En guide til FR-4 for trykte kredsløb

FR-4 eller FR4's egenskaber og egenskaber gør den meget alsidig til en overkommelig pris. Det er grunden til, at det er så udbredt i produktionen af trykte kredsløb. Derfor er det normalt, at vi inkluderer en artikel om det på vores blog.

I denne artikel får du mere at vide om:

Egenskaberne og fordelene ved FR4
De forskellige typer af FR-4
Faktorer, der skal overvejes, når du vælger tykkelsen
Hvorfor vælge FR4?
De typer af FR4, der er tilgængelige fra Proto-Electronics

FR4 egenskaber og materialer

FR4 er en standard defineret af NEMA (National Electrical Manufacturers Association) for et glasforstærket epoxyharpikslaminat.

FR står for "flammehæmmende" og angiver, at materialet er i overensstemmelse med UL94V-0 standarden om plastmaterialers brændbarhed. 94V-0-koden kan findes på alle FR-4 printkort. Det garanterer, at ilden ikke spreder sig, og dens hurtige slukning, når materialet brænder.

Dens glasovergang (TG) er i størrelsesordenen 115°C til 200°C for høje TG'er eller HiTG'er afhængigt af fremstillingsmetoderne og de anvendte harpikser. Et standard FR-4 PCB vil have et lag FR-4 klemt mellem to tynde lag lamineret kobber.

FR-4 bruger brom, et såkaldt halogen kemisk grundstof, der er brandbestandigt. Det erstattede G-10, en anden komposit, der var mindre modstandsdygtig, i de fleste af dens anvendelser.

FR4 har den fordel at have et godt modstand-vægt-forhold. Den absorberer ikke vand, holder høj mekanisk styrke og har en god isoleringsevne i tørre eller fugtige omgivelser.

Eksempler på FR-4

Standard FR4: Som navnet indikerer, er dette standard FR-4 med varmebestandighed i størrelsesordenen 140°C til 150°C.

Høj TG FR4: denne type FR-4 har højere glasovergang (TG) på omkring 180°C.

Høj CTI FR4: Sammenlignende sporingsindeks højere end 600 volt.

FR4 uden lamineret kobber: ideel til isoleringsplader og pladestøtter.

Der er flere detaljer om egenskaberne ved disse forskellige materialer senere i artiklen.

Faktorer at overveje, når du vælger tykkelse

Kompatibilitet med komponenter: Selvom FR-4 bruges til at producere mange typer trykte kredsløb, har dens tykkelse konsekvenser for de anvendte komponenttyper. For eksempel er THT-komponenter forskellige fra andre komponenter og kræver et tyndt PCB.

Pladsbesparende: Pladsbesparelse er afgørende, når du designer et printkort, især til USB-stik og Bluetooth-tilbehør. De tyndeste brædder bruges i konfigurationer, hvor pladsbesparelse er afgørende.

Design og fleksibilitet: De fleste producenter foretrækker tykke plader frem for tynde. Ved at bruge FR-4, hvis underlaget er for tyndt, vil det være under risiko for at gå i stykker, hvis pladens dimensioner blev øget. Til gengæld er tykkere brædder fleksible og gør det muligt at lave V-riller.

Det miljø, PCB'et skal bruges i, skal tages i betragtning. For en elektronisk styreenhed på det medicinske område garanterer tynde PCB'er reduceret stress. Plader, der er for tynde – og derfor for fleksible – er mere sårbare over for varme. De kan bøjes og antage en uønsket vinkel under komponentloddetrinene.

Impedanskontrol: pladetykkelsen antyder den dielektriske miljøtykkelse, i dette tilfælde FR-4, hvilket er det, der letter impedanskontrol. Når impedans er en vigtig faktor, er pladetykkelsen et afgørende kriterium, der skal tages i betragtning.

Forbindelser: typen af stik, der bruges til et trykt kredsløb, bestemmer også FR-4-tykkelsen.

Hvorfor vælge FR4?

De overkommelige omkostninger ved FR4'er gør dem til en standard mulighed for produktion af små serier af PCB'er eller til elektronisk prototyping.

FR4 er dog ikke ideel til højfrekvente trykte kredsløb. På samme måde, hvis du ønsker at bygge dine PCB'er ind i produkter, der ikke let tillader vedtagelse af komponenter, og som er lidt egnede til fleksible PCB'er, bør du foretrække et andet materiale: polyimid/polyamid.

De forskellige typer FR-4 tilgængelige fra Proto-Electronics

Standard FR4

FR4 SHENGYI familie S1000H
Tykkelse fra 0,2 til 3,2 mm.
FR4 VENTEC familie VT 481
Tykkelse fra 0,2 til 3,2 mm.
FR4 SHENGYI familie S1000-2
Tykkelse fra 0,6 til 3,2 mm.
FR4 VENTEC familie VT 47
Tykkelse fra 0,6 til 3,2 mm.
FR4 SHENGYI familie S1600
Standard tykkelse 1,6 mm.
FR4 VENTEC familie VT 42C
Standard tykkelse 1,6 mm.
Dette materiale er et epoxyglas uden kobber, designet til brug i isoleringsplader, skabeloner, pladeunderstøtninger osv. De er fremstillet ved hjælp af mekaniske tegninger af Gerber-typen eller DXF-filer.
Tykkelse fra 0,3 til 5 mm.