Ένας οδηγός για το FR-4 για τυπωμένα κυκλώματα

Οι ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά του FR-4 ή FR4 το καθιστούν πολύ ευέλικτο σε προσιτή τιμή. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η χρήση του είναι τόσο διαδεδομένη στην παραγωγή τυπωμένων κυκλωμάτων. Επομένως, είναι φυσιολογικό να συμπεριλάβουμε ένα άρθρο σχετικά με αυτό στο ιστολόγιό μας.

Σε αυτό το άρθρο, θα μάθετε περισσότερα για:

Οι ιδιότητες και τα οφέλη του FR4
Οι διαφορετικοί τύποι FR-4
Παράγοντες που πρέπει να λάβετε υπόψη κατά την επιλογή του πάχους
Γιατί να επιλέξετε το FR4;
Οι τύποι FR4 που διατίθενται από την Proto-Electronics

Ιδιότητες και υλικά FR4

Το FR4 είναι ένα πρότυπο που ορίζεται από την NEMA (Εθνική Ένωση Κατασκευαστών Ηλεκτρικών Συσκευών) για ένα φύλλο εποξειδικής ρητίνης ενισχυμένο με γυαλί.

Το FR σημαίνει «επιβραδυντικό φλόγας» και υποδεικνύει ότι το υλικό συμμορφώνεται με το πρότυπο UL94V-0 σχετικά με την ευφλεκτότητα των πλαστικών υλικών. Ο κωδικός 94V-0 βρίσκεται σε όλες τις πλακέτες τυπωμένου κυκλώματος FR-4. Εγγυάται τη μη εξάπλωση της φωτιάς και την ταχεία κατάσβεσή της όταν το υλικό καίγεται.

Η θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης (TG) είναι της τάξης των 115°C έως 200°C για τα Υψηλά TG ή τα HiTG, ανάλογα με τις μεθόδους κατασκευής και τις ρητίνες που χρησιμοποιούνται. Μια τυπική πλακέτα FR-4 θα έχει ένα στρώμα FR-4 τοποθετημένο ανάμεσα σε δύο λεπτά στρώματα ελασματοποιημένου χαλκού.

Το FR-4 χρησιμοποιεί βρώμιο, ένα λεγόμενο αλογόνο χημικό στοιχείο που είναι ανθεκτικό στη φωτιά. Αντικατέστησε το G-10, ένα άλλο σύνθετο υλικό που ήταν λιγότερο ανθεκτικό, στις περισσότερες εφαρμογές του.

Το FR4 έχει το πλεονέκτημα ότι έχει καλή αναλογία αντίστασης-βάρους. Δεν απορροφά νερό, διατηρεί υψηλή μηχανική αντοχή και έχει καλή μονωτική ικανότητα σε ξηρά ή υγρά περιβάλλοντα.

Παραδείγματα FR-4

Πρότυπο FR4Όπως υποδηλώνει και το όνομά του, πρόκειται για το τυπικό FR-4 με αντοχή στη θερμότητα της τάξης των 140°C έως 150°C.

Υψηλή TG FR4Αυτός ο τύπος FR-4 έχει υψηλότερη υαλώδη μετάπτωση (TG) περίπου 180°C.

Υψηλός CTI FR4Συγκριτικός Δείκτης Παρακολούθησης υψηλότερος από 600 Volt.

FR4 χωρίς πλαστικοποιημένο χαλκό: ιδανικό για μονωτικές πλάκες και στηρίγματα σανίδων.

Περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τα χαρακτηριστικά αυτών των διαφορετικών υλικών θα βρείτε αργότερα στο άρθρο.

Παράγοντες που πρέπει να λάβετε υπόψη κατά την επιλογή του πάχους

Συμβατότητα με εξαρτήματαΠαρόλο που το FR-4 χρησιμοποιείται για την παραγωγή πολλών τύπων τυπωμένων κυκλωμάτων, το πάχος του έχει επιπτώσεις στους τύπους των εξαρτημάτων που χρησιμοποιούνται. Για παράδειγμα, τα εξαρτήματα THT διαφέρουν από άλλα εξαρτήματα και απαιτούν λεπτή πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος.

