Informasi Bahan PCB Polimida (FR4 vs. PCB Poliamida)

Langsung Ke:

• Apa Itu Bahan PCB Polimida/Poliamida?
• Kapan Harus Digunakan?
• Apa itu Bahan PCB FR4?
• Apa Itu Aplikasi FR4?
• Mengapa Memilih Polimida/Poliamida Daripada FR4?
• Di mana saya bisa mendapatkan PCB Polimida/Poliamida?

Banyak perusahaan yang menggunakan papan sirkuit tercetak puas menggunakan bahan FR4 standar untuk papan mereka. Papan FR4 terjangkau dan efektif untuk banyak aplikasi. Namun, papan FR4 bukan satu-satunya jenis bahan papan sirkuit cetak yang tersedia. Beberapa jenis papan lain mungkin lebih sesuai untuk aplikasi tertentu.

Salah satu jenis bahan papan yang mungkin Anda pertimbangkan adalah polimida. Mungkin ada beberapa sifat material PCB polimida yang cocok dengan aplikasi papan untuk industri Anda. Jika Anda baru mulai menggunakan papan sirkuit tercetak, akan berguna untuk mengetahui bahan mana yang terbaik sebelum Anda mulai memesannya.

Jika Anda tidak yakin apakah PCB polimida/poliamida tepat untuk Anda atau tidak, baca terus untuk mengetahui tentang properti papan ini dan bagaimana pengaruhnya terhadap aplikasi Anda.

Apa itu Bahan PCB Polimida/Poliamida?

Polimida, juga dikenal sebagai poliamida, adalah polimer yang terdiri dari monomer imida. Kelompok polimer yang beragam ini mencakup berbagai bahan, baik alami maupun sintetis. Misalnya, poliamida alami termasuk sutra dan wol. Namun, dalam pembuatan PCB, poliamida yang digunakan untuk alas papan diproduksi secara massal secara sintetis.

Polimida sintetik diproduksi dengan mempolimerisasi berbagai bahan kimia yang mengandung struktur imida. Paling umum, prosesnya menggunakan bismaleimida dan maleat anhidrida. Bahan kimia dan aditif yang berbeda yang digunakan dalam proses dapat menghasilkan hasil yang bervariasi, menciptakan berbagai jenis polimida yang menawarkan berbagai keuntungan. Beberapa contoh tercantum di bawah ini:

• Polimida Murni: Polimida Murni, juga dikenal sebagai polimida generasi ke-2, diproduksi tanpa penghambat api brominasi dan aditif lainnya. Hasilnya, mereka lebih stabil secara termal dan tahan suhu daripada banyak alternatif saat ini.
• Polimida Generasi ke-3: Polimida ini termasuk aditif yang meningkatkan ketahanan mudah terbakar, yang dapat membantu mencegah kebakaran listrik. Meskipun jenis polimida ini cenderung kurang stabil secara termal, mereka menawarkan waktu produksi yang lebih baik karena suhu yang lebih rendah dan waktu yang dibutuhkan untuk pengawetan.
• Polimida Terisi: Sistem polimida yang diisi terdiri dari polimida dan pengisi. Polimida menghasilkan ketahanan termal dan fleksibilitas yang dibutuhkan, tetapi pengisi membantu mengurangi penyusutan resin, yang membantu meminimalkan pembentukan retakan selama proses pengawetan dan pengeboran.
• Polimida Aliran Rendah: Polimida ini terdiri dari berbagai resin dan pembatas aliran yang mengurangi fleksibilitas material.

Seiring waktu, lebih banyak variasi polimida diharapkan menjadi populer. Misalnya, polimida Generasi ke-4 saat ini sedang dikembangkan, yang akan meningkatkan daya rekat foil tembaga dan sensitivitas kelembaban, serta stabilitas keseluruhan.

Kapan Harus Digunakan?

Produk polimida sangat diminati di seluruh industri, terutama karena fleksibilitas dan kekuatan material. Namun, ini bukan satu-satunya alasan poliamida disukai.

