मुद्रित सर्किट के लिए FR-4 की मार्गदर्शिका

FR-4 या FR4 के गुण और विशेषताएँ इसे किफायती दामों पर बेहद बहुमुखी बनाती हैं। यही कारण है कि मुद्रित परिपथों के उत्पादन में इसका उपयोग इतना व्यापक है। इसलिए, यह स्वाभाविक है कि हम अपने ब्लॉग पर इसके बारे में एक लेख शामिल करें।

इस लेख में आप निम्नलिखित के बारे में अधिक जानकारी प्राप्त करेंगे:

FR4 के गुण और लाभ
FR-4 के विभिन्न प्रकार
मोटाई चुनते समय विचार करने योग्य कारक
FR4 क्यों चुनें?
प्रोटो-इलेक्ट्रॉनिक्स से उपलब्ध FR4 के प्रकार

FR4 गुण और सामग्री

FR4, ग्लास-प्रबलित इपॉक्सी रेज़िन लैमिनेट के लिए NEMA (नेशनल इलेक्ट्रिकल मैन्युफैक्चरर्स एसोसिएशन) द्वारा परिभाषित एक मानक है।

FR का अर्थ है "ज्वालारोधी" और यह दर्शाता है कि सामग्री प्लास्टिक सामग्री की ज्वलनशीलता पर UL94V-0 मानक के अनुरूप है। 94V-0 कोड सभी FR-4 PCB पर पाया जा सकता है। यह सामग्री के जलने पर आग के न फैलने और उसके शीघ्र बुझने की गारंटी देता है।

इसका ग्लास ट्रांज़िशन (TG) उच्च TG या उच्च TG के लिए 115°C से 200°C के बीच होता है, जो निर्माण विधियों और प्रयुक्त रेजिन पर निर्भर करता है। एक मानक FR-4 PCB में लेमिनेटेड तांबे की दो पतली परतों के बीच FR-4 की एक परत होती है।

एफआर-4 में ब्रोमीन का इस्तेमाल होता है, जो एक तथाकथित हैलोजन रासायनिक तत्व है और आग प्रतिरोधी है। इसने अपने ज़्यादातर अनुप्रयोगों में कम प्रतिरोधी एक अन्य यौगिक, जी-10 का स्थान ले लिया।

FR4 का लाभ यह है कि इसका प्रतिरोध-भार अनुपात अच्छा होता है। यह पानी को अवशोषित नहीं करता, उच्च यांत्रिक शक्ति बनाए रखता है और शुष्क या आर्द्र वातावरण में इसकी अच्छी विद्युतरोधी क्षमता होती है।

FR-4 के उदाहरण

मानक FR4जैसा कि इसके नाम से पता चलता है, यह मानक FR-4 है जिसमें 140°C से 150°C तक का ताप प्रतिरोध है।

उच्च टीजी एफआर4इस प्रकार के FR-4 में उच्च ग्लास संक्रमण (TG) लगभग 180°C होता है।

उच्च CTI FR4: तुलनात्मक ट्रैकिंग सूचकांक 600 वोल्ट से अधिक।

FR4 बिना लेमिनेटेड तांबे के: इन्सुलेशन प्लेट और बोर्ड समर्थन के लिए आदर्श।

लेख में आगे इन विभिन्न सामग्रियों की विशेषताओं के बारे में अधिक जानकारी दी गई है।

मोटाई चुनते समय विचार करने योग्य कारक

घटकों के साथ संगतताहालाँकि FR-4 का उपयोग कई प्रकार के मुद्रित सर्किट बनाने के लिए किया जाता है, फिर भी इसकी मोटाई का उपयोग किए जाने वाले घटकों के प्रकार पर प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, THT घटक अन्य घटकों से भिन्न होते हैं और इनके लिए पतले PCB की आवश्यकता होती है।

