2025-10-24
जब पीसीबी सामग्रियों की बात आती है, तो अधिकांश इंजीनियर और खरीदार दो विकल्पों पर डिफ़ॉल्ट होते हैं: उच्च-शक्ति/अत्यधिक गर्मी के लिए एल्यूमीनियम नाइट्राइड (एएलएन) सिरेमिक, या लागत प्रभावी बहुमुखी प्रतिभा के लिए एफआर 4। लेकिन जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉनिक्स कठोर वातावरण में प्रवेश कर रहा है - 800V ईवी इनवर्टर से लेकर प्रत्यारोपण योग्य चिकित्सा उपकरणों तक - मुख्यधारा की सामग्रियां अपनी सीमा पार कर रही हैं।
विशिष्ट सिरेमिक सब्सट्रेट्स (उदाहरण के लिए, सिलिकॉन नाइट्राइड, ज़िरकोनिया) और मिश्रित पीसीबी सामग्री (सिरेमिक-राल संकर, तांबा-सिरेमिक-कॉपर लैमिनेट्स) गेम-चेंजर के रूप में उभर रहे हैं, जो तापीय चालकता, स्थायित्व और लागत को संतुलित करने वाले अनुरूप प्रदर्शन की पेशकश करते हैं। यह 2025 गाइड 10 अंडररेटेड पीसीबी सामग्रियों, उनके अद्वितीय गुणों, वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों और विशेष परिदृश्यों में वे एएलएन और एफआर4 से कैसे बेहतर प्रदर्शन करते हैं, इस पर गहराई से प्रकाश डालता है। चाहे आप एयरोस्पेस, मेडिकल, या ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए डिज़ाइन कर रहे हों, यह उन सामग्रियों को चुनने का आपका रोडमैप है जो न केवल विशिष्टताओं को पूरा करते हैं - वे जो संभव है उसे फिर से परिभाषित करते हैं।
चाबी छीनना
1. विशिष्ट सिरेमिक महत्वपूर्ण अंतराल को भरते हैं: सिलिकॉन नाइट्राइड (Si₃N₄) कंपन-प्रवण वातावरण के लिए AlN की भंगुरता को हल करता है, जबकि ज़िरकोनिया (ZrO₂) प्रत्यारोपण के लिए जैव अनुकूलता प्रदान करता है - दोनों अत्यधिक उपयोग के मामलों में मुख्यधारा के सिरेमिक से बेहतर प्रदर्शन करते हैं।
2. कंपोजिट सब्सट्रेट प्रदर्शन और लागत को संतुलित करते हैं: सिरेमिक-रेज़िन हाइब्रिड 70% तापीय चालकता को बनाए रखते हुए शुद्ध AlN की तुलना में लागत में 30-50% की कटौती करते हैं, जिससे वे मध्य-श्रेणी के ईवी और औद्योगिक सेंसर के लिए आदर्श बन जाते हैं।
3. पारंपरिक पीसीबी विकल्प "दूसरा सर्वश्रेष्ठ" नहीं हैं: CEM-3, FR5, और जैव-आधारित FR4 सिरेमिक मूल्य टैग के बिना मानक FR4 (उदाहरण के लिए, उच्च टीजी, कम कार्बन पदचिह्न) पर लक्षित सुधार प्रदान करते हैं।
4.एप्लिकेशन सामग्री की पसंद को निर्धारित करता है: प्रत्यारोपण योग्य उपकरणों को ZrO₂ (जैव संगत) की आवश्यकता होती है, एयरोस्पेस सेंसर को Si₃N₄ (शॉक-प्रतिरोधी) की आवश्यकता होती है, और कम-शक्ति वाले IoT को जैव-आधारित FR4 (टिकाऊ) की आवश्यकता होती है।
5.लागत बनाम मूल्य मायने रखता है: विशिष्ट सामग्रियों की लागत एफआर4 से 2-5 गुना अधिक है, लेकिन महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में विफलता दर को 80% तक कम कर देती है - 5 वर्षों में स्वामित्व की कुल लागत (टीसीओ) से 3 गुना बेहतर प्रदान करती है।
