Hvað er FR4 efni?

Hvað er FR4 efni?

Val á rétt PCB-efni er afkritískt fyrir afköst, áreiðanleika og kostnað raflaforritsins þíns. FR4 PCB-efni er algengusti undirlagið í prentplötu iðrunni. Í þessum yfirsýnilega leiðbeiningum skulum við skoða af hverju FR4 er staðallinn, lykileiginleika, kosti og takmörkunum, ráð fyrir val á réttu FR4 efni, og hvernig það berst við önnur PCB efni.

Hvað er FR4?

FR4 stendur fyrir Flame Retardant 4 , glössefni-forsárgerð epóxílímínat. Þessi samsett uppbygging gefur FR4 frábæra vélarhöfn, góða raflastraun og nauðsynlega eldsneytivernd, sem gerir það að sjálfgefinu vali við framleiðslu prentplötu.

Skilgreining á FR4: Meira en bara nafn

FR4 stendur fyrir " Flame Retardant 4 ", og vísur til sérstakrar flokkunar glöss-forsárgerðar epóxílímínats efni sem notað er sem grunnur fyrir prentaðar rakningarplötu (PCB). „FR“ bendir til eldsneytihæfni þess, sem er mikilvægt fyrir rafræna öryggisákvæði, en „4“ er tilgreining á milli ýmsarra eldsneytihæfra efna (eins og FR1, FR2, FR3 og FR5).

FR4 er hannað úr vefnum glösfitu sem er fest með hárri epóxýhiti-eyðanotkun . Þessi samsetning býr til rafskipti sterkt, rafeldsneytt og eldsneytihæft efni – sem gerir það að ágætum grunnefni fyrir fjölbreytt Notkun á PCB , frá einlagalögnum próftölum til flókinnar marglaga hárhraða hönnun.

Helstu atriði:

• FR: Eldtrautnar, nauðsynleg fyrir öryggi
• 4: Gefur til kynna samsetningu af glertrefja-forsigruðu epóxí

Eiginleikar FR4-efnis

• Eldtrautnun: Sjálfslösendi, kemur í veg fyrir eldsvoða.
• Rafmagnsinsulating: Hár varnarmótstand, insulerar PCB-rásir.
• Vélræn styrkleiki: Varanlegt, léttvægt og átakshörð.
• Dielektríska fasti (Dk): 4,2–4,8 (mismunast eftir framleiðenda og þykkt); hefur áhrif á stöðugleika og merkjagæði.
• Tapaþáttur (Df): Venjulega 0,02; hefir áhrif á merkjatap, sérstaklega við RF tíðni.
• Feuktörfu: Minna en 0,2 %; varðveitir eiginleika í rakaskilyrðum.
• Gleryfirheitnitæpir (Tg): Venjulega 135–180°C.

Eiginleikaberaðan eftir framleiðenda

Tegundir FR4 PCB efni

• Venjulegt FR4: Fyrir almenn notkun (TG 135–150°C).
• Há-TG FR4: Getur unnið hærri hitastig (allt að 180°C); hugsað fyrir blyfsóldrun og ökutæki.
• Hár CTI FR4: Hár samanburðarlegur eykingarvísir; betri varnir gegn rafeykingum.
• FR4 án koparplóða: Notað til innstöðu, óleiðanlegar forritanir.

Ávinningar FR4 í prentplötuformum

• Ábúningur: Ítarlegt fyrir próttímaprófa, lítil og miðlungs framleiðslurunur.
• Léttur en sterkur: Frábær styrkur-til-þyngdarhlutfall.
• Lág vatnsgeislun: Traust í hurðum eða umhverfum með mikla raka.
• Góð innstöðu: Viðheldur rásarafmagnun og stefjuintegritet.

Gallar og takmarkanir FR4 prentplötu

• Ekki fyrir hár hita: Hámarkshitaþol (~TG) er ~180°C; ekki hentugt fyrir loftfar eða harða rafeindaviðbúnað.
• Blyfrelsi soldrun: Er erfitt að standa á > 250°C án hitaslys.
• Takmarkanir við hátt tíðni: Breytileg Dk og hærri Df geta haft áhrif á hraða rafrásir, RF og bylgjuovnabrautir.
• Vandamál við framleiðslu: Hætta á vefjaulyktun, sprungum, blekkingu og lögunarlauðningu ef ekki er unnið rétt.

