Vodnik po FR-4 za tiskana vezja

Zaradi lastnosti in značilnosti FR-4 ali FR4 je zelo vsestranski po dostopni ceni. Zato je njegova uporaba v proizvodnji tiskanih vezij tako razširjena. Zato je normalno, da o tem objavimo članek na našem blogu.

V tem članku boste izvedeli več o:

Lastnosti in prednosti FR4
Različne vrste FR-4
Dejavniki, ki jih je treba upoštevati pri izbiri debeline
Zakaj izbrati FR4?
Vrste FR4, ki so na voljo pri Proto-Electronics

FR4 lastnosti in materiali

FR4 je standard, ki ga je določilo NEMA (National Electrical Manufacturers Association) za laminat iz epoksi smole, ojačan s steklom.

FR pomeni "zaviralec gorenja" in označuje, da je material skladen s standardom UL94V-0 o vnetljivosti plastičnega materiala. Kodo 94V-0 lahko najdete na vseh PCB-jih FR-4. Zagotavlja neširjenje ognja in njegovo hitro gašenje ob gorenju materiala.

Njegov posteklenitveni prehod (TG) je reda velikosti od 115 °C do 200 °C za visoke TG ali HiTG, odvisno od proizvodnih metod in uporabljenih smol. Standardno tiskano vezje FR-4 bo imelo plast FR-4 stisnjeno med dve tanki plasti laminiranega bakra.

FR-4 uporablja brom, tako imenovani halogenski kemični element, ki je odporen proti ognju. V večini aplikacij je zamenjal G-10, drugi kompozit, ki je bil manj odporen.

Prednost FR4 je dobro razmerje med odpornostjo in težo. Ne vpija vode, ohranja visoko mehansko trdnost in ima dobro izolativno sposobnost v suhem ali vlažnem okolju.

Primeri FR-4

Standardni FR4: kot že ime pove, je to standardni FR-4 s toplotno odpornostjo reda 140°C do 150°C.

Visok TG FR4: ta tip FR-4 ima višji posteklenitveni prehod (TG) okoli 180°C.

Visok CTI FR4: Primerjalni indeks sledenja višji od 600 voltov.

FR4 brez laminiranega bakra: idealno za izolacijske plošče in nosilce plošč.

V nadaljevanju članka je več podrobnosti o značilnostih teh različnih materialov.

Dejavniki, ki jih je treba upoštevati pri izbiri debeline

Združljivost s komponentami: čeprav se FR-4 uporablja za izdelavo številnih tipov tiskanih vezij, njegova debelina vpliva na vrste uporabljenih komponent. Na primer, komponente THT se razlikujejo od drugih komponent in zahtevajo tanko tiskano vezje.

Prihranek prostora: pri načrtovanju tiskanega vezja je bistven prihranek prostora, zlasti za priključke USB in dodatke Bluetooth. Najtanjše plošče se uporabljajo v konfiguracijah, kjer je prihranek prostora ključen.

Dizajn in prilagodljivost: večina proizvajalcev ima raje debele plošče kot tanke. Pri uporabi FR-4, če je substrat pretanek, bi obstajala nevarnost zloma, če bi povečali dimenzije plošče. Po drugi strani pa so debelejše plošče fleksibilne in omogočajo izdelavo V-utorov.

Upoštevati je treba okolje, v katerem se bo PCB uporabljal. Za elektronsko krmilno enoto na medicinskem področju tanki PCB-ji zagotavljajo zmanjšan stres. Pretanke – in zato preveč prožne – plošče so bolj občutljive na vročino. Med koraki spajkanja komponent se lahko upognejo in zavzamejo neželen kot.

Nadzor impedance: debelina plošče implicira debelino dielektričnega okolja, v tem primeru FR-4, kar olajša nadzor impedance. Ko je impedanca pomemben dejavnik, je debelina plošče odločilno merilo, ki ga je treba upoštevati.

Povezave: vrsta konektorjev, uporabljenih za tiskano vezje, določa tudi debelino FR-4.

Zakaj izbrati FR4?

Zaradi dostopne cene FR4 so standardna možnost za proizvodnjo majhnih serij PCB ali za izdelavo elektronskih prototipov.

Vendar FR4 ni idealen za visokofrekvenčna tiskana vezja. Podobno, če želite svoje PCB-je vgraditi v izdelke, ki ne omogočajo enostavne uporabe komponent in ki niso primerni za fleksibilne PCB-je, raje izberite drug material: poliimid/poliamid.

Različne vrste FR-4, ki so na voljo pri Proto-Electronics

Standardni FR4

FR4 Družina SHENGYI S1000H
Debelina od 0,2 do 3,2 mm.
FR4 VENTEC družina VT 481
Debelina od 0,2 do 3,2 mm.
FR4 Družina SHENGYI S1000-2
Debelina od 0,6 do 3,2 mm.
FR4 VENTEC družina VT 47
Debelina od 0,6 do 3,2 mm.
FR4 družina SHENGYI S1600
Standardna debelina 1,6 mm.
FR4 VENTEC družina VT 42C
Standardna debelina 1,6 mm.
Ta material je epoksi steklo brez bakra, zasnovano za uporabo v izolacijskih ploščah, šablonah, nosilcih plošč itd. Izdelane so z mehanskimi risbami tipa Gerber ali datotekami DXF.
Debelina od 0,3 do 5 mm.