Útmutató az FR-4-hez nyomtatott áramkörökhöz

Az FR-4 vagy FR4 tulajdonságai és jellemzői rendkívül sokoldalúvá teszik megfizethető áron. Ezért olyan elterjedt a használata a nyomtatott áramkörök gyártásában. Ezért normális, hogy a blogunkon egy cikket is teszünk róla.

Ebben a cikkben többet megtudhat a következőkről:

Az FR4 tulajdonságai és előnyei
Az FR-4 különböző típusai
A vastagság kiválasztásakor figyelembe veendő tényezők
Miért válassza az FR4-et?
A Proto-Electronics-tól beszerezhető FR4 típusok

FR4 tulajdonságai és anyagok

Az FR4 a NEMA (National Electrical Manufacturers Association) által az üveggel megerősített epoxigyanta laminátumra meghatározott szabvány.

Az FR jelentése „égésgátló”, és azt jelzi, hogy az anyag megfelel a műanyagok gyúlékonyságára vonatkozó UL94V-0 szabványnak. A 94V-0 kód minden FR-4 PCB-n megtalálható. Garantálja a tűz nem terjedését és gyors kioltását az anyag égésekor.

Üvegesedési hőmérséklete (TG) 115°C és 200°C közötti nagyságrendű a High TG-k vagy HiTG-k esetében a gyártási módszerektől és a felhasznált gyantáktól függően. A szabványos FR-4 PCB-n egy FR-4 réteg található két vékony rétegelt rézréteg között.

Az FR-4 brómot használ, egy úgynevezett halogén kémiai elemet, amely tűzálló. A legtöbb alkalmazásban felváltotta a G-10-et, egy másik, kevésbé ellenálló kompozitot.

Az FR4 előnye, hogy jó ellenállás-tömeg aránya van. Nem szívja fel a vizet, megőrzi a magas mechanikai szilárdságot és jó szigetelőképességgel rendelkezik száraz vagy nedves környezetben.

Példák az FR-4-re

Szabványos FR4: ahogy a neve is mutatja, ez a szabványos FR-4 140°C és 150°C közötti hőállósággal.

Magas TG FR4: ennek a típusú FR-4-nek magasabb az üvegesedési hőmérséklete (TG), körülbelül 180°C.

Magas CTI FR4: 600 Voltnál magasabb összehasonlító követési index.

FR4 laminált réz nélkül: ideális szigetelőlemezekhez és lemeztartókhoz.

A cikk későbbi részében további részletek találhatók ezeknek a különböző anyagoknak a jellemzőiről.

A vastagság kiválasztásakor figyelembe veendő tényezők

Kompatibilitás az alkatrészekkel: bár az FR-4-et sokféle nyomtatott áramkör előállítására használják, vastagsága hatással van a felhasznált alkatrész típusára. Például a THT komponensek különböznek a többi komponenstől, és vékony PCB-t igényelnek.

Helytakarékos: a helytakarékosság elengedhetetlen a PCB tervezésekor, különösen az USB-csatlakozók és a Bluetooth-kiegészítők esetében. A legvékonyabb táblákat olyan konfigurációkban használják, ahol a helytakarékosság kulcsfontosságú.

Tervezés és rugalmasság: a legtöbb gyártó a vastag táblákat részesíti előnyben, mint a vékonyakat. Az FR-4 használata esetén, ha az aljzat túl vékony, fennáll a törés veszélye, ha a tábla méreteit megnövelik. Másrészt a vastagabb táblák rugalmasak és lehetővé teszik V-hornyok kialakítását.

Figyelembe kell venni azt a környezetet, amelyben a PCB-t használni fogják. Az orvosi területen működő elektronikus vezérlőegységek esetében a vékony PCB-k csökkentik a stresszt. A túl vékony – és ezért túl rugalmas – táblák jobban ki vannak téve a hőnek. Az alkatrészek forrasztási lépései során meghajolhatnak és nemkívánatos szöget zárhatnak be.

Impedancia szabályozás: a tábla vastagsága magában foglalja a dielektromos környezet vastagságát, jelen esetben az FR-4-et, ami megkönnyíti az impedancia szabályozását. Ha az impedancia fontos tényező, akkor a tábla vastagsága a meghatározó kritérium, amelyet figyelembe kell venni.

Kapcsolatok: a nyomtatott áramkörhöz használt csatlakozók típusa is meghatározza az FR-4 vastagságát.

Miért válassza az FR4-et?

Az FR4-ek megfizethető költsége standard opcióvá teszi őket kis sorozatú PCB-k gyártásához vagy elektronikus prototípusok készítéséhez.

Az FR4 azonban nem ideális nagyfrekvenciás nyomtatott áramkörökhöz. Hasonlóképpen, ha a PCB-ket olyan termékekbe szeretné építeni, amelyek nem teszik lehetővé könnyen az alkatrészek alkalmazását, és amelyek kevéssé alkalmasak a rugalmas PCB-khez, akkor előnyben kell részesíteni egy másik anyagot: poliimidet/poliamidot.

A különböző típusú FR-4 a Proto-Electronics-tól kapható

Szabványos FR4

FR4 SHENGYI család S1000H
Vastagság 0,2-3,2 mm.
FR4 VENTEC család VT 481
Vastagság 0,2-3,2 mm.
FR4 SHENGYI család S1000-2
Vastagság 0,6-3,2 mm.
FR4 VENTEC család VT 47
Vastagság 0,6-3,2 mm.
FR4 SHENGYI család S1600
Normál vastagság 1,6 mm.
FR4 VENTEC család VT 42C
Normál vastagság 1,6 mm.
Ez az anyag egy rézmentes epoxiüveg, amelyet szigetelőlapokhoz, sablonokhoz, táblatartókhoz stb. való használatra terveztek. Gerber típusú mechanikai rajzok vagy DXF fájlok felhasználásával készülnek.
Vastagság 0,3-5 mm.