En guide till FR-4 för tryckta kretsar

FR-4 eller FR4:s egenskaper och karaktärsdrag gör det mycket mångsidigt till ett överkomligt pris. Det är därför dess användning är så utbredd inom produktion av kretskort. Därför är det normalt att vi inkluderar en artikel om det på vår blogg.

I den här artikeln får du veta mer om:

Egenskaper och fördelar med FR4
De olika typerna av FR-4
Faktorer att beakta när man väljer tjocklek
Varför välja FR4?
De typer av FR4 som finns tillgängliga från Proto-Electronics

FR4-egenskaper och material

FR4 är en standard definierad av NEMA (National Electrical Manufacturers Association) för ett glasfiberförstärkt epoxihartslaminat.

FR står för ”flame retardant” och indikerar att materialet uppfyller UL94V-0-standarden för plastmaterials brandfarlighet. 94V-0-koden finns på alla FR-4-kretskort. Den garanterar att brand inte sprids och att den släcks snabbt när materialet brinner.

Dess glasövergångstemperatur (TG) är i storleksordningen 115 °C till 200 °C för höga TG:er eller HiTG:er beroende på tillverkningsmetoder och hartser som används. Ett standard FR-4-kretskort har ett lager FR-4 mellan två tunna lager laminerad koppar.

FR-4 använder brom, ett så kallat halogenbaserat kemiskt element som är brandbeständigt. Det ersatte G-10, en annan komposit som var mindre motståndskraftig, i de flesta av sina tillämpningar.

FR4 har fördelen att ha ett bra förhållande mellan motstånd och vikt. Det absorberar inte vatten, bibehåller hög mekanisk hållfasthet och har god isoleringsförmåga i torra eller fuktiga miljöer.

Exempel på FR-4

Standard FR4Som namnet antyder är detta standard FR-4 med värmebeständighet i storleksordningen 140°C till 150°C.

Hög TG FR4Denna typ av FR-4 har en högre glasövergångstemperatur (TG) på cirka 180 °C.

Hög CTI FR4Jämförande spårningsindex högre än 600 volt.

FR4 utan laminerad kopparidealisk för isoleringsplattor och skivstöd.

Det finns mer information om egenskaperna hos dessa olika material senare i artikeln.

Faktorer att beakta vid val av tjocklek

Kompatibilitet med komponenterÄven om FR-4 används för att producera många typer av tryckta kretsar, påverkar dess tjocklek vilka typer av komponenter som används. Till exempel skiljer sig THT-komponenter från andra komponenter och kräver ett tunt kretskort.

PlatsbesparingPlatsbesparing är avgörande vid design av kretskort, särskilt för USB-kontakter och Bluetooth-tillbehör. De tunnaste korten används i konfigurationer där platsbesparing är avgörande.

Design och flexibilitetDe flesta tillverkare föredrar tjocka skivor framför tunna. Om FR-4 används, riskerar underlaget att gå sönder om skivans dimensioner ökas. Tjockare skivor är däremot flexibla och gör det möjligt att skapa V-spår.

Den miljö som kretskortet ska användas i måste beaktas. För en elektronisk styrenhet inom medicinområdet garanterar tunna kretskort minskad belastning. Kort som är för tunna – och därför för flexibla – är mer känsliga för värme. De kan böjas och anta en oönskad vinkel under lödningen av komponenterna.

ImpedanskontrollKortets tjocklek antyder den dielektriska miljöns tjocklek, i detta fall FR-4, vilket underlättar impedanskontroll. När impedans är en viktig faktor är kortets tjocklek ett avgörande kriterium att ta hänsyn till.

Anslutningar: typen av kontakter som används för en tryckt krets avgör också FR-4-tjockleken.

Varför välja FR4?

Det överkomliga priset för FR4-element gör dem till ett standardalternativ för produktion av små serier av kretskort eller för elektronisk prototypframställning.

FR4 är dock inte idealiskt för högfrekventa kretsar. Om du vill bygga in dina kretskort i produkter som inte enkelt tillåter integrering av komponenter och som är föga lämpade för flexibla kretskort, bör du föredra ett annat material: polyimid/polyamid.

De olika typerna av FR-4 som finns tillgängliga från Proto-Electronics

Standard FR4

FR4 SHENGYI familjen S1000H
Tjocklek från 0,2 till 3,2 mm.
FR4 VENTEC-familjen VT 481
Tjocklek från 0,2 till 3,2 mm.
FR4 SHENGYI familjen S1000-2
Tjocklek från 0,6 till 3,2 mm.
FR4 VENTEC-familjen VT 47
Tjocklek från 0,6 till 3,2 mm.
FR4 SHENGYI familjen S1600
Standardtjocklek 1,6 mm.
FR4 VENTEC-familjen VT 42C
Standardtjocklek 1,6 mm.
Detta material är ett epoxiglas utan koppar, avsett för användning i isoleringsplattor, mallar, kortstöd etc. De tillverkas med hjälp av mekaniska ritningar av Gerber-typ eller DXF-filer.
Tjocklek från 0,3 till 5 mm.