परिचय: मुख्यधारा की पीसीबी सामग्रियां अब पर्याप्त क्यों नहीं रह गई हैं
दशकों से, AlN (सिरेमिक) और FR4 (ऑर्गेनिक) ने PCB सामग्री चयन पर अपना प्रभुत्व जमाया है, लेकिन तीन रुझान इंजीनियरों को विशिष्ट और समग्र विकल्पों की ओर धकेल रहे हैं:
1.अत्यधिक बिजली घनत्व: आधुनिक ईवी, 5जी बेस स्टेशन और औद्योगिक इनवर्टर 50-100W/cm² की मांग करते हैं - FR4 की थर्मल सीमा (0.3 W/mK) से कहीं अधिक और अक्सर AlN की भंगुरता सीमा से अधिक।
2. विशिष्ट पर्यावरणीय मांगें: प्रत्यारोपण योग्य चिकित्सा उपकरणों को जैव अनुकूलता की आवश्यकता होती है, एयरोस्पेस इलेक्ट्रॉनिक्स को विकिरण प्रतिरोध की आवश्यकता होती है, और टिकाऊ तकनीक को कम कार्बन सब्सट्रेट की आवश्यकता होती है - जिनमें से कोई भी मुख्यधारा की सामग्री पूरी तरह से वितरित नहीं होती है।
3. लागत-दबाव: शुद्ध सिरेमिक पीसीबी की लागत FR4 से 5-10 गुना अधिक है, जिससे कंपोजिट के लिए "मध्यम आधार" की आवश्यकता पैदा होती है जो लागत के 30% पर 70% सिरेमिक प्रदर्शन प्रदान करती है।
समाधान? विशिष्ट सिरेमिक (Si₃N₄, ZrO₂, LTCC/HTCC) और मिश्रित सब्सट्रेट (सिरेमिक-राल, CCC) जो इन अधूरी जरूरतों को पूरा करते हैं। नीचे, हम प्रत्येक सामग्री के गुणों, अनुप्रयोगों और वे AlN और FR4 के मुकाबले कैसे टिकते हैं, इसका विश्लेषण करते हैं।
अध्याय 1: आला सिरेमिक पीसीबी सामग्री - AlN और Al₂O₃ से परे
मुख्यधारा के सिरेमिक पीसीबी (AlN, Al₂O₃) तापीय चालकता और उच्च तापमान प्रतिरोध में उत्कृष्टता प्राप्त करते हैं, लेकिन वे कंपन, जैव अनुकूलता, या अत्यधिक झटके जैसे परिदृश्यों में कम पड़ जाते हैं। विशिष्ट सिरेमिक इन अंतरालों को अनुरूप गुणों से भरते हैं:
1.1 सिलिकॉन नाइट्राइड (Si₃N₄) - कंपन-प्रवण वातावरण के लिए "कठिन सिरेमिक"
सिलिकॉन नाइट्राइड कठोर-पर्यावरण इलेक्ट्रॉनिक्स का गुमनाम नायक है, जो AlN की सबसे बड़ी खामी: भंगुरता को हल करता है।
| संपत्ति | Si₃N₄ सिरेमिक | एएलएन सिरेमिक (मुख्यधारा) | FR4 (मुख्यधारा) |
|---|---|---|---|
| ऊष्मीय चालकता | 120-150 डब्लू/एमके | 170-220 डब्लू/एमके | 0.3 डब्लू/एमके |
| आनमनी सार्मथ्य | 800-1000 एमपीए (झटका-प्रतिरोधी) | 350-400 एमपीए (भंगुर) | 150-200 एमपीए |
| अधिकतम परिचालन तापमान | 1000°C | 350°C | 130-150°C |
| लागत (बनाम AlN) | 2x अधिक | बेसलाइन (1x) | 1/5x कम |
| नमी अवशोषण | <0.05% (24 घंटे @ 23 डिग्री सेल्सियस/50% आरएच) | <0.1% | <0.15% |
मुख्य लाभ और उपयोग के मामले
ए.कंपन प्रतिरोध: 2x उच्च फ्लेक्सुरल ताकत के कारण उच्च-शॉक वातावरण (उदाहरण के लिए, ऑटोमोटिव इंजन बे, एयरोस्पेस लैंडिंग गियर सेंसर) में एएलएन से बेहतर प्रदर्शन करता है।
