดเจนว่าวัสดุแต่ละชนิดคืออะไร และทําไมใช้
FR4 คืออะไร?
FR4 (สั้นของ ราคาไฟ Retardant 4) เป็นวัสดุ PCB ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในโลก และมีเหตุผลที่ดี,ทนต่อไฟ และมีราคาถูก
คุณสมบัติหลักของ FR4
ความแข็งแกร่งของ FR4 อยู่ในความสมดุลของความกันไฟฟ้า ความมั่นคงทางกล และราคา
| อสังหาริมทรัพย์ | ระยะค่า | เหตุ ผล ที่ มัน สําคัญ |
|---|---|---|
| ความแข็งแรงแบบดียิเลคทริก | 20?? 80 kV/mm | ป้องกันการรั่วไหลของไฟฟ้า ที่สําคัญสําหรับการทํางานอย่างปลอดภัยในอุปกรณ์พลังงานต่ํา |
| คอนสแตนตรอัดไฟฟ้า | 4.2448 | การส่งสัญญาณที่มั่นคงสําหรับการใช้งานความถี่สูง (เช่น โมดูล Wi-Fi) |
| ปัจจัยการระบาย | ต่ํา (< 0.02 ที่ 1 MHz) | ลดการสูญเสียสัญญาณให้น้อยที่สุด เหมาะสําหรับอุปกรณ์สื่อสาร |
| ความสามารถในการนําความร้อน | ~0.3 W/mK | การถ่ายทอดความร้อนที่ไม่ดี ต้องการการเย็นเพิ่มเติมสําหรับการใช้งานพลังงานสูง |
| อุณหภูมิการทํางานสูงสุด | 130~180°C | พลาดในความร้อนสูง (ตัวอย่างเช่น ห้องเครื่องยนต์รถยนต์) |
การใช้งานทั่วไปของ FR4
FR4 มีอยู่ทุกที่ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประจําวัน เพราะมันถูกและหลากหลายคุณภาพ
a.อุปกรณ์ผู้บริโภค: สมาร์ทโฟน แท็บเล็ต คอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์ในบ้านที่ฉลาด (เช่น เทอร์โมสแตต)
เครื่องมืออุตสาหกรรม: เซ็นเซอร์พลังงานต่ํา แผ่นควบคุมพื้นฐาน และอุปกรณ์สํานักงาน
c. การสื่อสารทางโทรคมนาคม: รูเตอร์ โมเดม และโทรศัพท์สายจานที่ตั้ง (ที่ความร้อนน้อยที่สุด)
พีซีบีพื้นฐานอลูมิเนียม คืออะไร?
PCB ฐานอลูมิเนียม (ยังเรียกว่า PCB หลักโลหะ หรือ MCPCBs) ได้ถูกออกแบบมาเพื่อเป้าหมายหลักหนึ่งคือการจัดการความร้อนผนังไฟฟ้ากลาง (สําหรับการปิด), และแกนอะลูมิเนียมด้านล่าง (หน่วยระบายความร้อน)
คีย์อลูมิเนียมทําหน้าที่เป็นตัวระบายความร้อนที่ติดตั้ง โดยเคลื่อนความร้อนออกจากส่วนประกอบเร็วกว่าวัสดุ PCB แบบดั้งเดิม
คุณสมบัติพื้นฐานของ PCB ฐานอลูมิเนียม
PCB ฐานอลูมิเนียมให้ความสําคัญกับผลงานทางความร้อนมากกว่าค่าใช้จ่าย
| อสังหาริมทรัพย์ | ระยะค่า | เหตุ ผล ที่ มัน สําคัญ |
|---|---|---|
