Průvodce FR-4 pro tištěné obvody

Vlastnosti a charakteristiky FR-4 nebo FR4 jej činí velmi univerzálním za dostupnou cenu. To je důvod, proč je jeho použití tak rozšířené ve výrobě tištěných spojů. Proto je normální, že o tom zařadíme článek na náš blog.

V tomto článku se dozvíte více o:

Vlastnosti a výhody FR4
Různé typy FR-4
Faktory, které je třeba vzít v úvahu při výběru tloušťky
Proč zvolit FR4?
Typy FR4 dostupné od Proto-Electronics

Vlastnosti a materiály FR4

FR4 je standard definovaný organizací NEMA (National Electrical Manufacturers Association) pro laminát z epoxidové pryskyřice vyztužený sklem.

FR je zkratka pro „flame retardant“ a označuje, že materiál je v souladu s normou UL94V-0 o hořlavosti plastových materiálů. Kód 94V-0 lze nalézt na všech deskách plošných spojů FR-4. Zaručuje nešíření požáru a jeho rychlé uhašení při hoření materiálu.

Jeho skelný přechod (TG) je řádově 115 °C až 200 °C pro vysoké TG nebo HiTG v závislosti na výrobních metodách a použitých pryskyřicích. Standardní FR-4 PCB bude mít vrstvu FR-4 vloženou mezi dvě tenké vrstvy laminované mědi.

FR-4 používá brom, takzvaný halogenový chemický prvek, který je ohnivzdorný. Ve většině aplikací nahradil G-10, další kompozit, který byl méně odolný.

FR4 má tu výhodu, že má dobrý poměr odporu a hmotnosti. Neabsorbuje vodu, zachovává si vysokou mechanickou pevnost a má dobrou izolační schopnost v suchém nebo vlhkém prostředí.

Příklady FR-4

Standardní FR4: jak název napovídá, jedná se o standardní FR-4 s tepelnou odolností řádově 140°C až 150°C.

Vysoký TG FR4: tento typ FR-4 má vyšší skelný přechod (TG) kolem 180°C.

Vysoké CTI FR4: Srovnávací index sledování vyšší než 600 voltů.

FR4 bez laminované mědi: ideální pro izolační desky a podpěry desek.

Další podrobnosti o vlastnostech těchto různých materiálů jsou uvedeny dále v článku.

Faktory, které je třeba vzít v úvahu při výběru tloušťky

Kompatibilita s komponenty: i když se FR-4 používá k výrobě mnoha typů tištěných spojů, jeho tloušťka má vliv na typy použitých součástek. Například součástky THT se liší od ostatních součástek a vyžadují tenkou desku plošných spojů.

Úspora místa: Úspora místa je zásadní při návrhu desky plošných spojů, zejména pro konektory USB a příslušenství Bluetooth. Nejtenčí desky se používají v konfiguracích, ve kterých je zásadní úspora místa.

Design a flexibilita: většina výrobců dává přednost tlustým deskám před tenkými. Při použití FR-4, pokud je substrát příliš tenký, hrozilo by jeho rozbití, pokud by byly rozměry desky zvětšeny. Na druhou stranu silnější desky jsou pružné a umožňují vytvářet V-drážky.

Je třeba vzít v úvahu prostředí, ve kterém bude deska plošných spojů používána. U elektronické řídicí jednotky v lékařské oblasti zaručují tenké desky plošných spojů snížené namáhání. Desky, které jsou příliš tenké – a tedy příliš pružné – jsou náchylnější k teplu. Při pájení součástek se mohou ohnout a zaujmout nežádoucí úhel.

Ovládání impedance: tloušťka desky implikuje tloušťku dielektrického prostředí, v tomto případě FR-4, což usnadňuje řízení impedance. Pokud je impedance důležitým faktorem, je tloušťka desky určujícím kritériem, které je třeba vzít v úvahu.

Spojení: typ konektorů použitých pro tištěný obvod také určuje tloušťku FR-4.

Proč zvolit FR4?

Dostupné náklady na FR4 z nich činí standardní možnost pro výrobu malých sérií desek plošných spojů nebo pro elektronické prototypování.

FR4 však není ideální pro vysokofrekvenční tištěné spoje. Podobně, pokud chcete zabudovat své PCB do produktů, které neumožňují snadno osvojit si součástky a které jsou málo vhodné pro flexibilní PCB, měli byste dát přednost jinému materiálu: polyimid/polyamid.

Různé typy FR-4 dostupné od Proto-Electronics

Standardní FR4

FR4 SHENGYI rodina S1000H
Tloušťka od 0,2 do 3,2 mm.
FR4 VENTEC rodina VT 481
Tloušťka od 0,2 do 3,2 mm.
FR4 SHENGYI rodina S1000-2
Tloušťka od 0,6 do 3,2 mm.
FR4 VENTEC rodina VT 47
Tloušťka od 0,6 do 3,2 mm.
FR4 SHENGYI rodina S1600
Standardní tloušťka 1,6 mm.
FR4 VENTEC rodina VT 42C
Standardní tloušťka 1,6 mm.
Tento materiál je epoxidové sklo bez mědi, určené pro použití v izolačních deskách, šablonách, podpěrách desek atd. Jsou vyráběny pomocí strojních výkresů typu Gerber nebo souborů DXF.
Tloušťka od 0,3 do 5 mm.