बी.अत्यधिक तापमान स्थिरता: 1000 डिग्री सेल्सियस पर संचालित होता है, जो इसे रॉकेट प्रणोदन प्रणाली और औद्योगिक भट्ठी नियंत्रकों के लिए आदर्श बनाता है।
सी.रासायनिक जड़ता: एसिड, बेस और संक्षारक गैसों का प्रतिरोध करता है - रासायनिक प्रसंस्करण सेंसर में उपयोग किया जाता है।
वास्तविक दुनिया का उदाहरण
एक अग्रणी ईवी निर्माता ने अपने ऑफ-रोड वाहन इनवर्टर के लिए AlN से Si₃N₄ पर स्विच किया। Si₃N₄ PCB 10 गुना अधिक कंपन चक्रों (20G बनाम AlN के 5G) से बचे रहे और उबड़-खाबड़ इलाकों में उपयोग के मामलों में वारंटी दावों को 85% तक कम कर दिया।
1.2 ज़िरकोनिया (ZrO₂) - चिकित्सा और प्रत्यारोपण योग्य उपकरणों के लिए बायोकम्पैटिबल सिरेमिक
ज़िरकोनिया (ज़िरकोनियम ऑक्साइड) एकमात्र सिरेमिक है जिसे इसकी जैव-जड़ता और कठोरता के कारण दीर्घकालिक मानव प्रत्यारोपण के लिए अनुमोदित किया गया है।
| संपत्ति | ZrO₂ सिरेमिक (Y-TZP ग्रेड) | एएलएन सिरेमिक | FR4 |
|---|---|---|---|
| ऊष्मीय चालकता | 2-3 W/mK (कम तापीय चालकता) | 170-220 डब्लू/एमके | 0.3 डब्लू/एमके |
| आनमनी सार्मथ्य | 1200-1500 एमपीए (सुपर-टफ) | 350-400 एमपीए | 150-200 एमपीए |
| जैव | ISO 10993-प्रमाणित (प्रत्यारोपण-सुरक्षित) | जैवसंगत नहीं | जैवसंगत नहीं |
| अधिकतम परिचालन तापमान | 250°से | 350°C | 130-150°C |
| लागत (बनाम AlN) | 3 गुना अधिक | 1x | 1/5x कम |
मुख्य लाभ और उपयोग के मामले
ए. बायोकम्पैटिबिलिटी: कोई विषाक्त लीचिंग नहीं - पेसमेकर लीड, हड्डी से जुड़े श्रवण यंत्र और दंत प्रत्यारोपण जैसे प्रत्यारोपण योग्य उपकरणों में उपयोग किया जाता है।
बी.कठोरता: शारीरिक प्रभाव (उदाहरण के लिए, चिकित्सा उपकरणों की आकस्मिक गिरावट) से फ्रैक्चर का प्रतिरोध करता है।
सी. कम तापीय चालकता: कम-शक्ति वाले इम्प्लांटेबल्स (उदाहरण के लिए, ग्लूकोज मॉनिटर) के लिए आदर्श जहां ऊतक में गर्मी हस्तांतरण को कम किया जाना चाहिए।
वास्तविक दुनिया का उदाहरण
एक चिकित्सा उपकरण कंपनी अपने प्रत्यारोपण योग्य तंत्रिका उत्तेजक में ZrO₂ सिरेमिक पीसीबी का उपयोग करती है। ZrO₂ सब्सट्रेट की बायोकम्पैटिबिलिटी ने ऊतक की सूजन को खत्म कर दिया, जबकि इसकी कठोरता बिना असफलता के 10 वर्षों तक शरीर की गति को बनाए रखती है - AlN (जो 30% नैदानिक परीक्षणों में क्रैक हो गई) और FR4 (जो शरीर के तरल पदार्थों में विघटित हो गई) से बेहतर प्रदर्शन कर रही है।
1.3 एलटीसीसी (कम तापमान सह-फायर्ड सिरेमिक) - लघु आरएफ के लिए बहुपरत एकीकरण
एलटीसीसी (लो-टेम्परेचर को-फायर्ड सिरेमिक) एक "अंतर्निहित" सिरेमिक पीसीबी तकनीक है जो प्रतिरोधों, कैपेसिटर और एंटेना को सीधे सब्सट्रेट में एकीकृत करती है - सतह के घटकों को खत्म करती है।
| संपत्ति | LTCC सिरेमिक (Al₂O₃-आधारित) | एएलएन सिरेमिक | FR4 |
|---|---|---|---|