| ความสามารถในการนําความร้อน | 150 237 W/mK | 500×800x ดีกว่า FR4 หมดความต้องการสําหรับระบายความร้อนภายนอก |
| ความต้านทานความร้อน | 4.09 × 10−4 °C/W | การสร้างความร้อนอย่างน้อย แม้กระทั่งในอุปกรณ์พลังงานสูง |
| คอเปิเซนต์การขยายความร้อน (CTE) | 50×10-6 ซม/ซม°C | 50% น้อยกว่า FR4 (110 × 10-6 ซม / ซม °C) ป้องกันการบิดภายใต้ความร้อน |
| อุณหภูมิการทํางานสูงสุด | สูงสุด 200°C | รับมือความร้อนสูง (เช่น ไฟหน้า LED, แบตเตอรี่ EV) |
| ความจุของแรงดัน | ปริมาณไฟฟ้าสูงสุด 3000 โวลต์ | ปลอดภัยสําหรับระบบพลังงานสูง (เช่น อินเวอร์เตอร์อุตสาหกรรม) |
สารสกัดอลูมิเนียมทั่วไปสําหรับ PCB
ไม่ใช่แกนอลูมิเนียมทั้งหมดที่เหมือนกัน ผสมเหล็กถูกเลือกขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพทางความร้อนและราคา
a.1050 อลูมิเนียม: ใช้งานทั่วไป, 235 W/mK (มีราคาถูกสําหรับความต้องการความร้อนพื้นฐาน)
b.1060 อลูมิเนียม: เกรดอิเล็กทรอนิกส์ 237 W/mK (ดีที่สุดสําหรับ LED และอุปกรณ์พลังงานสูงของผู้บริโภค)
c.6061 อลูมิเนียม: คุณภาพโครงสร้าง 150 W/mK (แข็งแรงกว่า แต่มีประสิทธิภาพทางความร้อนน้อยกว่า) ใช้ในเครื่องจักรอุตสาหกรรม
ข้อดีและข้อเสียของ FR4 PCB
FR4 ได้รับความนิยม แต่มันไม่ใช่ทางแก้ปัญหาแบบเดียว สําหรับทุกๆคน ลองดูจุดแข็งและจุดอ่อนของมัน
ข้อดีของ PCB FR4
1ค่าใช้จ่ายไม่แพ้: FR4 เป็นวัสดุ PCB ราคาถูกที่สุดในตลาด สําหรับโครงการปริมาณสูง (เช่น 10,000+ PCB ของสมาร์ทโฟน) มันลดต้นทุน 50% - 70% เมื่อเทียบกับ PCB ฐานอลูมิเนียม
2ความยืดหยุ่นในการออกแบบ: FR4 มีความหนาในช่วงที่กว้างขวาง (0.2 มม ถึงมากกว่า 5 มม) และรองรับการออกแบบหลายชั้น (สูงสุด 40 + ชั้น) ซึ่งทําให้มันเหมาะสมสําหรับวงจรที่คอมพัคคและซับซ้อน (เช่นโป๊ตบุ๊กเมนบอร์ด).
3ผลประกอบความถี่สูง: ด้วยปัจจัยระบายความถี่ต่ํา FR4 ช่วยรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณสําหรับการใช้งานความเร็วสูง (เช่น โมเดม 5G ชิป Wi-Fi 6)
4การมีอยู่ทั่วไป: ผู้ผลิต PCB ทุกรายการผลิตแผ่น FR4 ช่วงเวลาในการนําเสนอไม่นาน (1~3 วันสําหรับต้นแบบ) และการจัดหาสินค้าไม่เคยเป็นปัญหา
ข้อเสียของ PCB FR4
1การจัดการความร้อนที่ไม่ดี: ความสามารถในการนําความร้อนของ ~ 0.3 W / mK หมายความว่ามันจับความร้อน สําหรับองค์ประกอบที่มีพลังงานสูง (เช่น LED 10W) คุณจะต้องการหน่วยระบายความร้อนภายนอก
