Vodič za FR-4 za štampane ploče

Svojstva i karakteristike FR-4 ili FR4 čine ga vrlo svestranim po pristupačnoj cijeni. Zbog toga je njegova upotreba toliko raširena u proizvodnji štampanih kola. Stoga je normalno da o tome objavimo članak na našem blogu.

U ovom članku ćete saznati više o:

Svojstva i prednosti FR4
Različite vrste FR-4
Faktori koje treba uzeti u obzir pri odabiru debljine
Zašto odabrati FR4?
Vrste FR4 dostupnih od Proto-Electronics

Svojstva i materijali FR4

FR4 je standard koji je definirala NEMA (Nacionalno udruženje proizvođača električnih uređaja) za laminat od epoksidne smole ojačane staklom.

FR je skraćenica za "usporivač plamena" i označava da je materijal u skladu sa standardom UL94V-0 o zapaljivosti plastičnih materijala. Kod 94V-0 se može naći na svim FR-4 štampanim pločama. On garantuje neširenje vatre i njeno brzo gašenje kada materijal gori.

Njegova temperatura staklastog prijelaza (TG) je reda veličine od 115°C do 200°C za High TG ili HiTG, ovisno o metodama proizvodnje i korištenim smolama. Standardna FR-4 PCB ploča imat će sloj FR-4 smješten između dva tanka sloja laminiranog bakra.

FR-4 koristi brom, takozvani halogeni hemijski element koji je otporan na vatru. U većini svojih primjena zamijenio je G-10, još jedan kompozit koji je bio manje otporan.

FR4 ima prednost dobrog odnosa otpornosti i težine. Ne upija vodu, održava visoku mehaničku čvrstoću i ima dobru izolacijsku sposobnost u suhim ili vlažnim okruženjima.

Primjeri FR-4

Standardni FR4Kao što i samo ime govori, ovo je standardni FR-4 čelik otporan na toplinu reda veličine od 140°C do 150°C.

Visoki TG FR4Ova vrsta FR-4 ima višu temperaturu staklastog prijelaza (TG) od oko 180°C.

Visoki CTI FR4Uporedni indeks praćenja veći od 600 volti.

FR4 bez laminiranog bakraIdealno za izolacijske ploče i nosače dasaka.

Više detalja o karakteristikama ovih različitih materijala nalazi se kasnije u članku.

Faktori koje treba uzeti u obzir pri odabiru debljine

Kompatibilnost s komponentamaIako se FR-4 koristi za proizvodnju mnogih vrsta štampanih kola, njegova debljina utiče na vrste korištenih komponenti. Na primjer, THT komponente se razlikuju od ostalih komponenti i zahtijevaju tanku PCB ploču.

Ušteda prostoraUšteda prostora je ključna pri dizajniranju PCB-a, posebno za USB konektore i Bluetooth dodatke. Najtanje ploče se koriste u konfiguracijama u kojima je ušteda prostora ključna.

Dizajn i fleksibilnostVećina proizvođača preferira debele ploče u odnosu na tanke. Kod korištenja FR-4, ako je podloga pretanka, postoji rizik od lomljenja ako se dimenzije ploče povećaju. S druge strane, deblje ploče su fleksibilne i omogućavaju stvaranje V-žljebova.

Mora se uzeti u obzir okruženje u kojem će se koristiti PCB. Za elektronske kontrolne jedinice u medicinskom polju, tanke PCB ploče garantuju smanjeno naprezanje. Ploče koje su previše tanke – a samim tim i previše fleksibilne – su podložnije toploti. Mogu se saviti i poprimiti neželjeni ugao tokom koraka lemljenja komponenti.

Kontrola impedancijeDebljina ploče podrazumijeva debljinu dielektrične okoline, u ovom slučaju FR-4, što olakšava kontrolu impedanse. Kada je impedansa važan faktor, debljina ploče je odlučujući kriterij koji treba uzeti u obzir.

VezeVrsta konektora koji se koriste za štampanu ploču također određuje debljinu FR-4.

Zašto odabrati FR4?

Pristupačna cijena FR4 čini ih standardnom opcijom za proizvodnju malih serija PCB-a ili za izradu elektronskih prototipova.

Međutim, FR4 nije idealan za štampane ploče visoke frekvencije. Slično tome, ako želite ugraditi svoje PCB ploče u proizvode koji ne dozvoljavaju lako usvajanje komponenti i koji nisu pogodni za fleksibilne PCB ploče, trebali biste odabrati drugi materijal: poliimid/poliamid.

Različite vrste FR-4 dostupne od Proto-Electronics

Standardni FR4

FR4 SHENGYI porodica S1000H
Debljina od 0,2 do 3,2 mm.
FR4 VENTEC porodica VT 481
Debljina od 0,2 do 3,2 mm.
FR4 SHENGYI porodica S1000-2
Debljina od 0,6 do 3,2 mm.
FR4 VENTEC porodica VT 47
Debljina od 0,6 do 3,2 mm.
FR4 SHENGYI porodica S1600
Standardna debljina 1,6 mm.
FR4 VENTEC porodica VT 42C
Standardna debljina 1,6 mm.
Ovaj materijal je epoksidno staklo bez bakra, dizajnirano za upotrebu u izolacijskim pločama, šablonima, nosačima ploča itd. Proizvode se korištenjem Gerberovih mehaničkih crteža ili DXF datoteka.
Debljina od 0,3 do 5 mm.