Информация о полиимидных печатных платах (FR4 по сравнению с полиамидными печатными платами)

Перейти к:

• Что такое полиимид/полиамидный материал для печатных плат?
• Когда его следует использовать?
• Что такое материал печатной платы FR4?
• Что такое приложения FR4?
• Почему лучше выбрать полиимид/полиамид, чем FR4?
• Где я могу получить полиимидные/полиамидные печатные платы?

Многие компании, использующие печатные платы, довольствуются использованием для своих плат стандартного материала FR4. Платы FR4 доступны по цене и эффективны для многих приложений. Однако платы FR4 — не единственный доступный тип материала для печатных плат. Некоторые другие типы плат могут быть более подходящими для определенных приложений.

Одним из типов материала для плит, который вы можете рассмотреть, является полиимид. Могут существовать некоторые свойства материала полиимидной печатной платы, которые хорошо подходят для применения в вашей отрасли. Если вы только начинаете использовать печатные платы, будет полезно узнать, какой материал лучше, прежде чем начать их заказывать.

Если вы не уверены, подходят ли вам полиимидные/полиамидные печатные платы, читайте дальше, чтобы узнать о свойствах этих плат и о том, как они могут повлиять на ваши приложения.

Что такое полиимид/полиамидный материал для печатных плат?

Полиимиды, также известные как полиамиды, представляют собой полимеры, состоящие из имидных мономеров. Эта разнообразная группа полимеров включает в себя различные материалы, как природные, так и синтетические. Например, к натуральным полиамидам относятся шелк и шерсть. Однако при производстве печатных плат полиамиды, используемые для основы плат, производятся синтетически серийно.

Синтетические полиимиды производятся путем полимеризации различных химических веществ, содержащих имидные структуры. Чаще всего в процессе используются бисмалеимиды и малеиновый ангидрид. Различные химические вещества и добавки, используемые в процессе, могут давать разные результаты, создавая различные типы полиимидов, обладающих различными преимуществами. Некоторые примеры перечислены ниже:

• Чистые полиимиды: Чистые полиимиды, также известные как полиимиды 2-го поколения, производятся без бромированных антипиренов и других добавок. В результате они более термостабильны и термостойки, чем многие современные альтернативы.
• Полиимиды 3-го поколения: Эти полиимиды включают добавки, улучшающие сопротивление воспламенению, что может помочь предотвратить возгорание от электричества. Хотя эти типы полиимидов, как правило, менее термически стабильны, они обеспечивают более короткое время производства из-за более низких температур и времени, необходимого для отверждения.
• Наполненные полиимиды: Наполненные полиимидные системы состоят из полиимида и наполнителя. Полиимид обеспечивает необходимую теплостойкость и гибкость, а наполнитель помогает уменьшить усадку смолы, что помогает свести к минимуму образование трещин во время процессов отверждения и сверления.
• Полиимиды с низкой текучестью: Эти полиимиды состоят из различных смол и ограничителей потока, которые снижают гибкость материала.

Ожидается, что со временем станет популярным больше вариантов полиимида. Например, в настоящее время разрабатываются полиимиды 4-го поколения, которые улучшат адгезию медной фольги и чувствительность к влаге, а также общую стабильность.

Когда его следует использовать?

Изделия из полиимида пользуются большим спросом в отрасли, в первую очередь благодаря гибкости и прочности материала. Однако это не единственная причина, по которой предпочтение отдается полиамидам.

При выборе основного материала печатной платы важно выбрать материал, который лучше всего подходит для приложения. Полиамид может быть вашим лучшим выбором, если для вашего приложения требуются следующие характеристики печатной платы:

• Отличная гибкость: Полиимидный материал чаще всего используется для производства гибких и жестко-гибких печатных плат, поскольку этот материал исключительно гибкий.
• Отличная прочность на растяжение: Несмотря на свою гибкость, полиимидные материалы очень прочны и устойчивы к деформации. Это делает его отличным выбором для любого приложения, где может потребоваться определенная физическая прочность.
• Очень термостабильный: Полиимиды чрезвычайно стабильны в широком диапазоне температур. Они могут поддерживать работу при обычно неблагоприятных температурах до 260 градусов Цельсия. Кроме того, они обладают хорошей теплопроводностью, а также могут противостоять термическим повреждениям в процессе производства и ремонта.
• Стойкость к химическим веществам: Полиимиды химически стабильны, а это означает, что они могут подвергаться воздействию различных агрессивных химических веществ без негативных последствий. Это имеет решающее значение в приложениях, которые включают воздействие таких химических веществ.
• Высокопрочный: Полиимидные печатные платы не только устойчивы к теплу и химическим веществам, но и обладают высокой устойчивостью к физическим нагрузкам. Они сохранят свою форму независимо от применяемых к ним физических и температурных условий, что делает их идеальными для применения в суровых условиях и при ремонте в полевых условиях.

Помимо этих свойств, полиимиды обладают электрическими свойствами, необходимыми для создания отличного базового материала для печатных плат.

Каковы области применения полиамидного материала для печатных плат?

