دليل FR-4 للدوائر المطبوعة

خصائص وخصائص FR-4 أو FR4 تجعلها متعددة الاستخدامات وبتكلفة معقولة. وهذا هو سبب انتشار استخدامه على نطاق واسع في إنتاج الدوائر المطبوعة. ولذلك فمن الطبيعي أن نقوم بتضمين مقال حول هذا الموضوع في مدونتنا.

في هذه المقالة سوف تتعرف على المزيد حول:

خصائص وفوائد FR4
الأنواع المختلفة من FR-4
العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار السماكة
لماذا تختار FR4؟
أنواع FR4 المتوفرة من Proto-Electronics

خصائص ومواد FR4

FR4 هو معيار تحدده NEMA (الرابطة الوطنية لمصنعي الأجهزة الكهربائية) لصفائح راتنجات الإيبوكسي المقواة بالزجاج.

يرمز FR إلى "مثبطات اللهب" ويشير إلى أن المادة متوافقة مع معيار UL94V-0 بشأن قابلية اشتعال المواد البلاستيكية. يمكن العثور على رمز 94V-0 على جميع مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور FR-4. ويضمن عدم انتشار الحريق وسرعة إطفائه عند احتراق المادة.

يتراوح التحول الزجاجي (TG) من 115 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية بالنسبة إلى TGs أو HiTGs العالية اعتمادًا على طرق التصنيع والراتنجات المستخدمة. ستحتوي لوحة FR-4 PCB القياسية على طبقة من FR-4 محصورة بين طبقتين رفيعتين من النحاس الرقائقي.

يستخدم FR-4 البروم، وهو ما يسمى بعنصر الهالوجين الكيميائي المقاوم للحريق. لقد حل محل G-10، وهو مركب آخر كان أقل مقاومة، في معظم تطبيقاته.

يتمتع FR4 بميزة وجود نسبة وزن مقاومة جيدة. إنه لا يمتص الماء، ويحافظ على قوة ميكانيكية عالية ولديه قدرة عزل جيدة في البيئات الجافة أو الرطبة.

أمثلة على FR-4

معيار FR4: كما يشير اسمه، هذا هو الطراز FR-4 القياسي الذي يتمتع بمقاومة للحرارة تتراوح بين 140 درجة مئوية إلى 150 درجة مئوية.

ارتفاع TG FR4: يتمتع هذا النوع من FR-4 بتزجج أعلى (TG) يبلغ حوالي 180 درجة مئوية.

ارتفاع CTI FR4: مؤشر التتبع المقارن أعلى من 600 فولت.

FR4 بدون النحاس الرقائقي: مثالية للألواح العازلة ودعامات الألواح.

هناك المزيد من التفاصيل حول خصائص هذه المواد المختلفة لاحقًا في المقالة.

العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار سمك

التوافق مع المكونات: على الرغم من استخدام FR-4 لإنتاج العديد من أنواع الدوائر المطبوعة، إلا أن سمكه له عواقب على أنواع المكونات المستخدمة. على سبيل المثال، تختلف مكونات THT عن المكونات الأخرى وتتطلب لوحة PCB رفيعة.

توفير المساحة: يعد توفير المساحة أمرًا ضروريًا عند تصميم لوحة PCB، خاصة لموصلات USB وملحقات Bluetooth. يتم استخدام أنحف الألواح في التكوينات التي يكون فيها توفير المساحة أمرًا بالغ الأهمية.

التصميم والمرونة: تفضل معظم الشركات المصنعة الألواح السميكة على الألواح الرقيقة. باستخدام FR-4، إذا كانت الركيزة رقيقة جدًا، فستكون عرضة لخطر الكسر إذا تمت زيادة أبعاد اللوحة. من ناحية أخرى، تتميز الألواح السميكة بالمرونة وتجعل من الممكن إنشاء أخاديد على شكل حرف V.

يجب مراعاة البيئة التي سيتم استخدام ثنائي الفينيل متعدد الكلور فيها. بالنسبة لوحدة التحكم الإلكترونية في المجال الطبي، تضمن مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الرقيقة تقليل الضغط. فالألواح الرقيقة للغاية - وبالتالي شديدة المرونة - تكون أكثر عرضة للحرارة. يمكن أن تنحني وتتخذ زاوية غير مرغوب فيها أثناء خطوات لحام المكونات.

التحكم في المعاوقة: سمك اللوحة يعني سمك البيئة العازلة، في هذه الحالة FR-4، وهو ما يسهل التحكم في المعاوقة. عندما تكون المعاوقة عاملاً مهمًا، فإن سمك اللوحة هو معيار محدد يجب أخذه في الاعتبار.

اتصالات: نوع الموصلات المستخدمة في الدائرة المطبوعة يحدد أيضًا سمك FR-4.

لماذا تختار FR4؟

إن التكلفة المعقولة لـ FR4s تجعلها خيارًا قياسيًا لإنتاج سلسلة صغيرة من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور أو للنماذج الأولية الإلكترونية.

ومع ذلك، FR4 ليس مثاليًا للدوائر المطبوعة عالية التردد. وبالمثل، إذا كنت ترغب في بناء مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخاصة بك في منتجات لا تسمح بسهولة باعتماد المكونات والتي لا تناسب مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور المرنة، فيجب عليك تفضيل مادة أخرى: بوليميد/بولي أميد.

الأنواع المختلفة من FR-4 المتوفرة من Proto-Electronics

معيار FR4

عائلة FR4 SHENGYI S1000H
سمك من 0.2 إلى 3.2 ملم.
عائلة FR4 VENTEC VT 481
سمك من 0.2 إلى 3.2 ملم.
عائلة FR4 SHENGYI S1000-2
سمك من 0.6 إلى 3.2 ملم.
عائلة FR4 VENTEC VT 47
سمك من 0.6 إلى 3.2 ملم.
عائلة FR4 شينغي S1600
سمك قياسي 1.6 ملم.
عائلة FR4 VENTEC VT 42C
سمك قياسي 1.6 ملم.
هذه المادة عبارة عن زجاج إيبوكسي بدون نحاس، ومصممة للاستخدام في ألواح العزل، والقوالب، ودعامات الألواح، وما إلى ذلك. ويتم تصنيعها باستخدام الرسومات الميكانيكية من نوع Gerber أو ملفات DXF.
سمك من 0.3 إلى 5 ملم.