Przewodnik po FR-4 dla obwodów drukowanych

Właściwości i cechy FR-4 lub FR4 sprawiają, że jest on bardzo wszechstronny przy przystępnej cenie. Dlatego jego zastosowanie jest tak powszechne w produkcji obwodów drukowanych. Dlatego normalne jest, że zamieszczamy o nim artykuł na naszym blogu.

W tym artykule dowiesz się więcej na temat:

Właściwości i zalety FR4
Różne typy FR-4
Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze grubości
Dlaczego warto wybrać FR4?
Rodzaje FR4 dostępne w Proto-Electronics

Właściwości i materiały FR4

FR4 to norma określona przez NEMA (National Electrical Manufacturers Association) dla laminatów z żywicy epoksydowej wzmacnianej włóknem szklanym.

FR oznacza „flame retardant” (zmniejszający palność) i oznacza, że materiał jest zgodny z normą UL94V-0 dotyczącą palności materiałów plastikowych. Kod 94V-0 można znaleźć na wszystkich płytkach PCB FR-4. Gwarantuje on nierozprzestrzenianie się ognia i jego szybkie gaszenie, gdy materiał się pali.

Jego temperatura zeszklenia (TG) wynosi od 115°C do 200°C dla High TG lub HiTG, w zależności od metod produkcji i użytych żywic. Standardowa płytka PCB FR-4 będzie miała warstwę FR-4 umieszczoną pomiędzy dwiema cienkimi warstwami laminowanej miedzi.

FR-4 wykorzystuje brom, tzw. halogenowy pierwiastek chemiczny, który jest ognioodporny. Zastąpił G-10, inny kompozyt, który był mniej odporny, w większości zastosowań.

FR4 ma tę zaletę, że ma dobry stosunek oporu do ciężaru. Nie wchłania wody, utrzymuje wysoką wytrzymałość mechaniczną i ma dobrą izolacyjność w suchym lub wilgotnym środowisku.

Przykłady FR-4

Standardowy FR4: jak wskazuje nazwa, jest to standardowy FR-4 o odporności termicznej rzędu 140°C do 150°C.

Wysoki TG FR4:ten typ FR-4 ma wyższą temperaturę zeszklenia (TG) wynoszącą około 180°C.

Wysoki współczynnik CTI FR4:Wskaźnik śledzenia porównawczego wyższy niż 600 woltów.

FR4 bez laminowanej miedzi:idealny do płyt izolacyjnych i podpór płytowych.

Więcej szczegółów na temat właściwości tych materiałów znajduje się w dalszej części artykułu.

Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze grubości

Zgodność z komponentami: mimo że FR-4 jest używany do produkcji wielu typów obwodów drukowanych, jego grubość ma wpływ na typy używanych komponentów. Na przykład komponenty THT różnią się od innych komponentów i wymagają cienkiej płytki PCB.

Oszczędność miejsca: oszczędność miejsca jest niezbędna podczas projektowania PCB, w szczególności dla złączy USB i akcesoriów Bluetooth. Najcieńsze płytki są używane w konfiguracjach, w których oszczędność miejsca jest kluczowa.

Projekt i elastyczność:większość producentów preferuje grube płyty od cienkich. Używając FR-4, jeśli podłoże jest zbyt cienkie, istnieje ryzyko pęknięcia, jeśli wymiary płyty zostaną zwiększone. Z drugiej strony, grubsze płyty są elastyczne i umożliwiają tworzenie rowków V.

Należy wziąć pod uwagę środowisko, w którym będzie używana płytka PCB. W przypadku elektronicznej jednostki sterującej w dziedzinie medycznej cienkie płytki PCB gwarantują mniejsze naprężenia. Płytki, które są zbyt cienkie – a zatem zbyt elastyczne – są bardziej podatne na ciepło. Mogą się wyginać i przyjmować niepożądany kąt podczas lutowania komponentów.

Kontrola impedancji: grubość płytki oznacza grubość środowiska dielektrycznego, w tym przypadku FR-4, co ułatwia kontrolę impedancji. Gdy impedancja jest ważnym czynnikiem, grubość płytki jest decydującym kryterium, które należy wziąć pod uwagę.

Znajomości:rodzaj złączy użytych w obwodzie drukowanym determinuje również grubość FR-4.

Dlaczego warto wybrać FR4?

Przystępna cena FR4 sprawia, że są one standardowym rozwiązaniem przy produkcji małych serii płytek PCB lub prototypów elektronicznych.

Jednak FR4 nie jest idealny do obwodów drukowanych o wysokiej częstotliwości. Podobnie, jeśli chcesz budować swoje PCB w produktach, które nie pozwalają na łatwą adopcję komponentów i które są mało odpowiednie dla elastycznych PCB, powinieneś wybrać inny materiał: poliimid/poliamid.

Różne typy FR-4 dostępne w Proto-Electronics

Standardowy FR4

Rodzina FR4 SHENGYI S1000H
Grubość od 0,2 do 3,2 mm.
FR4 rodzina VENTEC VT 481
Grubość od 0,2 do 3,2 mm.
Rodzina FR4 SHENGYI S1000-2
Grubość od 0,6 do 3,2 mm.
FR4 rodzina VENTEC VT 47
Grubość od 0,6 do 3,2 mm.
Rodzina FR4 SHENGYI S1600
Standardowa grubość 1,6 mm.
FR4 rodzina VENTEC VT 42C
Standardowa grubość 1,6 mm.
Materiał ten jest szkłem epoksydowym bez miedzi, przeznaczonym do stosowania w płytach izolacyjnych, szablonach, wspornikach płyt itp. Wytwarza się je przy użyciu rysunków mechanicznych w formacie Gerber lub plików DXF.
Grubość od 0,3 do 5 mm.