| ऊष्मीय चालकता | 20-30 डब्लू/एमके | 170-220 डब्लू/एमके | 0.3 डब्लू/एमके |
| परत गणना | 50 परतों तक (एम्बेडेड घटक) | 10 परतों तक | 40 परतों तक |
| फ़ीचर रिज़ॉल्यूशन | 50μm लाइन/स्पेस | 100μm लाइन/स्पेस | 30μm लाइन/स्पेस (HDI FR4) |
| सिंटरिंग तापमान | 850-950°C | 1500-1800°C | 150-190°C (इलाज) |
| लागत (बनाम AlN) | 1.5 गुना अधिक | 1x | 1/4x कम |
मुख्य लाभ और उपयोग के मामले
ए.मल्टीलेयर एकीकरण: पैसिव (प्रतिरोधक, कैपेसिटर) और एंटेना को एम्बेड करता है, जिससे पीसीबी का आकार 40% कम हो जाता है - 5जी एमएमवेव मॉड्यूल और माइक्रोसैटेलाइट ट्रांससीवर्स के लिए महत्वपूर्ण।
बी. कम सिंटरिंग तापमान: चांदी/पैलेडियम कंडक्टर के साथ संगत (एएलएन के टंगस्टन धातुकरण से सस्ता)।
सी.आरएफ प्रदर्शन: उच्च आवृत्ति संकेतों (28-60 गीगाहर्ट्ज़) के लिए स्थिर ढांकता हुआ स्थिरांक (डीके=7.8)।
वास्तविक दुनिया का उदाहरण
5जी इंफ्रास्ट्रक्चर प्रदाता अपने एमएमवेव छोटे सेल में एलटीसीसी सिरेमिक पीसीबी का उपयोग करता है। एम्बेडेड एंटीना ऐरे और पैसिव ने मॉड्यूल का आकार 100 मिमी × 100 मिमी (एएलएन) से घटाकर 60 मिमी × 60 मिमी कर दिया, जबकि स्थिर डीके ने 28 गीगाहर्ट्ज पर सिग्नल हानि को 25% तक कम कर दिया।
1.4 एचटीसीसी (उच्च तापमान सह-फायर्ड सिरेमिक) - एयरोस्पेस और रक्षा के लिए अत्यधिक गर्मी
HTCC (हाई-टेम्परेचर को-फायर्ड सिरेमिक) LTCC का रग्ड कजिन है, जिसे 1000°C से अधिक तापमान और विकिरण-कठोर वातावरण के लिए डिज़ाइन किया गया है।
| संपत्ति | HTCC सिरेमिक (Si₃N₄-आधारित) | एएलएन सिरेमिक | FR4 |
|---|---|---|---|
| ऊष्मीय चालकता | 80-100 डब्लू/एमके | 170-220 डब्लू/एमके | 0.3 डब्लू/एमके |
| अधिकतम परिचालन तापमान | 1200°C | 350°C | 130-150°C |
| विकिरण कठोरता | >100 क्रैड (स्पेस-ग्रेड) | 50 करोड़ | <10 क्रैड |
| परत गणना | 30 परतों तक | 10 परतों तक | 40 परतों तक |
| लागत (बनाम AlN) | 4 गुना अधिक | 1x | 1/5x कम |
मुख्य लाभ और उपयोग के मामले
a.अत्यधिक गर्मी प्रतिरोध: 1200°C पर संचालित होता है—रॉकेट इंजन सेंसर, परमाणु रिएक्टर मॉनिटर और लड़ाकू जेट निकास प्रणाली में उपयोग किया जाता है।
बी.विकिरण सख्त: उपग्रह ट्रांसीवर और गहरे अंतरिक्ष जांच के लिए अंतरिक्ष विकिरण (100 क्रैड) से बचता है।
सी.यांत्रिक स्थिरता: बिना प्रदूषण के थर्मल साइक्लिंग (-55 डिग्री सेल्सियस से 1000 डिग्री सेल्सियस) के तहत आकार बनाए रखता है।
वास्तविक दुनिया का उदाहरण
नासा अपने मार्स रोवर के थर्मल सेंसर में HTCC सिरेमिक पीसीबी का उपयोग करता है। HTCC सबस्ट्रेट्स -150°C (मंगल की रातें) और 20°C (मंगल के दिन) के बीच 200+ थर्मल चक्रों तक जीवित रहे और ब्रह्मांडीय विकिरण का विरोध किया - AlN (जो 50 चक्रों में नष्ट हो गया) और FR4 (जो तुरंत विफल हो गया) से बेहतर प्रदर्शन किया।
