Sprievodca FR-4 pre tlačené obvody

Vlastnosti a charakteristiky FR-4 alebo FR4 ho robia veľmi univerzálnym za dostupnú cenu. Preto je jeho použitie pri výrobe plošných spojov také rozšírené. Preto je normálne, že o tom zaraďujeme článok na náš blog.

V tomto článku sa dozviete viac o:

Vlastnosti a výhody FR4
Rôzne typy FR-4
Faktory, ktoré treba zvážiť pri výbere hrúbky
Prečo si vybrať FR4?
Typy FR4 dostupné od Proto-Electronics

Vlastnosti a materiály FR4

FR4 je štandard definovaný NEMA (National Electrical Manufacturers Association) pre sklom vystužený laminát z epoxidovej živice.

FR znamená „spomalovač horenia“ a označuje, že materiál je v súlade s normou UL94V-0 o horľavosti plastových materiálov. Kód 94V-0 nájdete na všetkých doskách plošných spojov FR-4. Zaručuje nešírenie požiaru a jeho rýchle uhasenie pri horení materiálu.

Jeho sklený prechod (TG) je rádovo 115 °C až 200 °C pre vysoké TG alebo HiTG v závislosti od výrobných metód a použitých živíc. Štandardná doska plošných spojov FR-4 bude mať vrstvu FR-4 vloženú medzi dve tenké vrstvy laminovanej medi.

FR-4 používa bróm, takzvaný halogénový chemický prvok, ktorý je ohňovzdorný. Vo väčšine aplikácií nahradil G-10, ďalší kompozit, ktorý bol menej odolný.

FR4 má tú výhodu, že má dobrý pomer odporu a hmotnosti. Neabsorbuje vodu, zachováva si vysokú mechanickú pevnosť a má dobrú izolačnú schopnosť v suchom alebo vlhkom prostredí.

Príklady FR-4

Štandardné FR4: ako už názov napovedá, ide o štandardný FR-4 s tepelnou odolnosťou rádovo 140°C až 150°C.

Vysoký TG FR4: tento typ FR-4 má vyšší sklený prechod (TG) okolo 180°C.

Vysoký CTI FR4: Porovnávací index sledovania vyšší ako 600 voltov.

FR4 bez laminovanej medi: ideálne pre izolačné dosky a podpery dosiek.

Viac podrobností o charakteristikách týchto rôznych materiálov nájdete ďalej v článku.

Faktory, ktoré treba zvážiť pri výbere hrúbky

Kompatibilita s komponentmi: aj keď sa FR-4 používa na výrobu mnohých typov tlačených spojov, jeho hrúbka má vplyv na typy použitých komponentov. Napríklad komponenty THT sa líšia od ostatných komponentov a vyžadujú tenkú dosku plošných spojov.

Úspora miesta: Úspora miesta je nevyhnutná pri navrhovaní PCB, najmä pre USB konektory a Bluetooth príslušenstvo. Najtenšie dosky sa používajú v konfiguráciách, v ktorých je rozhodujúca úspora miesta.

Dizajn a flexibilita: väčšina výrobcov uprednostňuje hrubé dosky pred tenkými. Pri použití FR-4, ak je substrát príliš tenký, hrozilo by jeho prasknutie, ak by sa rozmery dosky zväčšili. Na druhej strane hrubšie dosky sú flexibilné a umožňujú vytvárať V-drážky.

Musí sa zvážiť prostredie, v ktorom sa DPS bude používať. Pre elektronickú riadiacu jednotku v oblasti medicíny zaručujú tenké dosky plošných spojov znížené namáhanie. Dosky, ktoré sú príliš tenké – a teda príliš flexibilné – sú náchylnejšie na teplo. Počas spájkovania súčiastok sa môžu ohýbať a zvierať nežiaduci uhol.

Kontrola impedancie: hrúbka dosky implikuje hrúbku dielektrického prostredia, v tomto prípade FR-4, čo uľahčuje riadenie impedancie. Keď je impedancia dôležitým faktorom, hrúbka dosky je určujúcim kritériom, ktoré treba brať do úvahy.

Spojenia: typ konektorov použitých pre plošný spoj určuje aj hrúbku FR-4.

Prečo si vybrať FR4?

Dostupná cena FR4 z nich robí štandardnú možnosť pre výrobu malých sérií PCB alebo pre elektronické prototypovanie.

FR4 však nie je ideálny pre vysokofrekvenčné plošné spoje. Podobne, ak chcete zabudovať svoje dosky plošných spojov do produktov, ktoré neumožňujú jednoduché osvojenie komponentov a ktoré sú málo vhodné pre flexibilné dosky plošných spojov, mali by ste uprednostniť iný materiál: polyimid/polyamid.

Rôzne typy FR-4 dostupné od Proto-Electronics

Štandardné FR4

FR4 SHENGYI rodina S1000H
Hrúbka od 0,2 do 3,2 mm.
FR4 VENTEC rodina VT 481
Hrúbka od 0,2 do 3,2 mm.
FR4 SHENGYI rodina S1000-2
Hrúbka od 0,6 do 3,2 mm.
FR4 VENTEC rodina VT 47
Hrúbka od 0,6 do 3,2 mm.
FR4 SHENGYI rodina S1600
Štandardná hrúbka 1,6 mm.
FR4 VENTEC rodina VT 42C
Štandardná hrúbka 1,6 mm.
Tento materiál je epoxidové sklo bez medi, určené na použitie v izolačných platniach, šablónach, podperách dosiek atď. Vyrábajú sa pomocou mechanických výkresov typu Gerber alebo súborov DXF.
Hrúbka od 0,3 do 5 mm.