En guide til FR-4 for trykte kretser

FR-4 eller FR4s egenskaper og karakteristikker gjør det svært allsidig til en overkommelig pris. Det er derfor bruken er så utbredt i produksjon av trykte kretser. Derfor er det vanlig at vi inkluderer en artikkel om det på bloggen vår.

I denne artikkelen finner du ut mer om:

Egenskapene og fordelene med FR4
De forskjellige typene FR-4
Faktorer å vurdere når du velger tykkelse
Hvorfor velge FR4?
FR4-typene som er tilgjengelige fra Proto-Electronics

FR4-egenskaper og materialer

FR4 er en standard definert av NEMA (National Electrical Manufacturers Association) for et glassfiberforsterket epoksyharpikslaminat.

FR står for «flammehemmende» og indikerer at materialet er i samsvar med UL94V-0-standarden for brennbarhet hos plastmaterialer. 94V-0-koden finnes på alle FR-4 PCB-er. Den garanterer at brann ikke sprer seg og at den slukkes raskt når materialet brenner.

Glassovergangstemperaturen (TG) er i størrelsesorden 115 °C til 200 °C for høye TG-er eller HiTG-er, avhengig av produksjonsmetodene og harpiksene som brukes. Et standard FR-4-kretskort vil ha et lag med FR-4 klemt mellom to tynne lag med laminert kobber.

FR-4 bruker brom, et såkalt halogenbasert kjemisk element som er brannsikkert. Det erstattet G-10, en annen kompositt som var mindre motstandsdyktig, i de fleste av sine bruksområder.

FR4 har fordelen av å ha et godt forhold mellom motstand og vekt. Den absorberer ikke vann, beholder høy mekanisk styrke og har god isolasjonsevne i tørre eller fuktige miljøer.

Eksempler på FR-4

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

Høy TG FR4Denne typen FR-4 har høyere glassovergangstemperatur (TG) på rundt 180 °C.

Høy CTI FR4Sammenlignende sporingsindeks høyere enn 600 volt.

FR4 uten laminert kobberIdeell for isolasjonsplater og platestøtter.

Det finnes flere detaljer om egenskapene til disse forskjellige materialene senere i artikkelen.

Faktorer å vurdere når du velger tykkelse

Kompatibilitet med komponenterSelv om FR-4 brukes til å produsere mange typer trykte kretser, har tykkelsen konsekvenser for hvilke komponenter som brukes. For eksempel er THT-komponenter forskjellige fra andre komponenter og krever et tynt kretskort.

PlassbesparendePlassbesparelse er viktig når man designer et kretskort, spesielt for USB-kontakter og Bluetooth-tilbehør. De tynneste kortene brukes i konfigurasjoner der plassbesparelse er avgjørende.

Design og fleksibilitetDe fleste produsenter foretrekker tykke plater fremfor tynne. Ved bruk av FR-4, hvis underlaget er for tynt, vil det være fare for at det knekker hvis platedimensjonene økes. På den annen side er tykkere plater fleksible og gjør det mulig å lage V-spor.

Miljøet kretskortet skal brukes i må tas i betraktning. For en elektronisk kontrollenhet innen medisin garanterer tynne kretskort redusert belastning. Kort som er for tynne – og derfor for fleksible – er mer sårbare for varme. De kan bøye seg og anta en uønsket vinkel under loddingen av komponentene.

ImpedanskontrollKorttykkelsen angir tykkelsen på det dielektriske miljøet, i dette tilfellet FR-4, som er det som letter impedanskontrollen. Når impedans er en viktig faktor, er korttykkelsen et avgjørende kriterium som må tas i betraktning.

Tilkoblinger: typen kontakter som brukes til en trykt krets bestemmer også FR-4-tykkelsen.

Hvorfor velge FR4?

Den rimelige prisen på FR4-er gjør dem til et standardalternativ for produksjon av små serier med PCB-er eller for elektronisk prototyping.

FR4 er imidlertid ikke ideelt for høyfrekvente trykte kretser. Hvis du på samme måte ønsker å bygge PCB-ene dine inn i produkter som ikke enkelt tillater adopsjon av komponenter og som er lite egnet for fleksible PCB-er, bør du foretrekke et annet materiale: polyimid/polyamid.

De forskjellige typene FR-4 som er tilgjengelige fra Proto-Electronics

Standard FR4

FR4 SHENGYI familie S1000H
Tykkelse fra 0,2 til 3,2 mm.
FR4 VENTEC-familien 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-familien VT 47
Tykkelse fra 0,6 til 3,2 mm.
FR4 SHENGYI familie S1600
Standardtykkelse 1,6 mm.
FR4 VENTEC-familien VT 42C
Standardtykkelse 1,6 mm.
Dette materialet er et epoksyglass uten kobber, designet for bruk i isolasjonsplater, maler, platestøtter osv. De er produsert ved hjelp av mekaniske tegninger av Gerber-typen eller DXF-filer.
Tykkelse fra 0,3 til 5 mm.