2ความทนทานต่ออุณหภูมิต่ํา: FR4 จะลดความหนาลงเหนือ 180 °C ทําให้มันไร้ประโยชน์สําหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง (เช่น ห้องเครื่องยนต์รถยนต์, เตาอบอุตสาหกรรม)
3.ความเปราะบางภายใต้ความเครียด: FR4 มีแนวโน้มที่จะบิดหรือแตกจากการสั่นสะเทือน (เช่นในเครื่องมือไฟฟ้า) หรือกระแทกทางกล (เช่นโทรศัพท์สมาร์ทโฟนตก)
4ความกังวลต่อสิ่งแวดล้อม: FR4 มีสารยับยั้งไฟ (เช่น โบรมิน) ที่เป็นสารพิษเมื่อกําจัดไม่ถูกต้อง มันไม่ได้รีไซเคิลง่าย ไม่เหมือนกับอลูมิเนียม
ข้อดีและข้อเสียของ PCB ฐานอลูมิเนียม
พีซีบีพื้นฐานอลูมิเนียมแก้ปัญหาความอ่อนแอของ FR4 แต่มันมีข้อเสีย
ข้อดีของ PCB ฐานอลูมิเนียม
1.การระบายความร้อนที่ดีกว่า: หลักอลูมิเนียมทําหน้าที่เป็นหน่วยระบายความร้อนที่ติดตั้งใน. สําหรับ LED 20W, PCB ฐานอลูมิเนียมลดอุณหภูมิส่วนประกอบ 40 ̊60 ° C เมื่อเทียบกับ FR4 (ขยายอายุการใช้งาน LED 2 ̊3x)
2ความทนทานทางกล: หลักโลหะทําให้ PCB อลูมิเนียมทนต่อการสั่นสะเทือน, การกระแทกและการบิด. มันเหมาะสําหรับรถยนต์, เครื่องจักรกลอุตสาหกรรม, และอิเล็กทรอนิกส์กลางแจ้ง (ตัวอย่างเช่น ไฟสว่างบนถนน).
3สะอาดต่อสิ่งแวดล้อม: อลูมิเนียมสามารถนําไปใช้ใหม่ได้ 100% และ PCB ที่มีฐานอลูมิเนียมจะผลิตขยะอิเล็กทรอนิกส์น้อยลง (ไม่จําเป็นต้องมีเครื่องระบายความร้อนจากพลาสติก)
4การประหยัดพื้นที่: โดยการกําจัดหน่วยระบายความร้อนภายนอก PCBs อลูมิเนียมลดขนาดของอุปกรณ์ทั้งหมด (เช่น หลอด LED ผอม, ระบบบริหารแบตเตอรี่ EV หนาแน่น)
5ความอดทนความดันสูง: มันสามารถทํางานได้ถึง 3000 โวลต์ ทําให้มันปลอดภัยสําหรับอิเล็กทรอนิกส์พลังงาน (เช่น อินเวอร์เตอร์แสงอาทิตย์, การควบคุมมอเตอร์อุตสาหกรรม)
ข้อเสียของ PCB ฐานอลูมิเนียม
1ค่าใช้จ่ายสูงกว่า: PCB ฐานอลูมิเนียมมีราคา 3 หน า 5 เท่าของ FR4 สําหรับโครงการพลังงานต่ํา (เช่นเซ็นเซอร์พื้นฐาน) ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมนี้ไม่จําเป็น
2ความยืดหยุ่นในการออกแบบที่จํากัด: ตัวเลือกความหนาจํากัด (0.8 มม. ถึง 4 มม.) และมันรองรับชั้นน้อยกว่า (สูงสุด 4 ชั้น, เทียบกับ FR4 มากกว่า 40 ชั้น)PCB ของนาฬิกาฉลาด).
