راهنمای FR-4 برای مدارهای چاپی

ویژگی ها و ویژگی های FR-4 یا FR4 آن را با هزینه ای مقرون به صرفه بسیار متنوع می کند. به همین دلیل است که استفاده از آن در تولید مدارهای چاپی بسیار گسترده است. بنابراین، طبیعی است که مقاله ای در مورد آن در وبلاگ خود قرار دهیم.

در این مقاله با موارد زیر بیشتر آشنا خواهید شد:

خواص و فواید FR4
انواع مختلف FR-4
عواملی که در انتخاب ضخامت باید در نظر گرفته شود
چرا FR4 را انتخاب کنید؟
انواع FR4 موجود در Proto-Electronics

خواص و مواد FR4

FR4 استانداردی است که توسط NEMA (انجمن ملی تولیدکنندگان برق) برای لمینت رزین اپوکسی تقویت شده با شیشه تعریف شده است.

FR مخفف "معقد کننده شعله" است و نشان می دهد که این ماده با استاندارد UL94V-0 در مورد اشتعال پذیری مواد پلاستیکی مطابقت دارد. کد 94V-0 را می توان در تمام PCB های FR-4 یافت. عدم انتشار آتش و خاموش شدن سریع آن در هنگام سوختن مواد را تضمین می کند.

انتقال شیشه ای آن (TG) بسته به روش های ساخت و رزین های مورد استفاده، از درجه 115 تا 200 درجه سانتی گراد برای High TG یا HiTG است. یک PCB استاندارد FR-4 دارای یک لایه FR-4 است که بین دو لایه نازک مس چند لایه قرار گرفته است.

FR-4 از برم استفاده می کند، یک عنصر شیمیایی به اصطلاح هالوژن که در برابر آتش مقاوم است. این ترکیب جایگزین G-10، کامپوزیت دیگری که مقاومت کمتری داشت، در بیشتر کاربردهایش گرفت.

FR4 دارای مزیت داشتن نسبت مقاومت به وزن خوب است. آب را جذب نمی کند، استحکام مکانیکی بالایی را حفظ می کند و در محیط های خشک یا مرطوب دارای ظرفیت عایق خوبی است.

نمونه هایی از FR-4

استاندارد FR4: همانطور که از نام آن مشخص است، این FR-4 استاندارد با مقاومت حرارتی از درجه 140 تا 150 درجه سانتیگراد است.

TG FR4 بالا: این نوع FR-4 دارای انتقال شیشه ای بالاتر (TG) در حدود 180 درجه سانتیگراد است.

CTI FR4 بالا: شاخص ردیابی مقایسه ای بالاتر از 600 ولت.

FR4 بدون مس چند لایه: ایده آل برای صفحات عایق و تکیه گاه تخته.

جزئیات بیشتری از ویژگی های این مواد مختلف در ادامه مقاله وجود دارد.

عواملی که در انتخاب ضخامت باید در نظر گرفته شوند

سازگاری با قطعات: اگرچه از FR-4 برای تولید بسیاری از مدارهای چاپی استفاده می شود، ضخامت آن بر انواع قطعات مورد استفاده تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، قطعات THT با سایر قطعات متفاوت هستند و به یک PCB نازک نیاز دارند.

صرفه جویی در فضا: صرفه جویی در فضا هنگام طراحی PCB، به ویژه برای اتصالات USB و لوازم جانبی بلوتوث ضروری است. نازک ترین تخته ها در پیکربندی هایی استفاده می شوند که در آنها صرفه جویی در فضا بسیار مهم است.

طراحی و انعطاف پذیری: اکثر سازندگان تخته های ضخیم را به تخته های نازک ترجیح می دهند. با استفاده از FR-4، اگر بستر خیلی نازک باشد، در صورت افزایش ابعاد تخته، در معرض خطر شکستگی قرار می گیرد. از طرف دیگر، تخته های ضخیم تر انعطاف پذیر هستند و ایجاد شیارهای V را ممکن می کنند.

محیطی که PCB در آن استفاده خواهد شد باید در نظر گرفته شود. برای یک واحد کنترل الکترونیکی در زمینه پزشکی، PCB های نازک کاهش استرس را تضمین می کنند. تخته هایی که بیش از حد نازک هستند - و بنابراین خیلی انعطاف پذیر هستند - در برابر گرما آسیب پذیرتر هستند. آنها می توانند در طول مراحل لحیم کاری قطعات خم شوند و زاویه نامطلوبی به خود بگیرند.

کنترل امپدانس: ضخامت برد دلالت بر ضخامت محیط دی الکتریک دارد، در این مورد FR-4، که کنترل امپدانس را تسهیل می کند. هنگامی که امپدانس یک عامل مهم است، ضخامت تخته یک معیار تعیین کننده است که باید در نظر گرفته شود.

اتصالات: نوع کانکتورهای مورد استفاده برای مدار چاپی نیز ضخامت FR-4 را تعیین می کند.

چرا FR4 را انتخاب کنید؟

هزینه مقرون به صرفه FR4 ها آنها را به گزینه ای استاندارد برای تولید سری های کوچک PCB یا نمونه سازی الکترونیکی تبدیل می کند.

با این حال، FR4 برای مدارهای چاپی با فرکانس بالا ایده آل نیست. به طور مشابه، اگر می خواهید PCB های خود را در محصولاتی بسازید که به راحتی اجازه پذیرش اجزا را نمی دهند و برای PCB های انعطاف پذیر مناسب نیستند، باید مواد دیگری را ترجیح دهید: پلی آمید/پلی آمید.

انواع مختلف FR-4 موجود در Proto-Electronics

استاندارد FR4

FR4 SHENGYI خانواده S1000H
ضخامت از 0.2 تا 3.2 میلی متر.
FR4 VENTEC خانواده VT 481
ضخامت از 0.2 تا 3.2 میلی متر.
FR4 SHENGYI خانواده S1000-2
ضخامت از 0.6 تا 3.2 میلی متر.
FR4 VENTEC خانواده VT 47
ضخامت از 0.6 تا 3.2 میلی متر.
FR4 SHENGYI خانواده S1600
ضخامت استاندارد 1.6 میلی متر.
FR4 VENTEC خانواده VT 42C
ضخامت استاندارد 1.6 میلی متر.
این ماده یک شیشه اپوکسی بدون مس است که برای استفاده در صفحات عایق، شابلون ها، پایه های برد و غیره طراحی شده است. آنها با استفاده از نقشه های مکانیکی نوع Gerber یا فایل های DXF ساخته می شوند.
ضخامت از 0.3 تا 5 میلی متر.