FR4 vs Aðrar FR einkunnir

FR4 PCB notkun

• Neytendatækni: Sjónvarp, föst, heimilisvörur.
• Iðnaðarstýringar: Sjálfvirknun, mælitæk.
• Ljósmyndun: PCB fyrir LED röð.
• Rafhlaðar ökutækja: Staðalmodúlar.
• Forskoðun: Af kostnaðs- og vinnsluástæðum.

IMS vs FR4: IMS (Insulated Metal Substrate) prentplötur nota metallbasi til varmavistunar, á meðan FR4 er best fyrir merkjagæði og almennan notkun.

Hvernig FR4 er notað í framleiðslu prentplötu

• Nákvæmur grunnviðmiðunarpunktur: Kjarnefni milli kóperlags í einni/tveimur/marglaga prentplötum.
• Kóperlagssetning: Lög af kóperfoley eru fest við FR4 og etruð til að mynda rása mynstur.

Hvernig á að velja rétta FR4 þykkt

• Þunnur FR4 (0,2–0,6 mm): Smá, léttvæg, sveigjanleg rásaflöt.
• Venjulegur FR4 (1,0–1,6 mm): Flestar neytenda- og iðnaðarplötur (PCB).
• Þykkrari FR4 (allt að 3,2 mm): Aflraunir, tengi, há álag vegna vélfræði.

Þættir til að taka í yfirvág:

• Stærðar- og þyngdarmörk
• Hæð af gerð
• Rafræn mótkomulag
• Nauðsynleg sveigjanleiki eða stífleiki

Ábendingar um val á réttum FR4 efni

• Passa TG-gildi við hámarkshita við leðrun.
• Tryggðu samræmdan Dk fyrir hönnun með viðkvæmni fyrir merki.
• Hugleidið High CTI eða High TG gerðir fyrir háa tíðni eða spennu.
• Veldu gerðir með lágan afdrátt á raki fyrir notkun í rakri eða utanhúss umhverfi.

FR4 PCB kostnaðarþættir

• Kostnaður á fermetra tommu: Mismunandi eftir þykkt, efni med copper, TG gerð, pöntunarfjölda og yfirborðsmeðhöndlun.
• Stórpöntun: Lægri kostnaður fyrir einingu við hærri magn.

Iðnustandardar: IPC-A-600 og FR4

IPC-A-600 setur gæðastöðla fyrir FR4 PCB efni, sem felur í sér:

• Tólið á vefja ásýnd
• Leyfðar ásýndir og undirliggjandi skilyrði
• Mörk fyrir meislun, rifun og afglumun til áreiðanleika PCB

Af hverju ættirðu að læra um FR4 PCB efni?

HVort sem þú ert hönnunarverkfræðingur eða ákvarðanataki í innkaupum á rafmagnsvörum, hjálpar þekking á FR4 eiginleikum efnis við:

• Að velja bestu PCB grunnefni fyrir fjárhagskjörið og tæknileg kröfur þínar.
• Tryggja langtímavirkni PCB-trúnað og vörusöfueðli.
• Koma í veg fyrir vandamál varðandi merki tap , impedanssamsvörun , eða örgu hömlur í lokið vörum.
• Leita sér í gegnum samræmi við iðnustandarda, eins og UL, IPC og RoHS

Líkamsfræði FR4 efnis

Skulum skipta niður því hvað gerir FR4-efni svo áhrifamikil og fjölhætt:

• Glerplasta (Vefið Efni): Þessi kjarna gefur áhrifamikla þverkvæmi styrkur , mælastöðugleika og stífleika, sem tryggir að PCB haldi formi sínu jafnvel undir álagi, vibráció eða hitasvöngum.
• Epóxíharðefni (Límefni/Matrix): Epóxíharðefnið er „límið“ sem umlykur glerplastann og skilar frábæru rafmagnsveislun og áhrifamikilli efnaþolvi. Hitastig þverstæðu glasmyndunartemperatúr (Tg) ákvarðar hámarksreksturshita.

Samtals mynda þessar innihaldsefni undirlag með frábær raunvirkni, lágur afdráttur á raki og sterkt eldheldni .

