プリント回路用 FR-4 ガイド

FR-4 または FR4 の特性と特性により、手頃な価格で非常に多用途になります。これが、プリント回路製造においてその使用が非常に広範囲に行われている理由です。したがって、それに関する記事をブログに掲載するのは通常のことです。

この記事では、以下について詳しく説明します。

  • FR4の特性と利点
  • FR-4の種類
  • 厚さを選択する際に考慮すべき要素
  • FR4を選ぶ理由
  • プロトエレクトロニクスから入手可能なFR4の種類

FR4の特性と材質

FR4 は、ガラス強化エポキシ樹脂積層板について NEMA (National Electrical Manufactures Association) によって定義された規格です。

FRとは「難燃剤」の略で、プラスチック材料の難燃性に関するUL94V-0規格に適合していることを示します。 94V-0 コードはすべての FR-4 PCB にあります。火災の伝播を防ぎ、物質が燃えた場合には速やかに消火することを保証します。

ガラス転移温度 (TG) は、製造方法と使用する樹脂に応じて、High TG または HiTG で 115 ℃ ~ 200 ℃ 程度です。標準の FR-4 PCB には、積層銅の 2 つの薄い層の間に FR-4 の層が挟まれています。

FR-4は、耐火性のあるいわゆるハロゲン元素である臭素を使用しています。これは、ほとんどの用途において、耐久性の低い別の複合材料である G-10 に取って代わりました。

FR4 には、抵抗重量比が優れているという利点があります。水を吸収せず、高い機械的強度を維持し、乾燥または湿気の多い環境でも優れた断熱能力を備えています。

FR-4の例

標準FR4:その名の通り、耐熱性140℃~150℃程度のスタンダードなFR-4です。

高TG FR4: このタイプの FR-4 は、ガラス転移 (TG) が約 180°C と高くなります。

高CTI FR4: 600 ボルトを超える比較トラッキング インデックス。

ラミネート銅なしの FR4: 断熱プレートやボードサポートに最適です。

これらのさまざまな素材の特徴については、この記事の後半で詳しく説明します。

厚さを選択する際に考慮すべき要素

コンポーネントとの互換性: FR-4 は多くの種類のプリント回路の製造に使用されますが、その厚さは使用されるコンポーネントの種類に影響します。たとえば、THT コンポーネントは他のコンポーネントとは異なり、薄い PCB を必要とします。

省スペース: PCB を設計する場合、特に USB コネクタや Bluetooth アクセサリの場合、省スペースが不可欠です。省スペースが重要な構成では、最も薄いボードが使用されます。

デザインと柔軟性: ほとんどのメーカーは、薄いボードよりも厚いボードを好みます。 FR-4を使用する場合、基板が薄すぎる場合、基板寸法を大きくすると破損する危険があります。一方、板厚が厚いと柔軟性があり、V溝の加工が可能になります。

PCB が使用される環境を考慮する必要があります。医療分野の電子制御ユニットでは、薄い PCB により応力の軽減が保証されます。薄すぎる基板、したがって柔軟性が高すぎる基板は、熱に対してより脆弱になります。部品のはんだ付け工程中に曲がったり、望ましくない角度になったりする可能性があります。

インピーダンス制御: 基板の厚さは誘電体環境の厚さを意味し、この場合は FR-4 であり、これによりインピーダンス制御が容易になります。インピーダンスが重要な要素である場合、基板の厚さが考慮すべき決定基準となります。

接続: プリント回路に使用されるコネクタの種類によっても FR-4 の厚さが決まります。

FR4を選ぶ理由

FR4 は手頃な価格であるため、小規模な一連の PCB の製造や電子プロトタイピングの標準オプションとなっています。

ただし、FR4 は高周波プリント回路には理想的ではありません。同様に、コンポーネントの採用が容易ではなく、フレキシブル PCB にはあまり適していない製品に PCB を組み込む場合は、別の材料であるポリイミド/ポリアミドを選択する必要があります。

Proto-Electronics から入手可能なさまざまなタイプの FR-4

標準FR4

  • FR4 SHENGYI ファミリー S1000H
    厚さは0.2~3.2mm。
  • FR4 VENTEC ファミリー VT 481
    厚さは0.2~3.2mm。
  • FR4 SHENGYI ファミリー S1000-2
    厚さは0.6~3.2mm。
  • FR4 VENTEC ファミリー VT 47
    厚さは0.6~3.2mm。
  • FR4 盛宜ファミリー S1600
    標準厚さ1.6mm。
  • FR4 VENTEC ファミリー VT 42C
    標準厚さ1.6mm。
  • この材料は、銅を含まないエポキシ ガラスで、絶縁プレート、テンプレート、基板サポートなどに使用するために設計されています。これらは、ガーバー タイプの機械図面または DXF ファイルを使用して製造されます。
    厚さは0.3~5mm。

FR4 高TG

FR4 高 IRC

銅を含まない FR4