מדריך ל-FR-4 עבור מעגלים מודפסים

התכונות והמאפיינים של FR-4 או FR4 הופכים אותו לרב-תכליתי מאוד במחיר סביר. זו הסיבה שהשימוש בו כה נפוץ בייצור מעגלים מודפסים. לכן, מקובל שנכלול מאמר בנושא בבלוג שלנו.

במאמר זה, תגלו עוד על:

המאפיינים והיתרונות של FR4
הסוגים השונים של FR-4
הגורמים שיש לקחת בחשבון בעת בחירת עובי
למה לבחור ב-FR4?
סוגי FR4 הזמינים מ-Proto-Electronics

תכונות וחומרים של FR4

FR4 הוא תקן שהוגדר על ידי NEMA (התאחדות יצרני החשמל הלאומית) עבור למינציה של שרף אפוקסי מחוזק בזכוכית.

FR הוא ראשי תיבות של "מעכב בעירה" ומצביע על כך שהחומר עומד בתקן UL94V-0 בנוגע לדליקות חומרים פלסטיים. ניתן למצוא את קוד 94V-0 על כל מעגלי המודפסים מדגם FR-4. הוא מבטיח את אי התפשטות האש ואת כיבויה המהיר כאשר החומר נשרף.

מעבר הזכוכית (TG) שלו הוא בסדר גודל של 115°C עד 200°C עבור TGs גבוהים או HiTGs, בהתאם לשיטות הייצור ולשרפים שבהם נעשה שימוש. מעגל מודפס FR-4 סטנדרטי יכיל שכבה של FR-4 בין שתי שכבות דקות של נחושת למינציה.

FR-4 משתמש בברום, יסוד כימי המכונה הלוגן, שהוא עמיד באש. הוא החליף את G-10, חומר מרוכב אחר שהיה פחות עמיד, ברוב יישומיו.

ל-FR4 יש יתרון של יחס התנגדות-משקל טוב. הוא אינו סופג מים, שומר על חוזק מכני גבוה ובעל יכולת בידוד טובה בסביבות יבשות או לחות.

דוגמאות ל-FR-4

FR4 סטנדרטיכפי ששמו מרמז, זהו ה-FR-4 הסטנדרטי עם עמידות בחום בסדר גודל של 140°C עד 150°C.

FR4 בעל TG גבוהלסוג זה של FR-4 יש מעבר זכוכית (TG) גבוה יותר של כ-180 מעלות צלזיוס.

CTI גבוה FR4מדד מעקב השוואתי גבוה מ-600 וולט.

FR4 ללא נחושת למינציהאידיאלי עבור לוחות בידוד ותומכי לוחות.

פרטים נוספים על המאפיינים של חומרים שונים אלה בהמשך המאמר.

גורמים שיש לקחת בחשבון בעת בחירת עובי

תאימות עם רכיביםלמרות ש-FR-4 משמש לייצור סוגים רבים של מעגלים מודפסים, לעוביו יש השלכות על סוגי הרכיבים בהם נעשה שימוש. לדוגמה, רכיבי THT שונים מרכיבים אחרים ודורשים PCB דק.

חיסכון במקוםחיסכון במקום הוא חיוני בעת תכנון PCB, במיוחד עבור מחברי USB ואביזרי Bluetooth. הלוחות הדקים ביותר משמשים בתצורות שבהן חיסכון במקום הוא קריטי.

עיצוב וגמישותרוב היצרנים מעדיפים לוחות עבים על פני לוחות דקים. בשימוש ב-FR-4, אם המצע דק מדי, הוא נמצא בסיכון להישבר אם מידות הלוח יגדלו. מצד שני, לוחות עבים יותר גמישים ומאפשרים יצירת חריצי V.

יש לקחת בחשבון את הסביבה בה ייעשה שימוש במעגל המודפס (PCB). עבור יחידת בקרה אלקטרונית בתחום הרפואי, מעגלים מודפסים דקים מבטיחים עומס מופחת. לוחות דקים מדי - ולכן גמישים מדי - פגיעים יותר לחום. הם עלולים להתכופף ולקבל זווית לא רצויה במהלך שלבי הלחמת הרכיבים.

בקרת עכבהעובי הלוח מרמז על עובי הסביבה הדיאלקטרית, במקרה זה FR-4, שהוא מה שמקל על בקרת עכבה. כאשר עכבה היא גורם חשוב, עובי הלוח הוא קריטריון מכריע שיש לקחת בחשבון.

חיבוריםסוג המחברים המשמשים למעגל מודפס קובע גם את עובי ה-FR-4.

למה לבחור ב-FR4?

העלות המשתלמת של FR4s הופכת אותם לאופציה סטנדרטית לייצור סדרות קטנות של מעגלים מודפסים או לאב טיפוס אלקטרוני.

עם זאת, FR4 אינו אידיאלי עבור מעגלים מודפסים בתדירות גבוהה. באופן דומה, אם ברצונכם לבנות את המעגלים המודפסים שלכם למוצרים שאינם מאפשרים בקלות אימוץ רכיבים ומתאימים פחות למעגלים מודפסים גמישים, עליכם להעדיף חומר אחר: פוליאימיד/פוליאמיד.

הסוגים השונים של FR-4 הזמינים מ-Proto-Electronics

FR4 סטנדרטי

FR4 SHENGYI family S1000H
עובי מ-0.2 עד 3.2 מ"מ.
משפחת FR4 VENTEC VT 481
עובי מ-0.2 עד 3.2 מ"מ.
FR4 SHENGYI family S1000-2
עובי מ-0.6 עד 3.2 מ"מ.
משפחת FR4 VENTEC VT 47
עובי מ-0.6 עד 3.2 מ"מ.
FR4 SHENGYI family S1600
עובי סטנדרטי 1.6 מ"מ.
משפחת FR4 VENTEC VT 42C
עובי סטנדרטי 1.6 מ"מ.
חומר זה הוא זכוכית אפוקסי ללא נחושת, המיועד לשימוש בלוחות בידוד, תבניות, תומכי לוחות וכו'. הם מיוצרים באמצעות שרטוטים מכניים מסוג גרבר או קבצי DXF.
עובי מ-0.3 עד 5 מ"מ.