Un ghid pentru FR-4 pentru circuite imprimate

Proprietățile și caracteristicile FR-4 sau FR4 îl fac foarte versatil la un cost accesibil. Acesta este motivul pentru care utilizarea sa este atât de răspândită în producția de circuite imprimate. Prin urmare, este normal să includem un articol despre acesta pe blogul nostru.

În acest articol, veți afla mai multe despre:

Proprietățile și beneficiile FR4
Diferitele tipuri de FR-4
Factorii de luat în considerare la alegerea grosimii
De ce să alegeți FR4?
Tipurile de FR4 disponibile de la Proto-Electronics

Proprietăți și materiale FR4

FR4 este un standard definit de NEMA (Asociația Națională a Producătorilor de Electrocasnice) pentru un laminat din rășină epoxidică armată cu sticlă.

FR înseamnă „ignifug” și indică faptul că materialul respectă standardul UL94V-0 privind inflamabilitatea materialelor plastice. Codul 94V-0 poate fi găsit pe toate plăcile cu circuite imprimate FR-4. Acesta garantează nepropagarea focului și stingerea rapidă a acestuia atunci când materialul arde.

Tranziția vitroasă (TG) este de ordinul a 115°C până la 200°C pentru TG-urile înalte sau HiTG-urile, în funcție de metodele de fabricație și de rășinile utilizate. Un PCB standard FR-4 va avea un strat de FR-4 intercalat între două straturi subțiri de cupru laminat.

FR-4 folosește brom, un așa-numit element chimic halogenat, rezistent la foc. Acesta a înlocuit G-10, un alt compozit mai puțin rezistent, în majoritatea aplicațiilor sale.

FR4 are avantajul unui raport rezistență-greutate bun. Nu absoarbe apa, își menține o rezistență mecanică ridicată și are o bună capacitate izolatoare în medii uscate sau umede.

Exemple de FR-4

Standardul FR4După cum indică și numele, acesta este standardul FR-4 cu o rezistență la căldură de ordinul a 140°C până la 150°C.

FR4 cu TG ridicatAcest tip de FR-4 are o tranziție vitroasă (TG) mai mare, de aproximativ 180°C.

CTI ridicat FR4Indice de urmărire comparativ mai mare de 600 de volți.

FR4 fără cupru laminatIdeal pentru plăci izolatoare și suporturi pentru plăci.

Mai multe detalii despre caracteristicile acestor materiale diferite vor fi prezentate mai târziu în articol.

Factori de luat în considerare la alegerea grosimii

Compatibilitatea cu componenteleChiar dacă FR-4 este utilizat pentru a produce multe tipuri de circuite imprimate, grosimea sa are consecințe asupra tipurilor de componente utilizate. De exemplu, componentele THT sunt diferite de alte componente și necesită un PCB subțire.

Economie de spațiuEconomisirea spațiului este esențială la proiectarea unui PCB, în special pentru conectorii USB și accesoriile Bluetooth. Cele mai subțiri plăci sunt utilizate în configurații în care economisirea spațiului este crucială.

Design și flexibilitateMajoritatea producătorilor preferă plăcile groase în locul celor subțiri. Folosind FR-4, dacă substratul este prea subțire, există riscul de rupere dacă dimensiunile plăcii ar fi mărite. Pe de altă parte, plăcile mai groase sunt flexibile și permit crearea unor caneluri în V.

Mediul în care va fi utilizat PCB-ul trebuie luat în considerare. Pentru o unitate de control electronic în domeniul medical, PCB-urile subțiri garantează o solicitare redusă. Plăcile prea subțiri – și, prin urmare, prea flexibile – sunt mai vulnerabile la căldură. Acestea se pot îndoi și pot lua un unghi nedorit în timpul etapelor de lipire a componentelor.

Controlul impedanțeiGrosimea plăcii implică grosimea mediului dielectric, în acest caz FR-4, care facilitează controlul impedanței. Atunci când impedanța este un factor important, grosimea plăcii este un criteriu determinant de luat în considerare.

ConexiuniTipul de conectori utilizați pentru un circuit imprimat determină și grosimea FR-4.

De ce să alegeți FR4?

Costul accesibil al FR4-urilor le face o opțiune standard pentru producția de serii mici de PCB-uri sau pentru prototiparea electronică.

Totuși, FR4 nu este ideal pentru circuite imprimate de înaltă frecvență. În mod similar, dacă doriți să integrați PCB-urile în produse care nu permit adoptarea cu ușurință a componentelor și care sunt puțin potrivite pentru PCB-uri flexibile, ar trebui să preferați un alt material: poliimidă/poliamidă.

Diferitele tipuri de FR-4 disponibile de la Proto-Electronics

Standardul FR4

FR4 SHENGYI familia S1000H
Grosime de la 0,2 la 3,2 mm.
Familia FR4 VENTEC VT 481
Grosime de la 0,2 la 3,2 mm.
FR4 SHENGYI familia S1000-2
Grosime de la 0,6 la 3,2 mm.
Familia FR4 VENTEC VT 47
Grosime de la 0,6 la 3,2 mm.
FR4 SHENGYI familia S1600
Grosime standardă 1,6 mm.
Familia FR4 VENTEC VT 42C
Grosime standardă 1,6 mm.
Acest material este o sticlă epoxidică fără cupru, concepută pentru utilizare în plăci izolatoare, șabloane, suporturi pentru plăci etc. Acestea sunt fabricate folosind desene mecanice de tip Gerber sau fișiere DXF.
Grosime de la 0,3 la 5 mm.