מדריך ל-FR-4 למעגלים מודפסים

המאפיינים והמאפיינים של FR-4 או FR4 הופכים אותו למגוון מאוד בעלות משתלמת. זו הסיבה שהשימוש בו נפוץ כל כך בייצור מעגלים מודפסים. לכן, זה נורמלי שנכלול מאמר על זה בבלוג שלנו.

במאמר זה תגלו עוד על:

המאפיינים והיתרונות של FR4
הסוגים השונים של FR-4
הגורמים שיש לקחת בחשבון בעת בחירת העובי
למה לבחור FR4?
סוגי ה-FR4 הזמינים מ-Proto-Electronics

תכונות וחומרים של FR4

FR4 הוא תקן שהוגדר על ידי NEMA (התאחדות יצרני החשמל הלאומית) עבור לרבד שרף אפוקסי מחוזק בזכוכית.

FR מייצג "מעכב בעירה" ומציין שהחומר תואם לתקן UL94V-0 על התלקחות של חומר פלסטי. ניתן למצוא את קוד 94V-0 בכל רכיבי ה-FR-4 PCB. הוא מבטיח את אי התפשטות האש וכיבוי מהיר שלה כאשר החומר נשרף.

מעבר הזכוכית שלו (TG) הוא בסדר גודל של 115°C עד 200°C עבור High TGs או HiTGs בהתאם לשיטות הייצור והשרפים המשמשים. ל-FR-4 PCB סטנדרטי תהיה שכבה של FR-4 דחוסה בין שתי שכבות דקות של נחושת למינציה.

FR-4 משתמש בברום, מה שנקרא יסוד כימי הלוגן שעמיד בפני אש. הוא החליף את G-10, חומר מרוכב אחר שהיה פחות עמיד, ברוב היישומים שלו.

ל-FR4 יש יתרון של יחס התנגדות-משקל טוב. הוא אינו סופג מים, שומר על חוזק מכני גבוה ובעל יכולת בידוד טובה בסביבות יבשות או לחות.

דוגמאות של FR-4

FR4 סטנדרטי: כפי ששמו מעיד, זהו ה-FR-4 הסטנדרטי עם עמידות בחום בסדר גודל של 140°C עד 150°C.

TG גבוה FR4: לסוג זה של FR-4 יש מעבר זכוכית גבוה יותר (TG) בסביבות 180°C.

CTI FR4 גבוה: אינדקס מעקב השוואתי גבוה מ-600 וולט.

FR4 ללא נחושת למינציה: אידיאלי עבור לוחות בידוד ותומכי לוח.

יש פרטים נוספים על המאפיינים של חומרים שונים אלה בהמשך המאמר.

גורמים שיש לקחת בחשבון בעת בחירת העובי

תאימות לרכיבים: למרות ש-FR-4 משמש לייצור סוגים רבים של מעגלים מודפסים, לעובי שלו יש השלכות על סוגי הרכיבים שבהם נעשה שימוש. לדוגמה, רכיבי THT שונים ממרכיבים אחרים ודורשים PCB דק.

חיסכון במקום: חיסכון במקום חיוני בעת תכנון PCB, במיוחד עבור מחברי USB ואביזרי Bluetooth. הלוחות הדקים ביותר משמשים בתצורות שבהן חיסכון במקום חיוני.

עיצוב וגמישות: רוב היצרנים מעדיפים לוחות עבים על פני דקים. שימוש ב-FR-4, אם המצע דק מדי, הוא יהיה בסכנת שבירה אם מידות הלוח יוגדלו. מצד שני, לוחות עבים יותר הם גמישים ומאפשרים ליצור חריצי V.

יש לקחת בחשבון את הסביבה שבה ישמש ה-PCB. עבור יחידת בקרה אלקטרונית בתחום הרפואי, PCB דקים מבטיחים מתח מופחת. לוחות דקים מדי - ולכן גמישים מדי - פגיעים יותר לחום. הם יכולים להתכופף ולקבל זווית לא רצויה במהלך שלבי הלחמת הרכיבים.

בקרת עכבה: עובי הלוח מרמז על עובי הסביבה הדיאלקטרית, במקרה זה FR-4, וזה מה שמקל על בקרת העכבה. כאשר עכבה היא גורם חשוב, עובי הלוח הוא קריטריון קובע שיש לקחת בחשבון.

חיבורים: סוג המחברים המשמשים למעגל מודפס קובע גם את עובי ה-FR-4.

למה לבחור FR4?

העלות המשתלמת של FR4s הופכת אותם לאופציה סטנדרטית לייצור סדרות קטנות של PCBs או עבור אב טיפוס אלקטרוני.

עם זאת, FR4 אינו אידיאלי עבור מעגלים מודפסים בתדר גבוה. באופן דומה, אם אתה רוצה לבנות את ה-PCB שלך למוצרים שאינם מאפשרים בקלות אימוץ של רכיבים ואשר מתאימים מעט ל-PCBs גמישים, עליך להעדיף חומר אחר: פוליאמיד/פוליאמיד.

הסוגים השונים של FR-4 זמינים מ-Proto-Electronics

FR4 סטנדרטי

FR4 SHENGYI family S1000H
עובי מ-0.2 עד 3.2 מ"מ.
FR4 VENTEC משפחת VT 481
עובי מ-0.2 עד 3.2 מ"מ.
FR4 SHENGYI family S1000-2
עובי מ-0.6 עד 3.2 מ"מ.
FR4 VENTEC משפחת VT 47
עובי מ-0.6 עד 3.2 מ"מ.
FR4 SHENGYI family S1600
עובי סטנדרטי 1.6 מ"מ.
FR4 VENTEC משפחת VT 42C
עובי סטנדרטי 1.6 מ"מ.
חומר זה הוא זכוכית אפוקסי ללא נחושת, המיועדת לשימוש בפלטות בידוד, תבניות, תמיכות לוח וכו'. הן מיוצרות באמצעות שרטוטים מכניים מסוג גרבר או קבצי DXF.
עובי מ-0.3 עד 5 מ"מ.