Saat memilih bahan dasar PCB, penting untuk memilih bahan yang paling cocok untuk aplikasi. Poliamida dapat menjadi pilihan terbaik Anda jika aplikasi Anda memerlukan karakteristik PCB berikut:

• Fleksibilitas Luar Biasa: Bahan polimida paling sering digunakan untuk memproduksi papan sirkuit cetak fleksibel dan kaku-fleksibel karena bahannya sangat fleksibel.
• Kekuatan Tarik Luar Biasa: Meskipun fleksibel, bahan polimida sangat kuat dan tahan terhadap lengkungan. Ini menjadikannya pilihan yang sangat baik untuk aplikasi apa pun yang mungkin memerlukan daya tahan fisik tertentu.
• Sangat Stabil Secara Termal: Polimida sangat stabil pada berbagai suhu. Mereka dapat mendukung operasi pada suhu yang biasanya tidak ramah hingga 260 derajat Celcius. Selain itu, mereka memiliki konduktivitas termal yang baik dan juga dapat menahan kerusakan termal selama proses pembuatan dan perbaikan.
• Tahan terhadap Bahan Kimia: Polimida stabil secara kimiawi, artinya dapat terpapar berbagai bahan kimia korosif tanpa efek negatif. Ini sangat penting dalam aplikasi yang mencakup paparan bahan kimia tersebut.
• Sangat Tahan Lama: Selain tahan terhadap panas dan bahan kimia, PCB polimida sangat tahan terhadap tekanan fisik. Mereka akan mempertahankan bentuknya terlepas dari kondisi fisik dan termal yang diterapkan padanya, menjadikannya ideal untuk aplikasi yang melibatkan lingkungan yang keras dan perbaikan lapangan.

Selain sifat-sifat ini, polimida memiliki sifat listrik yang dibutuhkan untuk membuat bahan dasar PCB yang bagus.

Apa Aplikasi Bahan PCB Poliamida?

Poliamida, baik alami maupun sintetis, digunakan dalam berbagai aplikasi. Bahan-bahan ini dapat ditemukan di kendaraan, pakaian dan produk konsumen. Namun, yang paling menonjol adalah penggunaannya di papan sirkuit tercetak. Secara khusus, papan poliamida digunakan untuk membuat PCB fleksibel dan kaku, yang telah mendapatkan popularitas dalam beberapa tahun terakhir dan diperkirakan akan berkembang dalam pangsa pasar antara 2017 dan 2027.

Papan fleksibel dan kaku-fleksibel poliamida telah menemukan berbagai aplikasi dalam industri PCB. Beberapa contoh termasuk:

• Elektronik Komputer: Lingkungan komputer, terutama laptop, memerlukan sejumlah fleksibilitas dan daya tahan untuk menahan tekanan fisik dari penggunaan sehari-hari. Selain itu, lingkungan tempat PCB komputer beroperasi dapat menjadi sangat panas. PCB fleksibel dan kaku-fleksibel poliamida ideal di lingkungan ini, sebagian besar karena fleksibilitas, daya tahan, dan stabilitas termalnya.
• Elektronik Otomotif: Mobil modern sangat bergantung pada elektronik dan umumnya menggunakan PCB fleksibel untuk menangani getaran dan panas yang sering terjadi di dalam kendaraan.
• Elektronik Konsumen: Elektronik konsumen, termasuk smartphone dan tablet, sering dibuat dengan PCB fleksibel atau kaku karena tekanan penggunaan sehari-hari. PCB fleksibel sedang dikembangkan lebih lanjut untuk elektronik konsumen potensial di masa depan, seperti tablet fleksibel dan smartphone.
• Elektronik Industri Medis: Banyak aplikasi medis memerlukan sejumlah fleksibilitas dalam elektronik yang digunakan, terutama dalam hal implan, prostetik, dan teknologi pencitraan, yang cenderung membutuhkan lebih banyak gerakan.
• Elektronik Militer dan Dirgantara: Aplikasi kedirgantaraan dan militer cenderung lebih memilih bahan poliamida untuk PCB karena keandalan, stabilitas termal, dan fleksibilitasnya. Hal ini baik karena tekanan fisik yang terlibat dalam industri ini serta kebutuhan yang sering untuk perbaikan lapangan, yang bahan lain kurang cocok untuk.

Singkatnya, poliamida sangat diinginkan untuk berbagai aplikasi terutama karena fleksibilitas, kekuatan, daya tahan, dan kemampuan termalnya.

Apa itu Bahan PCB FR4?

FR4 adalah salah satu substrat paling umum untuk PCB. Namun, FR4 tidak benar-benar mengacu pada jenis bahan — melainkan mengacu pada tingkat bahan. FR di FR4 singkatan dari "tahan api" dan berasal dari sistem penilaian yang dikembangkan oleh National Electrical Manufacturers Association, atau NEMA. Nilai ini menunjukkan bahwa bahan tersebut sesuai dengan standar UL94V-0.

