En guide til FR-4 til trykte kredsløb

FR-4 eller FR4's egenskaber og karakteristika gør det meget alsidigt til en overkommelig pris. Det er derfor, dets anvendelse er så udbredt i produktion af printkort. Derfor er det normalt, at vi inkluderer en artikel om det på vores blog.

I denne artikel kan du finde ud af mere om:

Egenskaber og fordele ved FR4
De forskellige typer af FR-4
Faktorer at overveje, når du vælger tykkelsen
Hvorfor vælge FR4?
De typer FR4, der er tilgængelige fra Proto-Electronics

FR4 egenskaber og materialer

FR4 er en standard defineret af NEMA (National Electrical Manufacturers Association) for et glasfiberforstærket epoxyharpikslaminat.

FR står for "flammehæmmende" og angiver, at materialet overholder UL94V-0-standarden for plastmaterialers brandbarhed. 94V-0-koden kan findes på alle FR-4 printkort. Den garanterer, at brand ikke spreder sig, og at materialet slukkes hurtigt, når det brænder.

Dens glasovergangstemperatur (TG) er i størrelsesordenen 115°C til 200°C for høje TG'er eller HiTG'er afhængigt af fremstillingsmetoderne og de anvendte harpikser. Et standard FR-4 printkort har et lag FR-4 klemt mellem to tynde lag lamineret kobber.

FR-4 bruger brom, et såkaldt halogen-kemisk element, der er brandhæmmende. Det erstattede G-10, et andet kompositmateriale, der var mindre modstandsdygtigt, i de fleste af sine anvendelser.

FR4 har den fordel, at det har et godt forhold mellem modstand og vægt. Det absorberer ikke vand, bevarer en høj mekanisk styrke og har en god isoleringsevne i tørre eller fugtige miljøer.

Eksempler på FR-4

Standard FR4Som navnet antyder, er dette standard FR-4 med varmebestandighed i størrelsesordenen 140°C til 150°C.

Høj TG FR4Denne type FR-4 har en højere glasovergangstemperatur (TG) på omkring 180 °C.

Høj CTI FR4Sammenlignende sporingsindeks højere end 600 volt.

FR4 uden lamineret kobberIdeel til isoleringsplader og pladeunderstøtninger.

Der er flere detaljer om egenskaberne ved disse forskellige materialer senere i artiklen.

Faktorer at overveje, når du vælger tykkelsen

Kompatibilitet med komponenterSelvom FR-4 bruges til at producere mange typer printkort, har dens tykkelse konsekvenser for de anvendte komponenter. For eksempel er THT-komponenter forskellige fra andre komponenter og kræver et tyndt printkort.

PladsbesparelsePladsbesparelse er afgørende ved design af printkort, især til USB-stik og Bluetooth-tilbehør. De tyndeste printkort bruges i konfigurationer, hvor pladsbesparelse er afgørende.

Design og fleksibilitetDe fleste producenter foretrækker tykke plader frem for tynde. Ved brug af FR-4 er der risiko for at substratet knækker, hvis det er for tyndt, hvis pladens dimensioner øges. På den anden side er tykkere plader fleksible og gør det muligt at lave V-riller.

Det miljø, som printkortet skal bruges i, skal tages i betragtning. For en elektronisk styreenhed inden for det medicinske område garanterer tynde printkort reduceret belastning. Printkort, der er for tynde – og derfor for fleksible – er mere sårbare over for varme. De kan bøje og antage en uønsket vinkel under lodningsprocessen.

ImpedanskontrolKorttykkelsen antyder tykkelsen af det dielektriske miljø, i dette tilfælde FR-4, hvilket er det, der letter impedanskontrollen. Når impedans er en vigtig faktor, er korttykkelsen et afgørende kriterium, der skal tages i betragtning.

ForbindelserTypen af stik, der bruges til et trykt kredsløb, bestemmer også FR-4-tykkelsen.

Hvorfor vælge FR4?

Den overkommelige pris på FR4'er gør dem til en standardmulighed til produktion af små serier af printkort eller til elektronisk prototyping.

FR4 er dog ikke ideel til højfrekvente printkort. Hvis du ligeledes vil bygge dine printkort ind i produkter, der ikke let tillader adoption af komponenter, og som er dårligt egnede til fleksible printkort, bør du foretrække et andet materiale: polyimid/polyamid.

De forskellige typer FR-4, der er tilgængelige fra Proto-Electronics

Standard FR4

FR4 SHENGYI familie S1000H
Tykkelse fra 0,2 til 3,2 mm.
FR4 VENTEC-familie VT 481
Tykkelse fra 0,2 til 3,2 mm.
FR4 SHENGYI familie S1000-2
Tykkelse fra 0,6 til 3,2 mm.
FR4 VENTEC-familie VT 47
Tykkelse fra 0,6 til 3,2 mm.
FR4 SHENGYI familie S1600
Standardtykkelse 1,6 mm.
FR4 VENTEC-familie VT 42C
Standardtykkelse 1,6 mm.
Dette materiale er et epoxyglas uden kobber, designet til brug i isoleringsplader, skabeloner, pladeunderstøtninger osv. De er fremstillet ved hjælp af mekaniske tegninger af Gerber-typen eller DXF-filer.
Tykkelse fra 0,3 til 5 mm.