1.5 एल्यूमिनियम ऑक्सीनाइट्राइड (एएलओएन) - ऑप्टिकल-इलेक्ट्रॉनिक एकीकरण के लिए पारदर्शी सिरेमिक
AlON (एल्यूमीनियम ऑक्सीनाइट्राइड) एक दुर्लभ पारदर्शी सिरेमिक है जो थर्मल चालकता के साथ ऑप्टिकल स्पष्टता को जोड़ता है - उन उपकरणों के लिए आदर्श है जिन्हें इलेक्ट्रॉनिक्स और प्रकाश संचरण दोनों की आवश्यकता होती है।
| संपत्ति | एलओएन सिरेमिक | एएलएन सिरेमिक | FR4 |
|---|---|---|---|
| ऊष्मीय चालकता | 15-20 डब्लू/एमके | 170-220 डब्लू/एमके | 0.3 डब्लू/एमके |
| पारदर्शिता | 80-85% (200-2000 एनएम तरंग दैर्ध्य) | अस्पष्ट | अस्पष्ट |
| आनमनी सार्मथ्य | 400-500 एमपीए | 350-400 एमपीए | 150-200 एमपीए |
| अधिकतम परिचालन तापमान | 1000°C | 350°C | 130-150°C |
| लागत (बनाम AlN) | 5 गुना अधिक | 1x | 1/5x कम |
मुख्य लाभ और उपयोग के मामले
ए.पारदर्शिता + इलेक्ट्रॉनिक्स: एलईडी, फोटोडिटेक्टर और सर्किट को एक ही पारदर्शी सब्सट्रेट पर एकीकृत करता है - जिसका उपयोग मेडिकल एंडोस्कोप, सैन्य नाइट-विज़न चश्मे और ऑप्टिकल सेंसर में किया जाता है।
बी.स्क्रैच प्रतिरोध: मजबूत ऑप्टिकल उपकरणों के लिए कांच (मोह कठोरता 8.5) से अधिक कठोर।
वास्तविक दुनिया का उदाहरण
एक चिकित्सा उपकरण कंपनी अपने आर्थोस्कोपिक कैमरों में AlON सिरेमिक पीसीबी का उपयोग करती है। पारदर्शी सब्सट्रेट कैमरे के सिग्नल प्रोसेसिंग सर्किट को होस्ट करते समय प्रकाश को गुजरने की अनुमति देता है, जिससे एंडोस्कोप का व्यास 5 मिमी (AlN + ग्लास) से 3 मिमी तक कम हो जाता है - जिससे रोगी को आराम और सर्जिकल सटीकता में सुधार होता है।
अध्याय 2: पारंपरिक FR4 के विशिष्ट विकल्प - जैविक वर्कहॉर्स से परे
मानक FR4 लागत प्रभावी है, लेकिन विशिष्ट कार्बनिक सब्सट्रेट उन अनुप्रयोगों के लिए लक्षित सुधार (उच्च टीजी, कम कार्बन पदचिह्न, बेहतर रासायनिक प्रतिरोध) प्रदान करते हैं जहां FR4 कम पड़ता है - सिरेमिक मूल्य टैग के बिना।
2.1 सीईएम सीरीज (सीईएम-1, सीईएम-3) - कम-शक्ति वाले उपकरणों के लिए कम लागत वाले एफआर4 विकल्प
सीईएम (कम्पोजिट एपॉक्सी मटेरियल) सब्सट्रेट अर्ध-कार्बनिक/अर्ध-अकार्बनिक संकर हैं जिनकी लागत बुनियादी प्रदर्शन को बरकरार रखते हुए एफआर4 से 20-30% कम है।
| संपत्ति | CEM-3 (ग्लास-मैट एपॉक्सी) | FR4 (ग्लास-क्लॉथ एपॉक्सी) | एएलएन सिरेमिक |
|---|---|---|---|
| ऊष्मीय चालकता | 0.4–0.6 W/mK | 0.3 डब्लू/एमके | 170-220 डब्लू/एमके |
| टीजी (ग्लास संक्रमण) | 120°C | 130-140°C | >280°C |
| लागत (बनाम FR4) | 0.7x कम | 1x | 5 गुना अधिक |
| नमी अवशोषण | <0.2% | <0.15% | <0.1% |
| के लिए सर्वोत्तम | कम बिजली वाले उपकरण, खिलौने, बुनियादी सेंसर | उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, लैपटॉप | उच्च शक्ति वाले ईवी, एयरोस्पेस |