3การทํางานความถี่สูงที่ไม่ดี: หลักอลูมิเนียมสามารถขัดขวางสัญญาณความเร็วสูง (เช่น 10+ GHz) FR4 ดีสําหรับระบบ 5G หรือราดาร์
4.หนักกว่า FR4: อลูมิเนียมเพิ่มน้ําหนักสําหรับอุปกรณ์พกพา (เช่นหูฟังไร้สาย)
ความแตกต่างสําคัญระหว่าง FR4 และ PCB ฐานอลูมิเนียม
เพื่อที่จะเลือกที่ถูกต้อง คุณต้องเปรียบเทียบวัสดุสองชนิด ผ่านปัจจัยที่สําคัญที่สุดกับโครงการของคุณ
1. การนําความร้อนและการจัดการความร้อน
นี่คือช่องว่างที่ใหญ่ที่สุดระหว่าง FR4 และ PCB ฐานอลูมิเนียม
| เมทริก | PCB FR4 | PCB ฐานอลูมิเนียม | ผลกระทบ ใน โลก จริง |
|---|---|---|---|
| ความสามารถในการนําความร้อน | ~0.3 W/mK | 150 237 W/mK | อลูมิเนียมสกัดความร้อนเร็ว 500-800 เท่า ไม่จําเป็นต้องใช้อุปกรณ์ระบายความร้อน สําหรับไฟ LED 20W |
| ความต้านทานความร้อน | สูง (ความร้อนติด) | ต่ํา (กระจายความร้อนเร็ว) | ไลด์ที่ใช้ FR4 จะร้อนเกินในเวลา 1 2 ชั่วโมง; ไลด์ที่ใช้อะลูมิเนียมจะทํางานเย็นได้นานกว่า 1000 ชั่วโมง |
| อุณหภูมิการทํางานสูงสุด | 130~180°C | สูงสุด 200°C | อลูมิเนียมใช้ได้ในห้องเครื่องยนต์รถยนต์ FR4 ทําไม่ได้ที่นี่ |
เมื่อ จะ ให้ ความ สําคัญ ต่อ เรื่อง นี้:หากโครงการของคุณใช้องค์ประกอบที่มีพลังงานสูง (เช่น LED, ทรานซิสเตอร์พลังงาน, ชาร์จ EV) อลูมิเนียมไม่สามารถต่อรองได้ สําหรับองค์ประกอบที่มีพลังงานต่ํา (เช่น ไมโครชิป, เซ็นเซอร์) FR4 ใช้ได้
2ความแข็งแรงทางกลและความทนทาน
พีซีบีพื้นฐานอลูมิเนียมถูกสร้างขึ้นเพื่อใช้ในสภาพที่ยากลําบาก ขณะที่ FR4 สําหรับการใช้งานความเครียดต่ํา
| เมทริก | PCB FR4 | PCB ฐานอลูมิเนียม | ผลกระทบ ใน โลก จริง |
|---|---|---|---|
| ความต้านทานการสั่น | ต่ํา (บิด/แตกง่าย) | สูง (แกนโลหะซึมกระแทก) | FR4 ทํางานไม่ดีในเครื่องมือไฟฟ้า อลูมิเนียมใช้ในเครื่องจักรอุตสาหกรรม |
| การบิดเบือนภายใต้ความร้อน | สูง (CTE = 110×10−6 ซม/ซม°C) | ต่ํา (CTE = 50×10−6 ซม/ซม°C) | FR4 PCB ในไฟหน้า LED warp; อลูมิเนียมยังคงเรียบ |
| ความ ทนทาน ระยะ ยาว | 2-5 ปี (ในสภาพที่ยากลําบาก) | 10~15 ปี | พีซีบีอลูมิเนียมในไฟถนนใช้ได้ 10 ปี; FR4 ต้องเปลี่ยนทุก 2 ปี |
เมื่อ จะ ให้ ความ สําคัญ ต่อ เรื่อง นี้:หากอุปกรณ์ของคุณจะเผชิญกับการสั่นสะเทือน (เช่น รถยนต์, เครื่องบินไร้คนขับ), การกระแทก (เช่น เครื่องมือไฟฟ้า) หรืออุณหภูมิที่รุนแรง (เช่น อิเล็กทรอนิกส์กลางแจ้ง) เลือกอะลูมิเนียม สําหรับอุปกรณ์ภายในห้องที่มีความเครียดต่ํา (เช่น,แท็บเล็ต) FR4 ก็โอเค