Meskipun istilah FR4 tidak benar-benar menggambarkan suatu bahan, bahan kelas FR4 biasanya adalah fiberglass yang dilaminasi. Bahan-bahan ini diproduksi dengan melelehkan bahan kaca mentah dan mengekstrusinya menjadi filamen benang serat. Benang serat kemudian ditenun bersama dan dilapisi dengan resin dan bahan penghubung untuk meningkatkan daya rekat. Setelah semua bahan menempel satu sama lain, papan dilaminasi dengan foil tembaga sebelum masuk ke proses pembuatan PCB.

Bahan kelas FR4 dapat dibagi menjadi beberapa subkelas tergantung pada sifat spesifiknya. Beberapa contoh dijelaskan secara lebih rinci di bawah ini:

• Standar: Papan FR4 standar terbuat dari jenis fiberglass tertentu yang memiliki kandungan bromin lebih tinggi, yang meningkatkan kualitas bahan tahan api.
• Transisi Kaca Tinggi: Transisi gelas, atau Tg, adalah suhu di mana fiberglass menjadi tidak stabil. Meskipun papan FR4 standar memiliki nilai Tg yang relatif rendah, papan Tg tinggi tersedia yang menawarkan nilai Tg yang jauh lebih tinggi dan ketahanan termal yang lebih baik.
• Bebas Halogen: Papan FR4 Bebas Halogen dibuat tanpa bromin, yang merupakan halogen yang dapat menjadi racun bagi manusia. Meskipun bromin menguntungkan kualitas tahan api dari papan FR4, papan bebas halogen seringkali diperlukan untuk aplikasi yang melibatkan interaksi manusia.

Karena FR4 adalah kelas dan bukan bahan tertentu, nilai papan FR4 tertentu dapat bervariasi berdasarkan pabrikan. Meskipun biasanya akan berada dalam kisaran yang diharapkan, konduktivitas termal, kekuatan lentur, penyerapan air, dan kekerasan kemungkinan akan berbeda dari papan ke papan.

Kapan Harus Digunakan?

FR4 dianggap sebagai bahan PCB standar untuk sebagian besar aplikasi. Namun, penting untuk mempertimbangkan semua faktor aplikasi Anda sebelum memutuskan satu materi di atas yang lain. Berikut ini adalah beberapa kualitas utama FR4 yang perlu dipertimbangkan sebelum memilihnya sebagai bahan:

• Rasio Kekuatan-Terhadap-Berat: PCB yang membutuhkan kekuatan mekanik yang baik sering menggunakan FR4 untuk rasio kekuatan-terhadap-beratnya. Karena banyaknya lapisan dan bahan yang terlibat dalam produksi bahan FR4, ia menawarkan kekuatan yang sangat baik.
• Fleksibilitas: FR4 dapat digunakan sebagai substrat untuk berbagai jenis papan, termasuk papan sirkuit cetak satu sisi, dua sisi, dan multilayer.
• Tahan Kimia: FR4 tahan terhadap berbagai macam bahan kimia dan tahan terhadap sebagian besar jenis korosi. Selain itu, bahan ini tidak menyerap air sebanyak bahan lainnya, termasuk poliamida.
• Stabilitas Dimensi: Papan FR4 menahan bentuknya dengan sangat baik, menjadikannya pilihan tepat untuk aplikasi apa pun dengan bagian yang lebih halus.
• Isolator Listrik Hebat: FR4 adalah isolator listrik yang terkenal dan memiliki sifat kelistrikan yang sangat baik sehingga menjadikannya pilihan yang baik untuk banyak aplikasi PCB.

Selain faktor-faktor di atas, papan FR4 sangat murah untuk diproduksi, menghasilkan biaya produksi yang lebih rendah secara keseluruhan. Namun, penting untuk diperhatikan bahwa papan FR4 standar hanya menawarkan konduktivitas termal yang terbatas — papan FR4 dapat mengalami masalah dalam menghilangkan panas dan menjadi tidak stabil pada suhu yang lebih tinggi.

Apa Itu Aplikasi FR4?

Karena statusnya sebagai bahan baku untuk para insinyur, FR4 digunakan di seluruh dunia untuk berbagai aplikasi yang berbeda. Beberapa aplikasi tersebut antara lain sebagai berikut:

• Aplikasi Papan DC: Sebagian besar papan DC dilengkapi dengan FR4 karena biayanya yang rendah, kinerja yang sangat baik, dan aksesibilitas.
• Aplikasi Frekuensi Rendah: Papan FR4 umumnya digunakan dalam aplikasi frekuensi rendah karena biayanya yang rendah dan dapat dibandingkan dengan bahan lain. Meskipun FR4 tidak ideal untuk aplikasi frekuensi tinggi di atas 2 GHz, FR4 merupakan pilihan yang baik untuk aplikasi frekuensi rendah yang memerlukan fungsionalitas tanpa biaya berlebihan.
• Aplikasi Digital: FR4 adalah pilihan yang sangat baik untuk banyak aplikasi digital.

