Hướng dẫn về FR-4 cho mạch in

Các đặc tính và đặc tính của FR-4 hoặc FR4 làm cho nó rất linh hoạt với chi phí phải chăng. Đây là lý do tại sao việc sử dụng nó rất phổ biến trong sản xuất mạch in. Vì vậy, việc chúng tôi đăng một bài viết về nó trên blog của mình là điều bình thường.

Trong bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu thêm về:

Các đặc tính và lợi ích của FR4
Các loại FR-4 khác nhau
Các yếu tố cần xem xét khi chọn độ dày
Tại sao chọn FR4?
Các loại FR4 có sẵn từ Proto-Electronics

Tính chất và vật liệu FR4

FR4 là tiêu chuẩn được xác định bởi NEMA (Hiệp hội các nhà sản xuất điện quốc gia) cho tấm nhựa epoxy gia cố bằng thủy tinh.

FR là viết tắt của “chất chống cháy” và cho biết vật liệu này tuân thủ tiêu chuẩn UL94V-0 về tính dễ cháy của vật liệu nhựa. Mã 94V-0 có thể được tìm thấy trên tất cả các PCB FR-4. Nó đảm bảo lửa không lan truyền và dập tắt nhanh chóng khi vật liệu cháy.

Quá trình chuyển hóa thủy tinh (TG) của nó có nhiệt độ từ 115°C đến 200°C đối với TG cao hoặc HiTG tùy thuộc vào phương pháp sản xuất và loại nhựa được sử dụng. PCB FR-4 tiêu chuẩn sẽ có một lớp FR-4 được kẹp giữa hai lớp đồng mỏng.

FR-4 sử dụng brom, một nguyên tố hóa học được gọi là halogen có khả năng chống cháy. Nó thay thế G-10, một loại composite khác có độ bền kém hơn trong hầu hết các ứng dụng của nó.

FR4 có ưu điểm là có tỷ lệ kháng trọng lượng tốt. Nó không hút nước, giữ được độ bền cơ học cao và có khả năng cách nhiệt tốt trong môi trường khô hoặc ẩm ướt.

Ví dụ về FR-4

Tiêu chuẩn FR4: như tên gọi của nó, đây là FR-4 tiêu chuẩn có khả năng chịu nhiệt ở mức từ 140°C đến 150°C.

Cao TG FR4: loại FR-4 này có nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh (TG) cao hơn khoảng 180°C.

CTI FR4 cao: Chỉ số theo dõi so sánh cao hơn 600 Volts.

FR4 không có đồng nhiều lớp: lý tưởng cho tấm cách nhiệt và tấm đỡ.

Có nhiều chi tiết hơn về đặc điểm của các vật liệu khác nhau này ở phần sau của bài viết.

Các yếu tố cần xem xét khi chọn độ dày

Khả năng tương thích với các thành phần: mặc dù FR-4 được sử dụng để sản xuất nhiều loại mạch in nhưng độ dày của nó có ảnh hưởng đến loại linh kiện được sử dụng. Ví dụ, các thành phần THT khác với các thành phần khác và yêu cầu PCB mỏng.

Tiết kiệm không gian: tiết kiệm không gian là điều cần thiết khi thiết kế PCB, đặc biệt là cho các đầu nối USB và phụ kiện Bluetooth. Các bảng mỏng nhất được sử dụng trong các cấu hình trong đó việc tiết kiệm không gian là rất quan trọng.

Thiết kế và tính linh hoạt: hầu hết các nhà sản xuất đều thích ván dày hơn ván mỏng. Khi sử dụng FR-4, nếu lớp nền quá mỏng sẽ có nguy cơ bị vỡ nếu tăng kích thước bảng. Mặt khác, những tấm ván dày hơn lại linh hoạt và có thể tạo ra các rãnh chữ V.

Môi trường mà PCB sẽ được sử dụng phải được xem xét. Đối với thiết bị điều khiển điện tử trong lĩnh vực y tế, PCB mỏng đảm bảo giảm căng thẳng. Các tấm ván quá mỏng – và do đó quá dẻo – dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt hơn. Chúng có thể bị uốn cong và tạo thành một góc không mong muốn trong các bước hàn linh kiện.

Kiểm soát trở kháng: độ dày bảng ngụ ý độ dày môi trường điện môi, trong trường hợp này là FR-4, là yếu tố tạo điều kiện thuận lợi cho việc kiểm soát trở kháng. Khi trở kháng là một yếu tố quan trọng thì độ dày của tấm ván là tiêu chí xác định cần được tính đến.

Kết nối: loại đầu nối được sử dụng cho mạch in cũng xác định độ dày FR-4.

Tại sao chọn FR4?

Chi phí phải chăng của FR4 khiến chúng trở thành lựa chọn tiêu chuẩn để sản xuất loạt PCB nhỏ hoặc để tạo nguyên mẫu điện tử.

Tuy nhiên, FR4 không lý tưởng cho các mạch in tần số cao. Tương tự, nếu bạn muốn chế tạo PCB của mình thành các sản phẩm không dễ dàng cho phép sử dụng các thành phần và ít phù hợp với PCB linh hoạt, bạn nên ưu tiên vật liệu khác: polyimide/polyamide.

Các loại FR-4 khác nhau có sẵn từ Proto-Electronics

Tiêu chuẩn FR4

Gia đình FR4 SHENGYI S1000H
Độ dày từ 0,2 đến 3,2 mm.
FR4 VENTEC gia đình VT 481
Độ dày từ 0,2 đến 3,2 mm.
Gia đình FR4 SHENGYI S1000-2
Độ dày từ 0,6 đến 3,2 mm.
FR4 Dòng VENTEC VT 47
Độ dày từ 0,6 đến 3,2 mm.
Gia đình FR4 SHENGYI S1600
Độ dày tiêu chuẩn 1,6 mm.
FR4 Dòng VENTEC VT 42C
Độ dày tiêu chuẩn 1,6 mm.
Vật liệu này là kính epoxy không có đồng, được thiết kế để sử dụng trong tấm cách nhiệt, khuôn mẫu, giá đỡ bảng, v.v. Chúng được sản xuất bằng bản vẽ cơ khí kiểu Gerber hoặc tệp DXF.
Độ dày từ 0,3 đến 5 mm.