Bygging FR4 PCB efni

*Athugið: Koparfolía og lóðplata eru hluti af heildinni PCB framleiðsluferli , ekki FR4 plötuna sjálfa, en þau virka náið saman við eiginleika FR4.

Lykileiginleikar FR4

• Eldvarnandi: Uppfyllir UL94-V0, slökkvist sjálfsvirkt innan 10 sekúndna eftir aflýsing á elda.
• Hár dielektriskur styrkur : Tryggir raufmilli milli koparleidara.
• Þverkvæmi styrkur : Frábær víddastöðugleiki og varnir gegn bogningi.
• Vatnsviðstandur: Lág vatnsgeislun (<0,2 %); afköst eru ekki verulega minni vegna raka.
• Gleryfirheitnitæpir (Tg): Virkjar frá 130°C (staðlað) allt upp í 200°C (High-TG FR4).
• Þjálfanlegur: Býður upp á eitt besta verðunar- og afkostahlutföllin í iðjunni.

Flýtifyndatöflur: FR4 í smáatriðum

FR4 í framleiðslu rafmagnsborða

FR4 PCB undirlagsplata er lykilhluti ekki aðeins fyrir neytendavörur en einnig fyrir iðnaðar-, bíla-, her- og geimsvæðisbörutækni PCB . Jafnvægi eiginleika frumefnisins gerir kleift að sameina í gegnum-borin hlutar, kanttengi, lodmaskaforrit, marglaga PCB byggingar , og fleiri.

Tilvitnun: „Án nýjungarinnar í eldsöðullýsendri glertegund með epóxílífu eins og FR4 væru traust og aðgengi nútímara raftækni einfaldlega ekki möguleg.“ — Eldri efnafræðingur, alþjóðlegur framleiðandi á prentaðum tengiborðum

Hvernig á að ákvarða FR4-þykkt fyrir hönnun prentaðra tengiborða

Af hverju mikilvæg er þykkt FR4

FR4 PCB þykkt áhrifar beint á ýmsar atriði varðandi áreiðanleika og virkni PCB:

• Heildarstöðugleiki merkis : Þykkari eða þynkri undirlög geta áhrif á stjórnaða ónæmi og vídd rásar, sem er sérstaklega mikilvægt í hönnun hár tíðni og RF-kringlulaga
• Þverkvæmi styrkur : Þykkari FR4 gefur betri vélarstöðugleika til að styðja erfitt búnaði, tengi og standa við beygingu eða vibratión
• Plássnýting : Tæki eins og snjallsíma, föt með tækni og læknisbúnaður gætu krafist þynkra PCB fyrir samfelldan formfactor
• Hitastjórnun : Þykkari borð geta dreift hita á skilvirkan hátt í aflsrökum, en gætu einnig fallegt hita ef ekki er rétt Hannað
• Kostnaður þykkari plötuþjörf krefst yfirleitt meira efnis og getur verið dýrari til framleiðslu og vinnslu í gegnum bórborð, skipulagningu og löggun.

Algengar FR4 þykktarvalkostir

Þó að sérsniðnar þykktir séu mögulegar, hjálpa staðlaðar stærðir til að flýta ferlinum PCB framleiðsluferli og tryggja samhæfni við algengar montun- og hönnunarvenjur. Hér er fljótlegt tilvísun:

Áhugaverður staðreynd: Algengustu iðnustandardsþjöðul á FR4 PCB er 1,6 mm (0,063 tommur) —fullkominn blanda af varanleika, framleiðslumöguleika og samhæfni fyrir flest hlutaprófíl og kanttengla.

Hvernig á að velja rétta FR4-þjöðul fyrir PCB

Lykilmálin við val á FR4-þjöðul

Hér eru mikilvægustu þættirnir til ummatunar þegar ákveðið er um FR4 efniþjöðul fyrir prentaðra rafmagnsborðshönnun:

1. Notkun og umhverfi í lokanotkun

• Fjölvirk tæki og margvirkt IoT búnaður krefjast oft ótrúlega þunns PCB (0,2-0,8 mm) til að veita léttvægi og lágt rými.
• PCB fyrir bíla, iðnaðarstýringu og herforces/loftfar njóta ávinningar af þykkri FR4 (1,6 mm og meira) til aukinnar þverkvæmi styrkur og viðnærni gegn skjálftum, skemmdum og umhverfisskemmdum.
• Háttíðni og RF raflögmálaborð geta krafist nákvæmra laguppbygginga og sérsniðinna þykktar til stjórnunar á innbrautarspennu.