3ค่าใช้จ่าย (ล่วงหน้าและยาว)
FR4 ราคาถูกกว่าก่อน แต่อะลูมิเนียมสามารถประหยัดเงินในระยะยาว สําหรับโครงการที่มีพลังงานสูง
| ประเภทค่าใช้จ่าย | PCB FR4 | PCB ฐานอลูมิเนียม | ผลกระทบ ใน โลก จริง |
|---|---|---|---|
| ค่าเริ่มต้น | 0.50$ 5$ ต่อตารางนิ้ว | 2$ 15$ ต่อตารางนิ้ว | สําหรับ PCBs 10,000, FR4 ราคา $ 5,000 ¢ $ 50,000; อลูมิเนียมมีราคา 20,000$ 150$000. |
| ค่าใช้จ่ายระยะยาว | สูงกว่า (ต้องการเครื่องระบายความร้อน) | ต่ํากว่า (ไม่มีการเย็นเพิ่ม) | ระบบ LED ขนาด 100W พร้อม FR4 ต้องการระบายความร้อน 20 ดอลลาร์ อลูมิเนียมกําจัดค่าใช้จ่ายนี้ |
| ค่ารักษา | สูงกว่า (การเปลี่ยนบ่อย) | ต่ํากว่า (ล้มเหลวน้อยกว่า) | เซนเซอร์ EV ที่ใช้ FR4 ตกทุก 2 ปี อลูมิเนียมใช้ได้ 10 ปี |
เมื่อ จะ ให้ ความ สําคัญ ต่อ เรื่อง นี้:สําหรับงบประมาณที่ค่อนข้างคับ หรือโครงการพลังงานต่ํา (เช่นเซนเซอร์ IoT หลัก) FR4 ดีกว่า สําหรับโครงการพลังงานสูง (เช่น อินเวอร์เตอร์พลังแสงอาทิตย์) ประหยัดระยะยาวของอลูมิเนียมมากกว่าต้นทุนล่วงหน้า
4การออกแบบ ความยืดหยุ่นและน้ําหนัก
FR4 มีความหลากหลายมากขึ้นสําหรับการออกแบบที่คอมพัคต์และเบา ส่วนอลูมิเนียมสําหรับโครงการที่เน้นความร้อน
| เมทริก | PCB FR4 | PCB ฐานอลูมิเนียม | ผลกระทบ ใน โลก จริง |
|---|---|---|---|
| ตัวเลือกความหนา | 0.2 มิลลิเมตร 5 มิลลิเมตร+ | 0.8 มิลลิเมตร 4 มิลลิเมตร | FR4 ใช้ได้กับ PCB ของนาฬิกาสมาร์ท (0.3 มม.) อลูมิเนียมหนาเกินไป |
| จํานวนชั้น | สูงสุด 40+ ชั้น | สูงสุด 4 ชั้น | FR4 ใช้กับเมอร์บอร์ดคอมพิวเตอร์คอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อน อลูมิเนียมใช้กับวงจรพลังงานสูง |
| น้ําหนัก | ความเบา (1.8 g/cm3) | หนักกว่า (2.7 กรัม/ซม 3) | FR4 เหมาะสําหรับหูฟังไร้สาย อลูมิเนียมเพิ่มน้ําหนักมากเกินไป |
เมื่อ จะ ให้ ความ สําคัญ ต่อ เรื่อง นี้:สําหรับอุปกรณ์ที่พกพาและคอมแพคต์ (เช่น สมาร์ทโฟน, เครื่องที่ใส่ได้) FR4 เป็นตัวเลือกเดียว สําหรับอุปกรณ์ที่ตั้งและพลังงานสูง (เช่น ไฟโหลด LED, อินเวอร์เตอร์อุตสาหกรรม)น้ําหนักและความหนาของอะลูมิเนียมไม่สําคัญ.
วิธี เลือก PCB ที่ เหมาะสม สําหรับ โครงการ ของ คุณ
ใช้กรอบขั้นตอนนี้เพื่อตัดสินใจระหว่าง FR4 และ PCB ฐานอลูมิเนียม
ขั้นตอนที่ 1: คํานวณผลิตความร้อนของโครงการของคุณ
คําถามแรกคือ เครื่องของคุณผลิตความร้อนเท่าไหร่?
