Rokasgrāmata FR-4 iespiedshēmām

FR-4 vai FR4 īpašības un raksturlielumi padara to ļoti daudzpusīgu par pieņemamu cenu. Tāpēc tā izmantošana ir tik plaši izplatīta iespiedshēmu ražošanā. Tāpēc ir normāli, ka savā emuārā ievietojam rakstu par to.

Šajā rakstā jūs uzzināsit vairāk par:

FR4 īpašības un priekšrocības
Dažādi FR-4 veidi
Faktori, kas jāņem vērā, izvēloties biezumu
Kāpēc izvēlēties FR4?
FR4 veidi, kas pieejami no Proto-Electronics

FR4 īpašības un materiāli

FR4 ir standarts, ko noteikusi NEMA (National Electrical Manufacturers Association) ar stiklu pastiprinātam epoksīdsveķu laminātam.

FR nozīmē “liesmas slāpētājs” un norāda, ka materiāls atbilst UL94V-0 standartam par plastmasas materiāla uzliesmojamību. 94V-0 kodu var atrast uz visiem FR-4 PCB. Tas garantē uguns neizplatīšanos un tā ātru dzēšanu, materiālam degot.

Tā stiklojuma pāreja (TG) ir robežās no 115°C līdz 200°C augstas TG vai HiTG, atkarībā no ražošanas metodēm un izmantotajiem sveķiem. Standarta FR-4 PCB būs FR-4 slānis, kas iestiprināts starp diviem plāniem laminēta vara slāņiem.

FR-4 izmanto bromu, tā saukto halogēna ķīmisko elementu, kas ir ugunsizturīgs. Lielākajā daļā lietojumu tas aizstāja G-10, citu kompozītmateriālu, kas bija mazāk izturīgs.

FR4 priekšrocība ir laba pretestības un svara attiecība. Tas neuzsūc ūdeni, saglabā augstu mehānisko izturību un tai ir laba izolācijas spēja sausā vai mitrā vidē.

FR-4 piemēri

Standarta FR4: kā norāda nosaukums, šis ir standarta FR-4 ar karstumizturību no 140°C līdz 150°C.

Augsts TG FR4: šāda veida FR-4 ir augstāka stiklojuma pāreja (TG) aptuveni 180°C.

Augsts CTI FR4: salīdzinošais izsekošanas indekss ir lielāks par 600 voltiem.

FR4 bez laminēta vara: ideāli piemērots izolācijas plāksnēm un plākšņu balstiem.

Sīkāka informācija par šo dažādo materiālu īpašībām ir sniegta vēlāk rakstā.

Faktori, kas jāņem vērā, izvēloties biezumu

Saderība ar komponentiem: lai gan FR-4 izmanto daudzu veidu iespiedshēmu ražošanai, tā biezums ietekmē izmantoto komponentu veidus. Piemēram, THT komponenti atšķiras no citiem komponentiem, un tiem ir nepieciešams plāns PCB.

Vietas taupīšana: telpas taupīšana ir būtiska, veidojot PCB, jo īpaši USB savienotājiem un Bluetooth piederumiem. Plānākos dēļus izmanto konfigurācijās, kurās vietas taupīšanai ir izšķiroša nozīme.

Dizains un elastība: lielākā daļa ražotāju dod priekšroku bieziem dēļiem, nevis plāniem. Izmantojot FR-4, ja pamatne ir pārāk plāna, tā varētu salūzt, ja tiktu palielināti dēļa izmēri. Savukārt biezāki dēļi ir elastīgi un ļauj izveidot V veida rievas.

Ir jāņem vērā vide, kurā PCB tiks izmantots. Elektroniskajam vadības blokam medicīnas jomā plāni PCB garantē samazinātu stresu. Pārāk plāni un tāpēc pārāk elastīgi dēļi ir jutīgāki pret karstumu. Detaļu lodēšanas laikā tie var saliekties un ieņemt nevēlamu leņķi.

Impedances kontrole: plāksnes biezums norāda uz dielektriskās vides biezumu, šajā gadījumā FR-4, kas atvieglo pretestības kontroli. Ja pretestība ir svarīgs faktors, plāksnes biezums ir noteicošais kritērijs, kas jāņem vērā.

Savienojumi: iespiedshēmai izmantoto savienotāju veids nosaka arī FR-4 biezumu.

Kāpēc izvēlēties FR4?

FR4 pieejamās izmaksas padara tos par standarta iespēju nelielu PCB sēriju ražošanai vai elektroniskai prototipēšanai.

Tomēr FR4 nav ideāls augstfrekvences iespiedshēmām. Tāpat, ja vēlaties izveidot PCB izstrādājumos, kas neļauj viegli izmantot komponentus un kas ir maz piemēroti elastīgiem PCB, jums vajadzētu dot priekšroku citam materiālam: poliimīdam/poliamīdam.

Dažādi FR-4 veidi, kas pieejami no Proto-Electronics

Standarta FR4

FR4 SHENGYI saime S1000H
Biezums no 0,2 līdz 3,2 mm.
FR4 VENTEC saime VT 481
Biezums no 0,2 līdz 3,2 mm.
FR4 SHENGYI saime S1000-2
Biezums no 0,6 līdz 3,2 mm.
FR4 VENTEC saime VT 47
Biezums no 0,6 līdz 3,2 mm.
FR4 SHENGYI saime S1600
Standarta biezums 1,6 mm.
FR4 VENTEC saime VT 42C
Standarta biezums 1,6 mm.
Šis materiāls ir epoksīda stikls bez vara, paredzēts izmantošanai izolācijas plāksnēs, veidnēs, plākšņu balstos utt. Tie ir izgatavoti, izmantojot Gerber tipa mehāniskos rasējumus vai DXF failus.
Biezums no 0,3 līdz 5 mm.