PCB批量工厂分享FR-4与铝基板选择注意事项

PCB批量工厂分享FR-4与铝基板选择注意事项

在 PCB 批量工厂的材料库里,FR-4 和铝基板就像两位 “『明星』️选手”——FR-4 是全能型老将,铝基板是专攻散热的新秀。选择它们时,既不能只看价格,也不能盲目追性能,得像选跑鞋👟一样:马拉松选缓震款,短跑选轻质款。从手机主板到 LED 路灯,这两种板材的不同特性,决定了电子设备的性能上限。

性能对决:各有 “看家本领”

FR-4 和铝基板的核心差异,藏在机械性能、散热能力和电气特性里,PCB 批量工厂的测试数据最有说服力:

机械强度:FR-4 更 “抗造”。1.6mm 厚的 FR-4 抗弯曲强度达 200MPa,能承受 5kg 重物从 1 米落下的冲击(完好率 90%),而同厚度铝基板(铝基 1mm + 绝缘层 0.1mm)的抗弯曲强度仅 150MPa,重物跌落时铝基易变形。这也是 FR-4 适合做多层板(如 PCB 四层板工厂生产的 4 层主板)的原因 —— 层叠结构下,FR-4 的稳定性比铝基板高 30%。

散热能力:铝基板甩 FR-4 几条街。FR-4 的导热系数仅 0.2-0.3W/m・K,像盖着棉被的电脑;铝基板的铝基导热系数达 160-200W/m・K,配合 1-3W/m・K 的绝缘层,散热能力是 FR-4 的 500 倍以上。

电气性能:FR-4 更 “守规矩”。FR-4 的体积电阻率>10¹⁴Ω・cm,介电常数稳定在 4.2-4.7(1GHz),适合高速信号传输;铝基板的绝缘层(多为环氧树脂 + 陶瓷)介电常数稍高(4.5-5.0),高频下信号损耗比 FR-4 高 10%。

应用场景:各有 “势力范围”

PCB 批量工厂的订单分布,藏着两种板材的 “地盘划分” 规律:

FR-4 统治 “常规电子”。手机主板(4 层 FR-4)、路由器、电脑显卡等设备,功率低(<5W/cm²)、信号频率高(>1GHz),FR-4 的绝缘和信号优势正好发挥。

铝基板霸占 “高温设备”。LED 路灯(10W/cm²)、电机控制器、汽车功放等 “发热大户”,非铝基板不可。

成本与工艺:FR-4 更 “亲民”

对中小厂商来说,成本和工艺难度是绕不开的坎,PCB 批量工厂的报价单能说明问题:

成本差 30%-50%。1.6mm 厚、10cm×10cm 的 FR-4 板,批量价约 5 元 / 片;同规格铝基板(1mm 铝基 + 0.1mm 绝缘层)约 8 元 / 片,贵 60%。这还不算加工费 —— 铝基板的蚀刻需要专用药水(防铝腐蚀),成本比 FR-4 高 20%。

工艺复杂度:FR-4 更 “省心”。FR-4 的钻孔、层压工艺成熟,PCB 批量工厂的良率达 98%;铝基板的绝缘层易被钻孔时的高温损坏,良率约 95%。

选择指南:记住这三个 “黄金法则”

PCB 批量工厂的『工程师』总结出一套 “选型公式”,帮你避开坑:

看功率密度:>2W/cm² 选铝基板(如 LED、功率管),<2W/cm² 用 FR-4(如传感器、逻辑电路)。某电机控制器测试显示,2W/cm² 是临界点 ——FR-4 在这个功率下,温度超过 85℃的安全阈值,而铝基板能控制在 65℃。

看信号频率:>1GHz 优先 FR-4(如 5G 模块),低频(<500MHz)可用铝基板(如电源适配器)。高频下,铝基板的介电损耗会让信号失真率增加 5%,影响通信质量。

看成本敏感度:消费电子(如遥控器)用 FR-4 压成本,工业设备(如激光电源)用铝基板保稳定。

在复杂设备中,两种板材可以 “分工合作”。捷配 PCB 为某『新能源』汽车 OBC(车载充电机)设计的方案:

  • 控制板部分:用 4 层 FR-4,保证 CAN 总线信号(500kbps)稳定传输;
  • 功率部分:用铝基板承载 IGBT(功率器件),将温度从 105℃降到 75℃;
  • 连接方式:通过连接器将两者组合,兼顾信号和散热。

这种方案比全铝基板成本低 25%,比全 FR-4 可靠性高 40%,完美平衡了性能与成本。

FR-4 和铝基板没有绝对的 “好坏”,只有 “合适” 与否。PCB 批量工厂的经验是:让 FR-4 管好信号,让铝基板管好热量,两者配合能发挥 1+1>2 的效果。而捷配 PCB 这类企业的价值,就在于根据设备特性精准匹配材料,让每一分成本都花在刀刃上。

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