स्थान की बचतपीसीबी डिज़ाइन करते समय, विशेष रूप से यूएसबी कनेक्टर और ब्लूटूथ एक्सेसरीज़ के लिए, जगह की बचत ज़रूरी है। सबसे पतले बोर्ड उन कॉन्फ़िगरेशन में इस्तेमाल किए जाते हैं जिनमें जगह की बचत बेहद ज़रूरी होती है।

डिज़ाइन और लचीलापनज़्यादातर निर्माता पतले बोर्डों की बजाय मोटे बोर्ड पसंद करते हैं। FR-4 का इस्तेमाल करते समय, अगर सब्सट्रेट बहुत पतला है, तो बोर्ड का आकार बढ़ाने पर उसके टूटने का खतरा हो सकता है। दूसरी ओर, मोटे बोर्ड लचीले होते हैं और V-आकार के खांचे बनाना संभव बनाते हैं।

पीसीबी का उपयोग किस वातावरण में किया जाएगा, इस पर विचार किया जाना चाहिए। चिकित्सा क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण इकाई के लिए, पतले पीसीबी कम तनाव की गारंटी देते हैं। जो बोर्ड बहुत पतले होते हैं - और इसलिए बहुत लचीले होते हैं - वे गर्मी के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं। वे घटक सोल्डरिंग चरणों के दौरान मुड़ सकते हैं और अवांछित कोण ले सकते हैं।

प्रतिबाधा नियंत्रणबोर्ड की मोटाई से तात्पर्य परावैद्युत परिवेश की मोटाई से है, इस मामले में FR-4, जो प्रतिबाधा नियंत्रण को सुगम बनाता है। जब प्रतिबाधा एक महत्वपूर्ण कारक हो, तो बोर्ड की मोटाई एक निर्णायक मानदंड है जिस पर ध्यान दिया जाना चाहिए।

कनेक्शनमुद्रित सर्किट के लिए प्रयुक्त कनेक्टर का प्रकार भी FR-4 की मोटाई निर्धारित करता है।

FR4 क्यों चुनें?

एफआर4 की सस्ती लागत उन्हें पीसीबी की छोटी श्रृंखला के उत्पादन या इलेक्ट्रॉनिक प्रोटोटाइप के लिए एक मानक विकल्प बनाती है।

हालाँकि, FR4 उच्च आवृत्ति वाले मुद्रित परिपथों के लिए आदर्श नहीं है। इसी प्रकार, यदि आप अपने PCB को ऐसे उत्पादों में बनाना चाहते हैं जिनमें घटकों को आसानी से अपनाया न जा सके और जो लचीले PCB के लिए कम उपयुक्त हों, तो आपको एक अन्य सामग्री को प्राथमिकता देनी चाहिए: पॉलीइमाइड/पॉलीएमाइड।

प्रोटो-इलेक्ट्रॉनिक्स से उपलब्ध विभिन्न प्रकार के FR-4

मानक FR4

FR4 शेंगयी परिवार S1000H
मोटाई 0.2 से 3.2 मिमी.
FR4 VENTEC परिवार VT 481
मोटाई 0.2 से 3.2 मिमी.
FR4 शेंगयी परिवार S1000-2
मोटाई 0.6 से 3.2 मिमी.
FR4 VENTEC परिवार VT 47
मोटाई 0.6 से 3.2 मिमी.
FR4 शेंगयी परिवार S1600
मानक मोटाई 1.6 मिमी.
FR4 VENTEC परिवार VT 42C
मानक मोटाई 1.6 मिमी.
यह सामग्री तांबे रहित एक इपॉक्सी ग्लास है, जिसे इन्सुलेशन प्लेट, टेम्पलेट, बोर्ड सपोर्ट आदि में उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है। इन्हें गेरबर प्रकार के मैकेनिकल ड्राइंग या डीएक्सएफ फाइलों का उपयोग करके निर्मित किया जाता है।
मोटाई 0.3 से 5 मिमी.