Εξοικονόμηση χώρουΗ εξοικονόμηση χώρου είναι απαραίτητη κατά το σχεδιασμό μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB), ιδίως για υποδοχές USB και αξεσουάρ Bluetooth. Οι λεπτότερες πλακέτες χρησιμοποιούνται σε διαμορφώσεις στις οποίες η εξοικονόμηση χώρου είναι ζωτικής σημασίας.

Σχεδιασμός και ευελιξίαΟι περισσότεροι κατασκευαστές προτιμούν τις χοντρές σανίδες από τις λεπτές. Χρησιμοποιώντας FR-4, εάν το υπόστρωμα είναι πολύ λεπτό, υπάρχει κίνδυνος να σπάσει εάν αυξηθούν οι διαστάσεις της σανίδας. Από την άλλη πλευρά, οι παχύτερες σανίδες είναι εύκαμπτες και επιτρέπουν τη δημιουργία αυλακώσεων V.

Πρέπει να λαμβάνεται υπόψη το περιβάλλον στο οποίο θα χρησιμοποιηθεί η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB). Για μια ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου στον ιατρικό τομέα, οι λεπτές πλακέτες τυπωμένου κυκλώματος (PCB) εγγυώνται μειωμένη καταπόνηση. Οι πλακέτες που είναι πολύ λεπτές - και επομένως πολύ εύκαμπτες - είναι πιο ευάλωτες στη θερμότητα. Μπορούν να λυγίσουν και να πάρουν μια ανεπιθύμητη γωνία κατά τα βήματα συγκόλλησης των εξαρτημάτων.

Έλεγχος σύνθετης αντίστασης: το πάχος της πλακέτας υποδηλώνει το πάχος του διηλεκτρικού περιβάλλοντος, στην προκειμένη περίπτωση το FR-4, το οποίο διευκολύνει τον έλεγχο της σύνθετης αντίστασης. Όταν η σύνθετη αντίσταση είναι ένας σημαντικός παράγοντας, το πάχος της πλακέτας είναι ένα καθοριστικό κριτήριο που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη.

Συνδέσεις: ο τύπος των συνδετήρων που χρησιμοποιούνται για ένα τυπωμένο κύκλωμα καθορίζει επίσης το πάχος του FR-4.

Γιατί να επιλέξετε το FR4;

Το προσιτό κόστος των FR4 τα καθιστά μια τυπική επιλογή για την παραγωγή μικρών σειρών PCB ή για ηλεκτρονική πρωτοτυποποίηση.

Ωστόσο, το FR4 δεν είναι ιδανικό για τυπωμένα κυκλώματα υψηλής συχνότητας. Ομοίως, εάν θέλετε να ενσωματώσετε τις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων σας σε προϊόντα που δεν επιτρέπουν εύκολα την υιοθέτηση εξαρτημάτων και που δεν είναι κατάλληλα για εύκαμπτες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, θα πρέπει να προτιμήσετε ένα άλλο υλικό: πολυϊμίδιο/πολυαμίδιο.

Οι διαφορετικοί τύποι FR-4 που διατίθενται από την Proto-Electronics

Πρότυπο FR4

FR4 SHENGYI οικογένειας S1000H
Πάχος από 0,2 έως 3,2 mm.
FR4 VENTEC οικογένεια VT 481
Πάχος από 0,2 έως 3,2 mm.
FR4 SHENGYI οικογένεια S1000-2
Πάχος από 0,6 έως 3,2 mm.
FR4 VENTEC οικογένεια VT 47
Πάχος από 0,6 έως 3,2 mm.
FR4 SHENGYI οικογένειας S1600
Τυπικό πάχος 1,6 mm.
FR4 VENTEC οικογένεια VT 42C
Τυπικό πάχος 1,6 mm.
Αυτό το υλικό είναι εποξειδικό γυαλί χωρίς χαλκό, σχεδιασμένο για χρήση σε μονωτικές πλάκες, πρότυπα, στηρίγματα σανίδων κ.λπ. Κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας μηχανικά σχέδια τύπου Gerber ή αρχεία DXF.
Πάχος από 0,3 έως 5 mm.