मुख्य लाभ और उपयोग के मामले
a.लागत बचत: FR4 की तुलना में 20-30% सस्ता - उच्च-मात्रा, कम-शक्ति वाले उपकरणों जैसे खिलौने, इलेक्ट्रॉनिक उपकरण और बुनियादी IoT सेंसर के लिए आदर्श।
बी.विनिर्माण में आसानी: मानक FR4 उपकरण के साथ संगत, विशेष प्रसंस्करण की कोई आवश्यकता नहीं।
वास्तविक दुनिया का उदाहरण
एक घरेलू उपकरण निर्माता अपने बजट माइक्रोवेव नियंत्रण बोर्ड के लिए CEM-3 का उपयोग करता है। माइक्रोवेव के 80°C ऑपरेटिंग तापमान को पूरा करते हुए CEM-3 सबस्ट्रेट्स की लागत FR4 से 25% कम है - 1M-यूनिट उत्पादन चलाने पर सालाना $500k की बचत होती है।
2.2 एफआर5 - औद्योगिक नियंत्रकों के लिए हाई-टीजी एफआर4
FR5 उच्च Tg और बेहतर रासायनिक प्रतिरोध के साथ FR4 का एक उच्च प्रदर्शन वाला संस्करण है - औद्योगिक अनुप्रयोगों को लक्षित करता है जहां FR4 का 130°C Tg अपर्याप्त है।
| संपत्ति | FR5 | मानक FR4 | एएलएन सिरेमिक |
|---|---|---|---|
| ऊष्मीय चालकता | 0.5–0.8 W/mK | 0.3 डब्लू/एमके | 170-220 डब्लू/एमके |
| टीजी | 170-180°से | 130-140°C | >280°C |
| रासायनिक प्रतिरोध | तेल, शीतलक का प्रतिरोध करता है | मध्यम प्रतिरोध | उत्कृष्ट प्रतिरोध |
| लागत (बनाम FR4) | 1.3 गुना अधिक | 1x | 5 गुना अधिक |
| के लिए सर्वोत्तम | औद्योगिक नियंत्रक, ऑटोमोटिव इन्फोटेनमेंट | उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स | उच्च शक्ति वाली ईवी |
मुख्य लाभ और उपयोग के मामले
ए.हाई-टीजी स्थिरता: 170 डिग्री सेल्सियस पर संचालित होता है - औद्योगिक पीएलसी, ऑटोमोटिव इंफोटेनमेंट सिस्टम और आउटडोर सेंसर में उपयोग किया जाता है।
बी.रासायनिक प्रतिरोध: तेल और शीतलक को सहन करता है - कारखाने के फर्श उपकरण के लिए आदर्श।
वास्तविक दुनिया का उदाहरण
एक विनिर्माण कंपनी अपने असेंबली लाइन नियंत्रकों के लिए FR5 का उपयोग करती है। एफआर5 पीसीबी मशीन तेल और 150 डिग्री सेल्सियस ऑपरेटिंग तापमान के संपर्क में 5 साल तक टिके रहे - मानक एफआर4 (जो 2 साल में खराब हो गया) से बेहतर प्रदर्शन कर रहे थे और लागत एएलएन से 1/3 कम थी।
2.3 मेटल-कोर FR4 (MCFR4) - मिड-पावर थर्मल प्रबंधन के लिए "बजट सिरेमिक"
एमसीएफआर4 (मेटल-कोर एफआर4) एल्युमीनियम कोर को एफआर4 परतों के साथ जोड़ता है, जो मानक एफआर4 की तुलना में 10-30 गुना अधिक तापीय चालकता प्रदान करता है - एएलएन की 1/3 लागत पर।
| संपत्ति | MCFR4 (एल्यूमिनियम कोर) | मानक FR4 | एएलएन सिरेमिक |
|---|---|---|---|
| ऊष्मीय चालकता | 10-30 डब्लू/एमके | 0.3 डब्लू/एमके | 170-220 डब्लू/एमके |
| टीजी | 130-150°C | 130-140°C | >280°C |
| लागत (बनाम FR4) | 2x अधिक | 1x | 5 गुना अधिक |
| वज़न | FR4 से 1.5 गुना भारी | आधारभूत | FR4 से 2x भारी |
