Vodič za FR-4 za štampana kola

Svojstva i karakteristike FR-4 ili FR4 čine ga veoma raznovrsnim po pristupačnoj ceni. Zbog toga je njegova upotreba toliko raširena u proizvodnji štampanih kola. Stoga je normalno da na naš blog uvrstimo članak o tome.

U ovom članku ćete saznati više o:

Svojstva i prednosti FR4
Različiti tipovi FR-4
Faktori koje treba uzeti u obzir pri odabiru debljine
Zašto odabrati FR4?
Tipovi FR4 dostupnih od Proto-Electronics

FR4 svojstva i materijali

FR4 je standard definiran od strane NEMA (Nacionalno udruženje proizvođača električne energije) za laminat od epoksidne smole ojačane staklom.

FR je skraćenica za „usporivač plamena” i označava da je materijal usklađen sa UL94V-0 standardom o zapaljivosti plastičnih materijala. Kod 94V-0 se može naći na svim FR-4 PCB-ima. Garantuje neširenje požara i njegovo brzo gašenje kada materijal izgori.

Njegova staklena tranzicija (TG) je reda veličine od 115°C do 200°C za visoke TG ili HiTG, ovisno o proizvodnim metodama i korištenim smolama. Standardni FR-4 PCB će imati sloj FR-4 u sendviču između dva tanka sloja laminiranog bakra.

FR-4 koristi brom, takozvani halogen hemijski element koji je otporan na vatru. Zamijenio je G-10, drugi kompozit koji je bio manje otporan u većini svojih primjena.

FR4 ima prednost što ima dobar omjer otpora i težine. Ne upija vodu, održava visoku mehaničku čvrstoću i ima dobar izolacijski kapacitet u suhim ili vlažnim sredinama.

Primjeri FR-4

Standard FR4: kao što mu ime kaže, ovo je standardni FR-4 sa otpornošću na toplotu od 140°C do 150°C.

Visoki TG FR4: ovaj tip FR-4 ima veću staklenu tranziciju (TG) od oko 180°C.

Visok CTI FR4: Uporedni indeks praćenja veći od 600 volti.

FR4 bez laminiranog bakra: idealno za izolacijske ploče i nosače ploča.

Više detalja o karakteristikama ovih različitih materijala kasnije u članku.

Faktori koje treba uzeti u obzir pri odabiru debljine

Kompatibilnost sa komponentama: iako se FR-4 koristi za proizvodnju mnogih tipova štampanih kola, njegova debljina ima posljedice na tipove korištenih komponenti. Na primjer, THT komponente se razlikuju od ostalih komponenti i zahtijevaju tanak PCB.

Ušteda prostora: ušteda prostora je neophodna pri dizajniranju PCB-a, posebno za USB konektore i Bluetooth dodatke. Najtanje ploče se koriste u konfiguracijama u kojima je ušteda prostora ključna.

Dizajn i fleksibilnost: većina proizvođača preferira debele ploče od tankih. Koristeći FR-4, ako je podloga pretanka, postoji opasnost od lomljenja ako se dimenzije ploče povećaju. S druge strane, deblje ploče su fleksibilne i omogućavaju stvaranje V-žljebova.

Mora se uzeti u obzir okruženje u kojem će se PCB koristiti. Za elektronsku kontrolnu jedinicu u medicinskom polju, tanki PCB garantuju smanjen stres. Ploče koje su previše tanke – a samim tim i previše fleksibilne – podložnije su toplini. Mogu se saviti i poprimiti nepoželjan ugao tokom koraka lemljenja komponenti.

Kontrola impedanse: debljina ploče podrazumijeva debljinu dielektrične sredine, u ovom slučaju FR-4, što je ono što olakšava kontrolu impedancije. Kada je impedansa važan faktor, debljina ploče je odlučujući kriterijum koji treba uzeti u obzir.

Veze: tip konektora koji se koristi za štampano kolo takođe određuje debljinu FR-4.

Zašto odabrati FR4?

Pristupačna cijena FR4 čini ih standardnom opcijom za proizvodnju malih serija PCB-a ili za izradu elektronskih prototipova.

Međutim, FR4 nije idealan za visokofrekventna štampana kola. Slično tome, ako želite da svoje PCB-ove ugradite u proizvode koji ne dozvoljavaju lako usvajanje komponenti i koji su malo prikladni za fleksibilne PCB-e, trebali biste preferirati drugi materijal: poliimid/poliamid.

Različiti tipovi FR-4 dostupni od Proto-Electronics

Standard FR4

FR4 SHENGYI porodica S1000H
Debljina od 0,2 do 3,2 mm.
FR4 VENTEC porodica VT 481
Debljina od 0,2 do 3,2 mm.
FR4 SHENGYI porodica S1000-2
Debljina od 0,6 do 3,2 mm.
FR4 VENTEC porodica VT 47
Debljina od 0,6 do 3,2 mm.
FR4 SHENGYI porodica S1600
Standardna debljina 1,6 mm.
FR4 VENTEC porodica VT 42C
Standardna debljina 1,6 mm.
Ovaj materijal je epoksidno staklo bez bakra, dizajnirano za upotrebu u izolacijskim pločama, šablonima, nosačima ploča, itd. Proizvedeni su pomoću mehaničkih crteža tipa Gerber ili DXF datoteka.
Debljina od 0,3 do 5 mm.