Полиамиды, как натуральные, так и синтетические, находят широкое применение. Эти материалы можно найти в транспортных средствах, одежде и потребительских товарах. Однако наиболее примечательным является их использование в печатных платах. В частности, полиамидные платы используются для создания гибких и гибко-жестких печатных плат, которые приобрели популярность за последние несколько лет, и ожидается, что их доля на рынке увеличится в период с 2017 по 2027 год.

Гибкие и жестко-гибкие полиамидные платы нашли широкое применение в производстве печатных плат. Вот некоторые примеры:

• Компьютерная электроника: Компьютерная среда, особенно ноутбуки, требует некоторой гибкости и долговечности, чтобы выдерживать физические нагрузки при ежедневном использовании. Кроме того, среда, в которой работают компьютерные печатные платы, может сильно нагреваться. Полиамидные гибкие и жестко-гибкие печатные платы идеально подходят для этих сред, в основном благодаря их гибкости, долговечности и термостойкости.
• Автомобильная электроника: Современные автомобили в значительной степени зависят от электроники и обычно используют гибкие печатные платы для управления вибрациями и нагревом, которые часто возникают внутри автомобиля.
• Бытовая электроника: Бытовая электроника, в том числе смартфоны и планшеты, часто изготавливается с использованием гибких или жестко-гибких печатных плат из-за нагрузок при ежедневном использовании. Гибкие печатные платы разрабатываются для потенциальной потребительской электроники будущего, такой как гибкие планшеты и смартфоны.
• Электроника для медицинской промышленности: Многие медицинские приложения требуют определенной гибкости в используемой электронике, особенно в случае имплантатов, протезов и технологий визуализации, которые, как правило, требуют большего движения.
• Военная и аэрокосмическая электроника: В аэрокосмической и военной промышленности предпочтение отдается полиамидным материалам для печатных плат из-за их надежности, термической стабильности и гибкости. Это связано как с физическими стрессами, возникающими в этих отраслях, так и с частой необходимостью ремонта в полевых условиях, для которого другие материалы менее подходят.

Короче говоря, полиамид очень востребован для широкого спектра применений, в первую очередь из-за его гибкости, прочности, долговечности и термических свойств.

Что такое материал печатной платы FR4?

FR4 — одна из самых распространенных подложек для печатных плат. Однако FR4 на самом деле не относится к типу материала — вместо этого он относится к сорту материала. FR в FR4 означает «огнестойкий» и соответствует системе классификации, разработанной Национальной ассоциацией производителей электрооборудования или NEMA. Этот класс означает, что материал соответствует стандарту UL94V-0.

Хотя термин FR4 на самом деле не описывает материал, материалы класса FR4 обычно представляют собой многослойное стекловолокно. Эти материалы производятся путем плавления необработанных стеклянных материалов и экструзии их в нити из волокнистой пряжи. Затем волокнистая пряжа сплетается и покрывается смолой и связующим агентом для улучшения адгезии. После того, как все материалы приклеятся друг к другу, плата ламинируется медной фольгой перед тем, как перейти к процессу изготовления печатной платы.

Материалы марки FR4 можно разделить на подклассы в зависимости от их конкретных свойств. Некоторые примеры более подробно описаны ниже:

• Стандарт: Стандартные плиты FR4 изготавливаются из особого типа стекловолокна с более высоким содержанием брома, что улучшает огнестойкие качества материала.
• Высокое стеклование: Стеклование, или Tg, — это температура, при которой стекловолокно становится нестабильным. В то время как стандартные платы FR4 имеют относительно низкое значение Tg, доступны платы с высоким значением Tg, которые предлагают значительно более высокие значения Tg и улучшенную термостойкость.
• Без галогенов: Безгалогеновые плиты FR4 изготавливаются без содержания брома — галогена, который может быть токсичным для человека. Хотя бром улучшает огнестойкие качества плит FR4, плиты без галогенов часто необходимы для приложений, которые предполагают взаимодействие с человеком.

Поскольку FR4 — это сорт, а не конкретный материал, значения конкретной плиты FR4 могут различаться в зависимости от производителя. Хотя они, как правило, находятся в пределах ожидаемого диапазона, теплопроводность, прочность на изгиб, водопоглощение и твердость, скорее всего, будут отличаться от плиты к плите.

Когда его следует использовать?

FR4 считается стандартным материалом для печатных плат для подавляющего большинства приложений. Тем не менее, важно учитывать все факторы вашего применения, прежде чем выбрать один материал вместо другого. Ниже приведены некоторые из основных качеств FR4, которые следует учитывать, прежде чем выбрать его в качестве материала:

• Соотношение прочности и веса: В печатных платах, требующих хорошей механической прочности, часто используется FR4 из-за соотношения прочности и веса. Благодаря множеству слоев и материалов, используемых при производстве материала FR4, он обладает превосходной прочностью.
• Универсальность: FR4 можно использовать в качестве подложки для различных типов плат, включая односторонние, двусторонние и многослойные печатные платы.
• Химически стойкий: FR4 устойчив к широкому спектру химических веществ и устойчив к большинству видов коррозии. Кроме того, этот материал не так сильно впитывает воду, как другие материалы, включая полиамиды.
• Стабильность размеров: Платы FR4 очень хорошо держат форму, что делает их отличным выбором для любого применения с более тонкими деталями.
• Отличный электрический изолятор: FR4 — это хорошо известный электрический изолятор, обладающий отличными электрическими свойствами, что делает его хорошим выбором для многих приложений на печатных платах.

