Посібник з FR-4 для друкованих плат

Властивості та характеристики FR-4 або FR4 роблять його дуже універсальним за доступною ціною. Саме тому його використання настільки широке у виробництві друкованих плат. Тому цілком нормально, що ми розмістили статтю про нього в нашому блозі.

У цій статті ви дізнаєтеся більше про:

Властивості та переваги FR4
Різні типи FR-4
Фактори, які слід враховувати при виборі товщини
Чому варто обрати FR4?
Типи FR4, доступні від Proto-Electronics

Властивості та матеріали FR4

FR4 – це стандарт, визначений NEMA (Національною асоціацією виробників електротехніки) для епоксидного ламінату, армованого скловолокном.

FR розшифровується як «вогнестійкий» і вказує на те, що матеріал відповідає стандарту UL94V-0 щодо займистості пластикових матеріалів. Код 94V-0 можна знайти на всіх друкованих платах FR-4. Він гарантує нерозповсюдження вогню та його швидке гасіння під час горіння матеріалу.

Температура його склування (TG) становить від 115°C до 200°C для матеріалів з високим TG або високим TG, залежно від методів виробництва та використовуваних смол. Стандартна друкована плата FR-4 матиме шар FR-4, затиснутий між двома тонкими шарами ламінованої міді.

FR-4 використовує бром, так званий галогенний хімічний елемент, стійкий до пожежі. Він замінив G-10, інший композит, який був менш стійким, у більшості своїх застосувань.

FR4 має перевагу у вигляді гарного співвідношення опору до ваги. Він не поглинає воду, зберігає високу механічну міцність і має хорошу ізоляційну здатність у сухому або вологому середовищі.

Приклади FR-4

Стандартний FR4Як випливає з назви, це стандартний FR-4 з термостійкістю від 140°C до 150°C.

Високий TG FR4: цей тип FR-4 має вищу температуру склування (TG) близько 180°C.

Високий CTI FR4Порівняльний індекс відстеження вище 600 вольт.

FR4 без ламінованої мідіІдеально підходить для ізоляційних плит та опорних дощок.

Більш детальна інформація про характеристики цих різних матеріалів буде наведена далі у статті.

Фактори, які слід враховувати при виборі товщини

Сумісність з компонентами: хоча FR-4 використовується для виробництва багатьох типів друкованих плат, його товщина впливає на типи використовуваних компонентів. Наприклад, компоненти THT відрізняються від інших компонентів і вимагають тонкої друкованої плати.

Економія місцяЕкономія місця є важливою при проектуванні друкованих плат, зокрема для USB-роз'ємів та аксесуарів Bluetooth. Найтонші плати використовуються в конфігураціях, де економія місця є критично важливою.

Дизайн та гнучкістьБільшість виробників віддають перевагу товстим плитам над тонкими. При використанні FR-4, якщо підкладка занадто тонка, існує ризик її розриву при збільшенні розмірів плити. З іншого боку, товстіші плити є гнучкими та дозволяють створювати V-подібні пази.

Необхідно враховувати середовище, в якому використовуватиметься друкована плата. Для електронних блоків керування в медичній галузі тонкі друковані плати гарантують зниження навантаження. Занадто тонкі – а отже, занадто гнучкі – плати більш вразливі до нагрівання. Вони можуть згинатися та приймати небажаний кут під час паяння компонентів.

Контроль імпедансу: товщина плати передбачає товщину діелектричного середовища, в цьому випадку FR-4, що сприяє контролю імпедансу. Коли імпеданс є важливим фактором, товщина плати є визначальним критерієм, який слід враховувати.

З'єднанняТип роз'ємів, що використовуються для друкованої плати, також визначає товщину FR-4.

Чому варто обрати FR4?

Доступна вартість FR4 робить їх стандартним варіантом для виробництва невеликих серій друкованих плат або для створення електронних прототипів.

Однак FR4 не ідеально підходить для високочастотних друкованих плат. Аналогічно, якщо ви хочете вбудувати свої друковані плати у вироби, які не дозволяють легко використовувати компоненти та які мало підходять для гнучких друкованих плат, вам слід віддати перевагу іншому матеріалу: полііміду/поліаміду.

Різні типи FR-4, доступні від Proto-Electronics

Стандартний FR4

FR4 SHENGYI сімейства S1000H
Товщина від 0,2 до 3,2 мм.
Сімейство FR4 VENTEC VT 481
Товщина від 0,2 до 3,2 мм.
FR4 SHENGYI сімейства S1000-2
Товщина від 0,6 до 3,2 мм.
Сімейство FR4 VENTEC VT 47
Товщина від 0,6 до 3,2 мм.
FR4 SHENGYI сімейства S1600
Стандартна товщина 1,6 мм.
Сімейство FR4 VENTEC VT 42C
Стандартна товщина 1,6 мм.
Цей матеріал являє собою епоксидне скло без міді, призначене для використання в ізоляційних пластинах, шаблонах, опорах для плат тощо. Вони виготовляються за допомогою механічних креслень типу Gerber або файлів DXF.
Товщина від 0,3 до 5 мм.