Посібник із FR-4 для друкованих плат

Властивості та характеристики FR-4 або FR4 роблять його дуже універсальним за доступною ціною. Ось чому його використання настільки широко поширене у виробництві друкованих плат. Тому це нормально, що ми розміщуємо статтю про це в нашому блозі.

У цій статті ви дізнаєтеся більше про:

Властивості та переваги FR4
Різні типи FR-4
Фактори, які слід враховувати при виборі товщини
Чому варто вибрати FR4?
Типи FR4 доступні від Proto-Electronics

Властивості та матеріали FR4

FR4 — це стандарт, визначений NEMA (Національна асоціація виробників електротехніки) для ламінату з епоксидної смоли, армованого склом.

FR означає «вогнезахисний» і вказує на те, що матеріал відповідає стандарту UL94V-0 щодо горючості пластикових матеріалів. Код 94V-0 можна знайти на всіх друкованих платах FR-4. Це гарантує нерозповсюдження вогню та швидке його гасіння при горінні матеріалу.

Його температура склування (TG) становить від 115 °C до 200 °C для високих TG або HiTG залежно від методів виробництва та використовуваних смол. Стандартна друкована плата FR-4 матиме шар FR-4, розміщений між двома тонкими шарами ламінованої міді.

FR-4 використовує бром, так званий галогенний хімічний елемент, який є вогнестійким. Він замінив G-10, інший композит, який був менш стійким, у більшості його застосувань.

FR4 має перевагу в тому, що він має хороше співвідношення опору та ваги. Він не вбирає воду, зберігає високу механічну міцність і має хороші ізоляційні властивості в сухому або вологому середовищі.

Приклади ФР-4

Стандарт FR4: як вказує його назва, це стандартний FR-4 з теплостійкістю порядку 140°C до 150°C.

Високий TG FR4: цей тип FR-4 має вищу температуру склування (TG) приблизно 180°C.

Високий CTI FR4: Порівняльний індекс відстеження вище 600 Вольт.

FR4 без ламінованої міді: ідеально підходить для ізоляційних плит і дощок.

Детальніше про характеристики цих різних матеріалів наведено далі в статті.

Фактори, які слід враховувати при виборі товщини

Сумісність з компонентами: незважаючи на те, що FR-4 використовується для виготовлення багатьох типів друкованих плат, його товщина впливає на типи використовуваних компонентів. Наприклад, компоненти THT відрізняються від інших компонентів і потребують тонкої друкованої плати.

Економія місця: економія місця є важливою при проектуванні друкованої плати, зокрема для роз’ємів USB і аксесуарів Bluetooth. Найтонші дошки використовуються в конфігураціях, в яких економія місця є критичною.

Дизайн і гнучкість: більшість виробників віддають перевагу товстим плитам перед тонкими. Використовуючи FR-4, якщо підкладка занадто тонка, вона буде під загрозою поломки, якщо розміри плати будуть збільшені. З іншого боку, більш товсті дошки є гнучкими і дозволяють створювати V-подібні пази.

Потрібно враховувати середовище, в якому буде використовуватися друкована плата. Для електронного блоку керування в галузі медицини тонкі друковані плати гарантують зниження навантаження. Надто тонкі – і, отже, занадто гнучкі – дошки більш вразливі до нагрівання. Вони можуть згинатися та приймати небажаний кут під час спаювання компонентів.

Контроль імпедансу: товщина плати передбачає товщину діелектричного середовища, в даному випадку FR-4, що полегшує контроль імпедансу. Коли імпеданс є важливим фактором, товщина плати є визначальним критерієм, який слід брати до уваги.

Зв'язки: тип роз’ємів, що використовуються для друкованої схеми, також визначає товщину FR-4.

Чому варто вибрати FR4?

Доступна вартість FR4s робить їх стандартним варіантом для виробництва невеликих серій друкованих плат або для створення електронних прототипів.

Однак FR4 не є ідеальним для високочастотних друкованих схем. Подібним чином, якщо ви хочете вбудувати свої друковані плати в продукти, які не дозволяють легко адаптувати компоненти та які мало підходять для гнучких друкованих плат, вам слід віддати перевагу іншому матеріалу: полііміду/поліаміду.

Різні типи FR-4 доступні від Proto-Electronics

Стандарт FR4

FR4 SHENGYI сімейства S1000H
Товщина від 0,2 до 3,2 мм.
FR4 VENTEC сімейства VT 481
Товщина від 0,2 до 3,2 мм.
FR4 SHENGYI сімейства S1000-2
Товщина від 0,6 до 3,2 мм.
FR4 Сімейство VENTEC VT 47
Товщина від 0,6 до 3,2 мм.
FR4 SHENGYI сімейства S1600
Стандартна товщина 1,6 мм.
FR4 Сімейство VENTEC VT 42C
Стандартна товщина 1,6 мм.
Цей матеріал являє собою епоксидне скло без міді, розроблене для використання в ізоляційних плитах, шаблонах, опорах для дощок тощо. Вони виготовляються за допомогою механічних креслень типу Gerber або файлів DXF.
Товщина від 0,3 до 5 мм.