В дополнение к вышеперечисленным факторам, плиты FR4 очень дешевы в производстве, что приводит к снижению производственных затрат в целом. Однако важно отметить, что стандартные платы FR4 обладают лишь ограниченной теплопроводностью — платы FR4 могут иметь проблемы с рассеиванием тепла и становиться нестабильными при более высоких температурах.

Что такое приложения FR4?

Из-за того, что FR4 является материалом по умолчанию для инженеров, он используется во всем мире для различных целей. Некоторые из этих приложений включают следующее:

• Приложения DC Board: Подавляющее большинство плат постоянного тока комплектуется FR4 из-за его низкой стоимости, отличной производительности и доступности.
• Низкочастотные приложения: Платы FR4 обычно используются в низкочастотных приложениях из-за их низкой стоимости и сопоставимости с другими материалами. Хотя FR4 не идеален для высокочастотных приложений свыше 2 ГГц, это хороший выбор для низкочастотных приложений, которым требуется функциональность без чрезмерных затрат.
• Цифровые приложения: FR4 — очень хороший вариант для многих цифровых приложений.

Эти приложения можно найти в самых разных отраслях, от коммерческой и бытовой электроники до военных и аэрокосмических разработок. Однако важно отметить, что FR4 не рекомендуется для высокочастотных конструкций, которые становятся все более распространенными.

Почему выбирают полиимид/полиамид, а не FR4?

Выбирая между использованием полиимида и FR4, у вас может возникнуть соблазн выбрать FR4 исключительно из-за стоимости и доступности этого распространенного материала для плит. Однако делать выбор, основываясь на цене, — плохой выбор, особенно когда два материала предлагают совершенно разные функциональные преимущества.

Если вы рассматриваете полиамид и FR4, помните о следующих преимуществах полиамида:

• Гибкость: Гибкость — это основная причина, по которой вы предпочтете плиту из полиимида/полиамида плате из FR4. Гибкие и жестко-гибкие печатные платы обычно изготавливаются из полиимида и, как правило, предпочтительны в приложениях, где мобильность и частота использования являются главной задачей.
• Хорошая термостойкость: Если вы планируете использовать печатную плату в условиях высокой температуры, плата FR4, вероятно, не лучший выбор. FR4, хотя и устойчив к раме, имеет проблемы с рассеиванием тепла, что приводит к появлению горячих точек, которые могут повредить плату и окружающее оборудование. Полиимид, с другой стороны, имеет отличные рабочие температуры и теплопроводность, вдвое превышающую значение FR4.
• Стойкость к химическим веществам: Полиамиды обладают отличной химической стойкостью, особенно к углеводородам, таким как топливо, масла и смазки, которые обычно используются в военной, аэрокосмической и автомобильной промышленности. В то время как FR4 обеспечивает аналогичную устойчивость, полиамиды обеспечивают более полную коррозионную стойкость в течение длительного времени.
• Прочный: Несмотря на то, что FR4 является прочным, его жесткость может представлять проблему для приложений, где вибрация и нагрев являются проблемой. Тепло и физическая нагрузка снижают структурную целостность плит FR4, в то время как плиты из полиамида приспособлены для таких ситуаций, особенно благодаря их гибкости и прочности на растяжение.
• Решение проблем интеграции: Если печатная плата должна быть встроена в продукт, который не позволяет легко вставлять компоненты, жесткая печатная плата, такая как плата FR4, не подойдет. Вместо этого можно изготовить гибкую полиимидную печатную плату, чтобы она соответствовала предоставленному пространству.

Хотя полиимидные печатные платы дороже, они предлагают впечатляющую гибкость и функциональные преимущества по сравнению с традиционными платами FR4. Легкие, гибкие и прочные полиимидные печатные платы могут решить многие проблемы интеграции и проектирования печатных плат, что делает их экономически эффективными в долгосрочной перспективе.

Где я могу получить полиимидные/полиамидные печатные платы?

Если вы заинтересованы в использовании полиимида в своих проектах, вам может помочь Millennium Circuits Limited.

Компания Millennium Circuits Limited может предоставить вам высококачественные версии практически любого типа печатных плат, которые могут вам понадобиться, включая гибкие полиимидные платы и платы FR4, а также керамические платы, медные платы и другие. Чтобы получить быстрое бесплатное онлайн-предложение на печатные платы, заполните нашу простую контактную форму — и не стесняйтесь звонить нам в любое время с вопросами по телефону 717-558-5975.

Если вы не уверены, подходят ли вам гибкие полиимидные печатные платы, или вам нужна помощь в определении того, какие печатные платы лучше всего подходят для вашего бизнеса, один из наших экспертов по печатным платам будет рад помочь вам разобраться в этом.

Запросить бесплатное предложение