คำแนะนำเกี่ยวกับ FR-4 สำหรับวงจรพิมพ์

คุณสมบัติและคุณลักษณะของ FR-4 หรือ FR4 ทำให้มีความหลากหลายมากในราคาที่เอื้อมถึง ด้วยเหตุนี้จึงมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในการผลิตวงจรพิมพ์ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติที่เราจะรวมบทความเกี่ยวกับเรื่องนี้ไว้ในบล็อกของเรา

ในบทความนี้ คุณจะพบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ:

คุณสมบัติและประโยชน์ของ FR4
FR-4 ประเภทต่างๆ
ปัจจัยที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกความหนา
ทำไมต้องเลือก FR4?
ประเภทของ FR4 ที่มีจำหน่ายจาก Proto-Electronics

คุณสมบัติและวัสดุ FR4

FR4 เป็นมาตรฐานที่กำหนดโดย NEMA (สมาคมผู้ผลิตไฟฟ้าแห่งชาติ) สำหรับลามิเนตอีพอกซีเรซินเสริมใยแก้ว

FR ย่อมาจาก "สารหน่วงไฟ" และระบุว่าวัสดุดังกล่าวเป็นไปตามมาตรฐาน UL94V-0 ในเรื่องความสามารถในการติดไฟของวัสดุพลาสติก รหัส 94V-0 สามารถพบได้บน PCB FR-4 ทั้งหมด รับประกันการไม่ลุกลามของไฟและการดับไฟอย่างรวดเร็วเมื่อวัสดุไหม้

การเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว (TG) มีอุณหภูมิอยู่ที่ 115°C ถึง 200°C สำหรับ TG หรือ HiTG สูง ขึ้นอยู่กับวิธีการผลิตและเรซินที่ใช้ FR-4 PCB มาตรฐานจะมีชั้น FR-4 ประกบอยู่ระหว่างทองแดงเคลือบบางๆ สองชั้น

FR-4 ใช้โบรมีนหรือที่เรียกว่าองค์ประกอบทางเคมีฮาโลเจนที่ทนไฟ โดยได้เข้ามาแทนที่ G-10 ซึ่งเป็นคอมโพสิตอีกชนิดหนึ่งที่มีความทนทานน้อยกว่าในการใช้งานส่วนใหญ่

FR4 มีข้อดีคือมีอัตราส่วนความต้านทานต่อน้ำหนักที่ดี ไม่ดูดซับน้ำ คงความแข็งแรงเชิงกลสูง และมีความสามารถในการเป็นฉนวนที่ดีในสภาพแวดล้อมที่แห้งหรือชื้น

ตัวอย่างของ FR-4

มาตรฐาน FR4: ตามชื่อ คือรุ่น FR-4 มาตรฐาน ทนความร้อนได้ตั้งแต่ 140°C ถึง 150°C

TG FR4 สูง: FR-4 ประเภทนี้มีการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว (TG) สูงกว่าประมาณ 180°C

CTI FR4 สูง: ดัชนีการติดตามเปรียบเทียบสูงกว่า 600 โวลต์

FR4 ที่ไม่มีทองแดงเคลือบ: เหมาะสำหรับแผ่นฉนวนและส่วนรองรับบอร์ด

มีรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับลักษณะของวัสดุต่าง ๆ เหล่านี้ในบทความ

ปัจจัยที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกความหนา

ความเข้ากันได้กับส่วนประกอบ: แม้ว่า FR-4 จะใช้ในการผลิตวงจรพิมพ์หลายประเภท แต่ความหนาของมันก็ยังส่งผลต่อประเภทของส่วนประกอบที่ใช้ ตัวอย่างเช่น ส่วนประกอบ THT แตกต่างจากส่วนประกอบอื่นๆ และต้องใช้ PCB แบบบาง