a.ความร้อนต่ํา (< 1W): FR4 เป็นที่สมบูรณ์แบบ ตัวอย่าง: เซ็นเซอร์บ้านฉลาด, ไมโครคอนโทรเลอร์พื้นฐาน
b.ความร้อนปานกลาง (110W): FR4 กับหน่วยระบายความร้อนขนาดเล็กทํางาน ตัวอย่าง: เครื่องตั้งทาง Wi-Fi สาย LED ขนาดเล็ก
c.ความร้อนสูง (> 10W): จําเป็นต้องใช้ PCB ฐานอลูมิเนียม ตัวอย่าง: ไฟหน้า LED 20W ระบบบริหารแบตเตอรี่ EV สายพลังงานอุตสาหกรรม
ขั้นตอนที่ 2: ประเมินสภาพแวดล้อมการทํางานของคุณ
เครื่องของคุณจะใช้ที่ไหน?
a.ในห้อง, ความเครียดต่ํา: FR4 (เช่น แท็บเล็ต, เครื่องพิมพ์สํานักงาน)
b.ภายนอก, ความสั่นสะเทือนสูง, หรือความร้อนสูง: อลูมิเนียม (ตัวอย่างเช่น โคมไฟบนถนน, ส่วนประกอบของเครื่องยนต์รถยนต์, เครื่องจักรอุตสาหกรรม)
ขั้นตอนที่ 3: กําหนดงบประมาณของคุณ (ล่วงหน้ากับระยะยาว)
a.งบประมาณล่วงหน้าเป็นกษัตริย์: เลือก FR4 (ตัวอย่างเช่น การเริ่มต้นที่ผลิตเซ็นเซอร์ IoT หลัก 1,000 เครื่อง)
b.การประหยัดในระยะยาวสําคัญ: เลือกอลูมิเนียม (ตัวอย่างเช่น บริษัทผลิตเครื่องปรับปรุงแสงอาทิตย์ 100 เครื่อง ไม่ใช้อุปกรณ์ระบายความร้อน = ค่ารักษาที่ต่ํากว่า)
ขั้นตอนที่ 4: ตรวจสอบความต้องการการออกแบบ
a. ชั้นที่คอมพ็อคต์ น้ําหนักเบา หรือซับซ้อน: FR4 (ตัวอย่างเช่น PCB ของนาฬิกาฉลาด บอร์ดแม่ของคอมพิวเตอร์เล็ปโตป)
b.วงจรเรียบง่าย, เผชิญความร้อน: อลูมิเนียม (เช่น หลอด LED, เครื่องชาร์จ EV)
ตัวอย่างการแยกโครงการ
เพื่อทําให้เรื่องนี้เป็นจริง ลองดูโครงการสามประเภท
| โครงการ | ผลิตความร้อน | สิ่งแวดล้อม | ความสนใจในงบประมาณ | วัสดุ PCB ที่ดีที่สุด | ทําไมล่ะ? |
|---|---|---|---|---|---|
| เทอร์โมสแตตสมาร์ท | < 1W | ภายในบ้าน ความเครียดน้อย | เงินล่วงหน้า | FR4 | ความร้อนต่ํา ต้องการการออกแบบที่คอมแพคต์ ราคาถูกในการผลิตในจํานวนมาก |
| ไฟหน้า LED | 20W | รถ (สั่นสะเทือน/ความร้อน) | ระยะยาว | อลูมิเนียม | ความร้อนสูง ต้องการความทนทาน อลูมิเนียมกําจัดความร้อน |
| อินเวอร์เตอร์พลังแสงอาทิตย์อุตสาหกรรม | 100W | ภายนอก (ความร้อนสูง) | ระยะยาว | อลูมิเนียม | รับมือความดันสูง / ความร้อน ใช้งานได้ 10+ ปี โดยไม่ต้องบํารุงรักษา |
ความ คิด ปลอม ที่ บ่อย เกี่ยว กับ FR4 และ PCB ที่ มี ฐาน อลูมิเนียมs
มาดูกันว่า ความคิดที่ผิดปกติที่สุดเพื่อหลีกเลี่ยงการตัดสินใจที่ไม่ถูกต้อง
ตํานานที่ 1: อะลูมิเนียมฐาน PCB ราคาแพงเกินไปสําหรับโครงการเล็ก
ความจริง: สําหรับโครงการชุดเล็กที่มีพลังงานสูง (เช่น 50 แบบต้นแบบ LED) PCB ฐานอลูมิเนียมมีราคาถูก. ผู้ผลิตหลายรายการนําเสนอต้นแบบใช้ในราคา $ 50 ราคา $ 200ซึ่งคุ้มค่าที่จะหลีกเลี่ยงความล้มเหลวการอุ่นเกิน.
