——1943科技技術(shù)分享
在SMT貼片廠日常接單、DFM評(píng)審或客訴分析時(shí)，經(jīng)常會(huì)被問(wèn)到：“這塊板子用鋁基板還是FR-4更合適？”
二者看似都是“PCB”，實(shí)則從材料結(jié)構(gòu)、熱性能到可制造性差異巨大。下文用工廠語(yǔ)言把核心區(qū)別拆解成7個(gè)維度，方便工程、采購(gòu)、品質(zhì)同事快速判斷。
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材料與結(jié)構(gòu)
• 鋁基板＝銅箔電路層＋導(dǎo)熱介電層＋鋁合金基層（常見1.0/1.5/2.0 mm厚）。
• FR-4＝環(huán)氧玻纖布預(yù)浸料壓合而成，無(wú)金屬芯，常見0.2-3.2 mm厚，結(jié)構(gòu)靈活，可單/雙/多層。 -
導(dǎo)熱能力
• 鋁基板導(dǎo)熱系數(shù)：200 W/m·K左右（鋁合金本體），介電層2-10 W/m·K，可把熱源沿Z軸快速導(dǎo)走，LED、電源模塊常用。
• FR-4導(dǎo)熱系數(shù)：≈0.3 W/m·K，基本靠銅箔橫向散熱，需額外加散熱孔、風(fēng)扇或金屬外殼輔助。 -
熱膨脹系數(shù) CTE
• 鋁基板CTE≈50 ppm/℃，與銅箔接近，過(guò)孔和焊盤熱應(yīng)力小，高功率反復(fù)開關(guān)不易爆板。
• FR-4 CTE≈110 ppm/℃，與銅差距大，大板厚或大功率器件長(zhǎng)時(shí)間工作，孔銅易疲勞開裂。 -
電氣性能
• 鋁基板介電常數(shù)3.0左右，損耗角小，可做高頻燈條；但絕緣層薄，耐壓通常≤2 kV。
• FR-4介電常數(shù)4.2-4.8，標(biāo)準(zhǔn)耐壓>20 kV/mm，適合高壓、高速數(shù)字或射頻多層板。 -
機(jī)械強(qiáng)度與重量
• 鋁基板剛性強(qiáng)、不易翹曲，可承載大體積變壓器；密度2.7 g/cm³，重。
• FR-4較輕（密度1.9 g/cm³），薄板易翹曲，需工藝邊/治具支撐過(guò)爐。 -
可制造性
• 鋁基板：
? 不能做通孔金屬化（金屬芯短路），只能單面SMT/插件；
? V-CUT深度需控制，避免切到鋁板；
? 回流爐溫區(qū)設(shè)置建議：底部預(yù)熱180 ℃以下→減少鋁合金熱應(yīng)力。
• FR-4：
? 通孔、盲埋孔、HDI、厚銅多層均可；
? 回流曲線窗口寬，普通爐溫即可；
? 對(duì)助焊劑殘留、OSP或沉金工藝兼容性好。 -
成本與交期
• 鋁基板：基材價(jià)≈FR-4的3-5倍；單面板工藝簡(jiǎn)單，總體報(bào)價(jià)高20-30%。
• FR-4：產(chǎn)業(yè)鏈成熟，1-2天可出快樣；鋁基板需專用銑刀、背鉆，快樣3-5天。
選型速查表
| 應(yīng)用場(chǎng)景 | 推薦材料 | 理由 |
|---|---|---|
| 大功率LED燈條、車燈模組 | 鋁基板 | 縱向散熱效率高，燈珠光衰低 |
| 電源適配器、充電器 | FR-4 | 成本低，布線靈活，耐高壓 |
| 汽車點(diǎn)火器、電機(jī)驅(qū)動(dòng) | 鋁基板 | 抗冷熱沖擊，孔銅可靠性高 |
| 手機(jī)、電腦主板 | FR-4多層 | 高密度走線、信號(hào)完整性佳 |
結(jié)語(yǔ)
一句話總結(jié)：要散熱選鋁基板，要布線/成本選FR-4。
1943科技建議：在評(píng)估新項(xiàng)目時(shí)，先量測(cè)器件熱密度，若>0.5 W/cm²且空間受限，優(yōu)先考慮鋁基板；否則用FR-4更經(jīng)濟(jì)。希望這份對(duì)比表能讓你的下一版DFM評(píng)審少踩坑。
2024-04-26