ประหยัดพื้นที่: การประหยัดพื้นที่ถือเป็นสิ่งสำคัญในการออกแบบ PCB โดยเฉพาะตัวเชื่อมต่อ USB และอุปกรณ์เสริม Bluetooth บอร์ดที่บางที่สุดถูกใช้ในการกำหนดค่าซึ่งการประหยัดพื้นที่เป็นสิ่งสำคัญ

การออกแบบและความยืดหยุ่น: ผู้ผลิตส่วนใหญ่ชอบบอร์ดหนามากกว่าบอร์ดบาง เมื่อใช้ FR-4 หากพื้นผิวบางเกินไป อาจเสี่ยงต่อการแตกหักหากเพิ่มขนาดบอร์ด ในทางกลับกัน บอร์ดที่หนากว่าจะมีความยืดหยุ่นและทำให้สามารถสร้างร่อง V ได้

ต้องพิจารณาสภาพแวดล้อมที่จะใช้ PCB สำหรับหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ในสาขาการแพทย์ PCB แบบบางรับประกันความเครียดที่ลดลง บอร์ดที่บางเกินไปและยืดหยุ่นเกินไป จึงเสี่ยงต่อความร้อนได้ง่ายกว่า พวกเขาสามารถโค้งงอและรับมุมที่ไม่พึงประสงค์ในระหว่างขั้นตอนการบัดกรีส่วนประกอบ

การควบคุมความต้านทาน: ความหนาของบอร์ดหมายถึงความหนาของสภาพแวดล้อมอิเล็กทริก ในกรณีนี้คือ FR-4 ซึ่งเป็นสิ่งที่อำนวยความสะดวกในการควบคุมอิมพีแดนซ์ เมื่ออิมพีแดนซ์เป็นปัจจัยสำคัญ ความหนาของบอร์ดจะเป็นเกณฑ์กำหนดที่ต้องนำมาพิจารณา

การเชื่อมต่อ: ประเภทของขั้วต่อที่ใช้กับวงจรพิมพ์จะกำหนดความหนาของ FR-4 ด้วย

ทำไมต้องเลือก FR4?

ต้นทุนที่เอื้อมถึงของ FR4 ทำให้เป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับการผลิต PCB ขนาดเล็กหรือสำหรับการสร้างต้นแบบทางอิเล็กทรอนิกส์

อย่างไรก็ตาม FR4 ไม่เหมาะสำหรับวงจรพิมพ์ความถี่สูง ในทำนองเดียวกัน หากคุณต้องการสร้าง PCB ของคุณให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่ไม่เอื้ออำนวยต่อการนำส่วนประกอบต่างๆ มาใช้และไม่ค่อยเหมาะกับ PCB ที่มีความยืดหยุ่น คุณควรเลือกใช้วัสดุอื่น: โพลีอิไมด์/โพลีเอไมด์

FR-4 ประเภทต่างๆ ที่มีจำหน่ายใน Proto-Electronics

มาตรฐาน FR4

FR4 ครอบครัว SHENGYI S1000H
ความหนาตั้งแต่ 0.2 ถึง 3.2 มม.
FR4 VENTEC ตระกูล VT 481
ความหนาตั้งแต่ 0.2 ถึง 3.2 มม.
ครอบครัว FR4 SHENGYI S1000-2
ความหนาตั้งแต่ 0.6 ถึง 3.2 มม.
FR4 VENTEC ตระกูล VT 47
ความหนาตั้งแต่ 0.6 ถึง 3.2 มม.
ครอบครัว FR4 SHENGYI S1600
ความหนามาตรฐาน 1.6 มม.
FR4 VENTEC ตระกูล VT 42C
ความหนามาตรฐาน 1.6 มม.
วัสดุนี้เป็นแก้วอีพอกซีที่ไม่มีทองแดง ออกแบบมาเพื่อใช้ในแผ่นฉนวน แม่แบบ ส่วนรองรับบอร์ด ฯลฯ ผลิตขึ้นโดยใช้ภาพวาดเชิงกลประเภท Gerber หรือไฟล์ DXF
ความหนาตั้งแต่ 0.3 ถึง 5 มม.