| के लिए सर्वोत्तम | एलईडी लाइटिंग, ऑटोमोटिव इंफोटेनमेंट | उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स | उच्च शक्ति वाले ईवी, एयरोस्पेस |
मुख्य लाभ और उपयोग के मामले
ए.थर्मल संतुलन: 10-30 डब्लू/एमके तापीय चालकता-एलईडी स्ट्रीटलाइट्स, ऑटोमोटिव इंफोटेनमेंट और कम-पावर इनवर्टर जैसे मध्य-शक्ति उपकरणों के लिए आदर्श।
बी.लागत दक्षता: एएलएन की लागत का 1/3-बजट-सचेत परियोजनाओं के लिए बिल्कुल सही, जिन्हें एफआर4 की तुलना में बेहतर थर्मल प्रबंधन की आवश्यकता होती है।
वास्तविक दुनिया का उदाहरण
एक एलईडी निर्माता अपने 50W स्ट्रीटलाइट पीसीबी के लिए MCFR4 का उपयोग करता है। MCFR4 सबस्ट्रेट्स ने LED को 70°C (बनाम FR4 के 95°C) पर रखा, जबकि लागत AlN से 60% कम थी - जिससे LED का जीवनकाल 30k से 50k घंटे तक बढ़ गया।
2.4 जैव-आधारित FR4 - हरित इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए टिकाऊ जैविक सब्सट्रेट
जैव-आधारित FR4 पेट्रोलियम-व्युत्पन्न एपॉक्सी को पौधे-आधारित रेजिन (उदाहरण के लिए, सोयाबीन तेल, लिग्निन) से प्रतिस्थापित करता है, जो प्रदर्शन से समझौता किए बिना वैश्विक स्थिरता लक्ष्यों को पूरा करता है।
| संपत्ति | जैव-आधारित FR4 | मानक FR4 | एएलएन सिरेमिक |
|---|---|---|---|
| ऊष्मीय चालकता | 0.3–0.4 W/mK | 0.3 डब्लू/एमके | 170-220 डब्लू/एमके |
| टीजी | 130-140°C | 130-140°C | >280°C |
| कार्बन पदचिह्न | FR4 से 30-40% कम | आधारभूत | FR4 से 2x अधिक |
| लागत (बनाम FR4) | 1.2 गुना अधिक | 1x | 5 गुना अधिक |
| के लिए सर्वोत्तम | टिकाऊ IoT, पर्यावरण-अनुकूल उपकरण | उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स | उच्च शक्ति वाली ईवी |
मुख्य लाभ और उपयोग के मामले
क. स्थिरता: 30-40% कम कार्बन पदचिह्न - ईयू ग्रीन डील और यूएस ईपीए नियमों के अनुरूप।
बी.ड्रॉप-इन प्रतिस्थापन: मानक FR4 विनिर्माण उपकरण के साथ संगत।
वास्तविक दुनिया का उदाहरण
एक यूरोपीय IoT कंपनी अपने स्मार्ट थर्मोस्टेट पीसीबी के लिए जैव-आधारित FR4 का उपयोग करती है। जैव-आधारित सबस्ट्रेट्स ने सभी विद्युत विशिष्टताओं को पूरा करते हुए उत्पाद के कार्बन फ़ुटप्रिंट को 35% तक कम कर दिया - जिससे कंपनी को इको-लेबलिंग और सरकारी प्रोत्साहन के लिए अर्हता प्राप्त करने में मदद मिली।
2.5 पीपीई-आधारित पीसीबी (पॉलीफेनिलीन ईथर) - उच्च आवृत्ति FR4 वैकल्पिक
पीपीई-आधारित पीसीबी एपॉक्सी के बजाय पॉलीफेनिलीन ईथर राल का उपयोग करते हैं, जो उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों के लिए कम ढांकता हुआ नुकसान (डीएफ) की पेशकश करते हैं - कम लागत वाले सिरेमिक विकल्पों के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं।
| संपत्ति | पीपीई-आधारित पीसीबी | मानक FR4 | एएलएन सिरेमिक |
|---|---|---|---|
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