Opas FR-4:ään painetuille piireille

FR-4:n tai FR4:n ominaisuudet ja piirteet tekevät siitä erittäin monipuolisen ja edullisen. Tästä syystä sen käyttö on niin laajalle levinnyttä painettujen piirien tuotannossa. Siksi on normaalia, että sisällytämme siitä artikkelin blogiimme.

Tässä artikkelissa saat lisätietoja seuraavista aiheista:

FR4:n ominaisuudet ja edut
Erilaiset FR-4-tyypit
Paksuutta valittaessa huomioon otettavat tekijät
Miksi valita FR4?
Proto-Electronicsin saatavilla olevat FR4-tyypit

FR4-ominaisuudet ja -materiaalit

FR4 on NEMA:n (National Electrical Manufacturers Association) määrittelemä standardi lasikuituvahvisteiselle epoksihartsilaminaatille.

FR on lyhenne sanoista ”flame retardant” (palonsuoja) ja osoittaa, että materiaali täyttää UL94V-0-standardin muovimateriaalien syttyvyyden osalta. 94V-0-koodi löytyy kaikista FR-4-piirilevyistä. Se takaa palon leviämisen estymisen ja sen nopean sammumisen materiaalin palaessa.

Sen lasittumislämpötila (TG) on luokkaa 115–200 °C korkean tai korkean TG-pitoisuuden omaavilla pinnoilla valmistusmenetelmistä ja käytetyistä hartseista riippuen. Tavallisessa FR-4-piirilevyssä on FR-4-kerros kahden ohuen laminoituneen kuparikerroksen välissä.

FR-4 käyttää bromia, niin sanottua halogeenikemiallista alkuainetta, joka on palonkestävä. Se korvasi useimmissa sovelluksissaan G-10:n, toisen, vähemmän kestävän komposiitin.

FR4:n etuna on hyvä vastus-painosuhde. Se ei ime vettä, säilyttää korkean mekaanisen lujuutensa ja sillä on hyvä eristyskyky sekä kuivissa että kosteissa ympäristöissä.

Esimerkkejä FR-4:stä

Standardi FR4Kuten nimestä voi päätellä, tämä on standardi FR-4, jonka lämmönkestävyys on luokkaa 140–150 °C.

Korkea TG FR4Tämän tyyppisellä FR-4:llä on korkeampi lasittumislämpötila (TG), noin 180 °C.

Korkea CTI FR4Vertaileva seurantaindeksi yli 600 volttia.

FR4 ilman laminoitua kupariaihanteellinen eristyslevyille ja -levytuille.

Näiden eri materiaalien ominaisuuksista on lisätietoja myöhemmin tässä artikkelissa.

Paksuutta valittaessa huomioon otettavat tekijät

Yhteensopivuus komponenttien kanssaVaikka FR-4:ää käytetään monenlaisten painettujen piirilevyjen valmistukseen, sen paksuudella on vaikutusta käytettyjen komponenttien tyyppeihin. Esimerkiksi THT-komponentit eroavat muista komponenteista ja vaativat ohuen piirilevyn.

Tilaa säästäväTilansäästö on tärkeää piirilevyjä suunniteltaessa, erityisesti USB-liittimiä ja Bluetooth-lisävarusteita suunniteltaessa. Ohuimpia piirilevyjä käytetään kokoonpanoissa, joissa tilansäästö on ratkaisevan tärkeää.

Muotoilu ja joustavuusUseimmat valmistajat suosivat paksuja levyjä ohuiden sijaan. Käytettäessä FR-4-levyä, jos alusta on liian ohut, se voi rikkoutua, jos levyn mittoja kasvatetaan. Toisaalta paksummat levyt ovat joustavia ja mahdollistavat V-urien tekemisen.

Piirilevyn käyttöympäristö on otettava huomioon. Lääketieteellisen alan elektronisessa ohjausyksikössä ohuet piirilevyt takaavat pienemmän rasituksen. Liian ohuet – ja siten liian joustavat – levyt ovat alttiimpia lämmölle. Ne voivat taipua ja ottaa ei-toivotun kulman komponenttien juotosvaiheiden aikana.

Impedanssin säätöLevyn paksuus viittaa dielektrisen ympäristön paksuuteen, tässä tapauksessa FR-4:ään, joka helpottaa impedanssin säätöä. Kun impedanssi on tärkeä tekijä, levyn paksuus on ratkaiseva huomioon otettava kriteeri.

YhteydetPainetussa piirilevyssä käytettyjen liittimien tyyppi määrää myös FR-4-paksuuden.

Miksi valita FR4?

FR4-piirilevyjen edullinen hinta tekee niistä vakiovaihtoehdon pienten piirilevysarjojen valmistukseen tai elektronisten prototyyppien valmistukseen.

FR4 ei kuitenkaan ole ihanteellinen korkeataajuuksisille painetuille piireille. Samoin, jos haluat valmistaa piirilevyistäsi tuotteita, joihin ei ole helppo asentaa komponentteja ja jotka sopivat huonosti joustaville piirilevyille, sinun kannattaa valita toinen materiaali: polyimidi/polyamidi.

Proto-Electronicsin saatavilla olevat erityyppiset FR-4-kitarat

Standardi FR4

FR4 SHENGYI perhe S1000H
Paksuus 0,2 - 3,2 mm.
FR4 VENTEC-perhe VT 481
Paksuus 0,2 - 3,2 mm.
FR4 SHENGYI perhe S1000-2
Paksuus 0,6 - 3,2 mm.
FR4 VENTEC-perhe VT 47
Paksuus 0,6 - 3,2 mm.
FR4 SHENGYI perhe S1600
Vakiopaksuus 1,6 mm.
FR4 VENTEC-perhe VT 42C
Vakiopaksuus 1,6 mm.
Tämä materiaali on kupariton epoksilasi, joka on suunniteltu käytettäväksi eristyslevyissä, mallipohjissa, piirilevyjen tuissa jne. Ne valmistetaan Gerber-tyyppisten mekaanisten piirustusten tai DXF-tiedostojen avulla.
Paksuus 0,3 - 5 mm.