En veiledning til FR-4 for trykte kretser

FR-4 eller FR4s egenskaper og egenskaper gjør den svært allsidig til en rimelig pris. Dette er grunnen til at bruken er så utbredt i produksjon av trykte kretser. Derfor er det normalt at vi inkluderer en artikkel om det på bloggen vår.

I denne artikkelen vil du finne ut mer om:

Egenskapene og fordelene med FR4
De forskjellige typene FR-4
Faktorene du bør vurdere når du velger tykkelse
Hvorfor velge FR4?
Typene FR4 tilgjengelig fra Proto-Electronics

FR4 egenskaper og materialer

FR4 er en standard definert av NEMA (National Electrical Manufacturers Association) for et glassforsterket epoksyharpikslaminat.

FR står for "flammehemmende" og indikerer at materialet er i samsvar med UL94V-0-standarden for brennbarhet av plastmaterialer. 94V-0-koden finnes på alle FR-4-kretskort. Det garanterer at brann ikke sprer seg og at den slukkes raskt når materialet brenner.

Glassovergangen (TG) er i størrelsesorden 115 °C til 200 °C for høye TG-er eller HiTG-er avhengig av produksjonsmetodene og harpiksene som brukes. Et standard FR-4 PCB vil ha et lag med FR-4 klemt mellom to tynne lag med laminert kobber.

FR-4 bruker brom, et såkalt halogenkjemisk grunnstoff som er brannbestandig. Den erstattet G-10, en annen kompositt som var mindre motstandsdyktig, i de fleste bruksområdene.

FR4 har fordelen av å ha et godt forhold mellom motstand og vekt. Den absorberer ikke vann, holder høy mekanisk styrke og har god isolasjonsevne i tørre eller fuktige omgivelser.

Eksempler på FR-4

Standard FR4: som navnet indikerer, er dette standard FR-4 med varmebestandighet i størrelsesorden 140°C til 150°C.

Høy TG FR4: denne typen FR-4 har høyere glassovergang (TG) på rundt 180°C.

Høy CTI FR4: Sammenlignende sporingsindeks høyere enn 600 volt.

FR4 uten laminert kobber: ideell for isolasjonsplater og platestøtter.

Det er flere detaljer om egenskapene til disse forskjellige materialene senere i artikkelen.

Faktorer å vurdere når du velger tykkelse

Kompatibilitet med komponenter: selv om FR-4 brukes til å produsere mange typer trykte kretser, har tykkelsen konsekvenser for komponenttypene som brukes. For eksempel er THT-komponenter forskjellige fra andre komponenter og krever et tynt PCB.

Plassbesparende: plassbesparelse er avgjørende når du designer et PCB, spesielt for USB-kontakter og Bluetooth-tilbehør. De tynneste platene brukes i konfigurasjoner der plassbesparelse er avgjørende.

Design og fleksibilitet: de fleste produsenter foretrekker tykke plater fremfor tynne. Ved bruk av FR-4, hvis underlaget er for tynt, vil det være i fare for å gå i stykker hvis platedimensjonene ble økt. På den annen side er tykkere plater fleksible og gjør det mulig å lage V-spor.

Miljøet PCB skal brukes i må vurderes. For en elektronisk kontrollenhet innen det medisinske området garanterer tynne PCB redusert stress. Plater som er for tynne – og derfor for fleksible – er mer sårbare for varme. De kan bøye seg og få en uønsket vinkel under loddetrinnene.

Impedanskontroll: bretttykkelsen innebærer den dielektriske miljøtykkelsen, i dette tilfellet FR-4, som er det som letter impedanskontroll. Når impedans er en viktig faktor, er platetykkelsen et avgjørende kriterium som skal tas i betraktning.

Tilkoblinger: typen kontakter som brukes for en trykt krets bestemmer også FR-4-tykkelsen.

Hvorfor velge FR4?

Den rimelige kostnaden for FR4-er gjør dem til et standardalternativ for produksjon av små serier med PCB eller for elektronisk prototyping.

FR4 er imidlertid ikke ideell for høyfrekvente trykte kretser. Tilsvarende, hvis du ønsker å bygge PCB-ene til produkter som ikke lett tillater bruk av komponenter og som er lite egnet for fleksible PCB-er, bør du foretrekke et annet materiale: polyimid/polyamid.

De forskjellige typene FR-4 tilgjengelig fra Proto-Electronics

Standard FR4

FR4 SHENGYI familie S1000H
Tykkelse fra 0,2 til 3,2 mm.
FR4 VENTEC familie VT 481
Tykkelse fra 0,2 til 3,2 mm.
FR4 SHENGYI familie S1000-2
Tykkelse fra 0,6 til 3,2 mm.
FR4 VENTEC familie VT 47
Tykkelse fra 0,6 til 3,2 mm.
FR4 SHENGYI familie S1600
Standard tykkelse 1,6 mm.
FR4 VENTEC familie VT 42C
Standard tykkelse 1,6 mm.
Dette materialet er et epoksyglass uten kobber, designet for bruk i isolasjonsplater, maler, platestøtter osv. De er produsert ved hjelp av mekaniske tegninger av Gerber-typen eller DXF-filer.
Tykkelse fra 0,3 til 5 mm.