ความเชื่อที่ 2: ราคา FR4 สามารถรับมือกับความร้อนสูงได้ด้วยเครื่องระบายความร้อนขนาดใหญ่พอ
ความจริง: แม้จะใช้อุปกรณ์ระบายความร้อน แต่ความสามารถในการระบายความร้อนของ FR4 ต่ําจะจับความร้อนไว้. LED 50W บน FR4 ที่มีอุปกรณ์ระบายความร้อนยังคงจะทํางาน 20 ̊30 ̊C ร้อนกว่าในอัลลูมิเนียม
ความเชื่อที่ 3: ผนัง PCB ฐานอลูมิเนียมเป็นเพียงสําหรับ LEDs
ความจริง: อลูมิเนียมถูกใช้ในรถไฟฟ้า (บริหารแบตเตอรี่) ระบบพลังงานอุตสาหกรรม (อินเวอร์เตอร์) และอุปกรณ์การแพทย์ (เลเซอร์ไดโอด์)
ความเชื่อที่ 4: ราคา FR4 ไม่ทนทานพอสําหรับการใช้ในอุตสาหกรรม
ความจริง: FR4 ใช้ได้กับอุปกรณ์อุตสาหกรรมที่มีพลังงานต่ํา (เช่น เซ็นเซอร์พื้นฐาน) แต่สําหรับอุปกรณ์อุตสาหกรรมที่มีพลังงานสูงหรือสั่นแรงสูง อลูมิเนียมดีกว่า
สรุป: วัสดุ PCB ที่เหมาะสม = ความสําเร็จของโครงการ
การเลือกระหว่าง FR4 และ PCB ฐานอลูมิเนียม ไม่ใช่เรื่องว่า ไหนดีกว่า แต่เรื่องว่า ไหนเหมาะกับโครงการของคุณ
a.เลือก FR4 หาก: คุณกําลังสร้างอุปกรณ์ความร้อนต่ําถึงกลาง (เช่น สมาร์ทโฟน, เครื่องตรวจจับ IoT) ด้วยงบประมาณที่ค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างมากFR4 เป็นตัวอย่างที่น่าเชื่อถือ, การเลือกที่คุ้มค่าสําหรับอิเล็กทรอนิกส์ประจําวัน
b.เลือก PCB ฐานอลูมิเนียม หาก: คุณกําลังสร้างอุปกรณ์พลังงานสูง (เช่น LED, องค์ประกอบ EV) ที่ผลิตความร้อน, ต้องการที่จะอยู่รอดในสภาพที่รุนแรง (สั่นสะเทือน / อุณหภูมิสูงสุด),หรือต้องการกําจัดเครื่องระบายความร้อนภายนอก (ประหยัดพื้นที่และค่าใช้จ่ายในระยะยาว)อลูมิเนียมเป็นทางออกสําหรับโครงการที่ความร้อนและความทนทานไม่ต่อรอง
จําไว้: วัสดุที่ผิดพลาดอาจนําไปสู่ความล้มเหลวที่คุ้มค่า LED ที่ร้อนเกิน, เซ็นเซอร์ที่เสียหาย, หรือการเกินงบประมาณจากการเย็นเพิ่มเติมและความต้องการการออกแบบ, คุณจะเลือก PCB ที่ทําให้อุปกรณ์ของคุณทํางานอย่างน่าเชื่อถือเป็นเวลาหลายปี
สําหรับนักออกแบบอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ การตัดสินใจจะลดลงมาในคําถามเดียว: โครงการของฉันจะผลิตความร้อนมากกว่า 10W ไหม? ถ้าใช่, อลูมิเนียมคือทางที่จะไป. ถ้าไม่, FR4 จะทํางาน.คู่มือนี้จะให้คุณมีเครื่องมือในการเลือกที่มั่นใจ ไม่ต้องเดาอีกไม่มีความผิดพลาดอีกแล้ว
ส่งข้อสอบของคุณตรงมาหาเรา