Aplikasi ini dapat ditemukan di berbagai industri, dari industri elektronik komersial dan konsumen hingga desain militer dan kedirgantaraan. Namun, penting untuk dicatat bahwa FR4 tidak direkomendasikan untuk desain frekuensi tinggi, yang menjadi semakin umum.

Mengapa Memilih Polimida/Poliamida Daripada FR4?

Saat memilih antara menggunakan Polimida dan FR4, Anda mungkin tergoda untuk memilih FR4 semata-mata karena biaya dan aksesibilitas bahan papan umum ini. Namun, membuat pilihan berdasarkan biaya adalah pilihan yang buruk, terutama jika kedua bahan tersebut menawarkan manfaat fungsional yang sangat berbeda.

Jika Anda mempertimbangkan poliamida dan FR4, ingatlah manfaat poliamida berikut:

• Fleksibilitas: Fleksibilitas adalah alasan utama Anda memilih papan polimida/poliamida daripada papan FR4. Papan sirkuit fleksibel dan kaku-fleksibel biasanya terbuat dari polimida dan umumnya lebih disukai dalam aplikasi di mana mobilitas dan frekuensi penggunaan menjadi perhatian utama.
• Ketahanan Panas yang Baik: Jika Anda berencana menggunakan PCB dalam pengaturan panas tinggi, papan FR4 mungkin bukan pilihan terbaik. FR4, meskipun tahan bingkai, memiliki masalah dalam membuang panas, mengakibatkan titik panas yang dapat merusak papan dan peralatan di sekitarnya. Polimida, di sisi lain, memiliki peringkat suhu pengoperasian yang sangat baik dan konduktivitas termal yang dua kali lipat nilai FR4.
• Tahan terhadap Bahan Kimia: Poliamida menawarkan ketahanan kimia yang sangat baik, terutama untuk hidrokarbon seperti bahan bakar, minyak dan gemuk yang biasa ditemukan di militer, dirgantara dan aplikasi otomotif. Sementara FR4 menawarkan ketahanan yang serupa, poliamida menawarkan ketahanan korosi yang lebih lengkap dalam waktu lama.
• Tahan lama: Sementara FR4 kuat, kekakuannya dapat menimbulkan masalah untuk aplikasi di mana getaran dan panas menjadi perhatian. Panas dan tekanan fisik mengurangi integritas struktural papan FR4, sementara papan poliamida dilengkapi untuk menangani situasi seperti itu, terutama karena fleksibilitas dan kekuatan tariknya.
• Memecahkan Masalah Integrasi: Jika PCB perlu dimasukkan ke dalam produk yang tidak mudah menerima komponen, papan sirkuit kaku seperti papan FR4 tidak akan berfungsi. Sebagai gantinya, PCB polimida fleksibel dapat dibuat agar sesuai dengan ruang yang disediakan.

Meskipun lebih mahal, PCB polimida menawarkan fleksibilitas dan manfaat fungsional yang mengesankan dibandingkan papan FR4 tradisional. Papan PCB polimida yang ringan, fleksibel dan tahan lama memiliki potensi untuk memecahkan banyak masalah integrasi dan desain PCB, menjadikannya hemat biaya dalam jangka panjang.

Di Mana Saya Bisa Mendapatkan PCB Polimida/Poliamida?

Jika Anda tertarik menggunakan polimida dalam desain Anda, Millennium Circuits Limited dapat membantu.

Millennium Circuits Limited dapat memberi Anda versi berkualitas tinggi dari hampir semua jenis papan sirkuit tercetak yang mungkin Anda perlukan, termasuk papan sirkuit fleksibel polimida dan papan FR4, serta papan keramik, papan tembaga, dan lainnya. Untuk penawaran online cepat dan gratis untuk papan sirkuit tercetak, isi formulir kontak sederhana kami — dan jangan ragu untuk menghubungi kami kapan saja dengan pertanyaan di 717-558-5975.

Jika Anda tidak yakin apakah papan sirkuit fleksibel polimida tepat untuk Anda atau Anda memerlukan bantuan untuk menentukan PCB mana yang terbaik untuk bisnis Anda, salah satu pakar PCB kami akan dengan senang hati membantu Anda mengetahuinya.

Minta Penawaran Gratis