2. Rafmagnsframmistaða: Stöðugleiki undirstöðu og innbrautarspenna

• Fjarlægðin milli laga (ákveðin með kjarna- og fyriblandaþykkt) hefur beina áhrif á útbreiðslu merkja, impedanssamsvörun , og heildarstöðugleiki merkis .
• Háhraða hönnun notar reikniforrit til að reikna nákvæma sporbreidd og millibil – ferli þar sem breyting á FR4-þykkt, jafnvel í litlum mæli, getur fært ólíkra markmið.

3. Hlutaprófíll og festing

• Háir, gegnum-got hlutir eða kanttengilar krefjast þykkari undirlags til trausts vélarlegs festingar.
• SMT (yfirborðsmonteruð tækni) plötu, sérstaklega þeirra með fínu pítsi, er hægt oft að nota þynnri PCB plötur til nákvæmrar samsetningar.

4. Þermíska og vélarfræðileg álag

• Rafmagns PCB og plötur sem eru utsendar hröðum hitabreytingum gætu krafist aukinnar þykktar til betri hitamælingarstuðuls afköst og dreifing.
• Þörf er á sveigjanleika fyrir ákveðin tengi og hreyfanleg hluta (sem í sveigjanlegum-stífum PCB), en stífleiki er mikilvægur fyrir þunga-berjandi eða hreyfanleg forrit.

5. Tillögnum varðandi framleiðslu og samsetningu

• Háttsemi framleiðanda og verkfæri geta takmörkuð valkosti; ekki allar PCB-verksmiðjur styðja sérsniðna þykkt eða mjög þunna undirlög.

Flýtivísir: FR4-þykkt og notkunarsvæði

Ávinningar af notkun á FR4 sem efni fyrir prentplötu

Að velja rétta undirlag er grunnurinn undir hvaða vélræna prentplötu (PCB) sem er, og FR4-efni fR4 stendur fram yfir öll hin efni sem iðrustaðallinn notaði af afar góðum ástæðum. Hvort sem þú ert að smíða einfalt neytendavara, marglaga stýrikerfi fyrir iðnavélar eða næstu uppfinninguna á IoT-sviðinu, býður FR4 upp á eiginleika sem tryggja samsvörun við strangar rafrænar, hitastandar- og vélaraforkröfur – á verði sem bæði stórir framleiðendur og litlir sérframleiðendur geta átt sér.

Í smámynd: Lykilágæði FR4 efni fyrir prentplötu

Notkun á FR4 PCB

Töflu um notkun FR4 PCB

Af hverju er Rogers betra en FR4 efni?

Þegar hannað er prentaðar rafmagnsborð (PCB) af háriðjunar gæðum er val á undirlagið efni mikilvægt. Rogers og FR4 eru tvö algengustu PCB-efnin – en hvenær veldur maður val á Rogers og af hverju er oft teljað að Rogers sé betra en FR4, sérstaklega fyrir framfarandi forrit?

Lykilmunur milli Rogers og FR4 PCB-efna

Helstu ástæður fyrir því að Rogers sé betra en FR4

1. Uppáhalds afgerandi á háum tíðni Rogers PCB hafa mikið lægra og stöðugri dielektrísku stuðul, sem tryggir lágmarks taps og aðdráttarreka – jafnvel við háar tíðnisvið. Þetta er algjörlega nauðsynlegt fyrir forrit eins og RF, hitareykur, 5G og geimsvæði.

2. Lægri tapp í tökum (lág tapstuðull) Takk fyrir lágan tapsþætti leyfa Rogers plötur hreinari og hraðvirkari sendingu merkja. FR4, hins vegar, hefur í meira lagi að sanna að draga inn í sig fleiri merki, sem leiðir til meira taps – sérstaklega eftir sem tíðnin eykst.

3. Frábær hitastjórnun Efni frá Rogers standa hærri hitastig og bjóða betri hitastöðugleika en FR4, sem gerir þau trúveruleg fyrir erfiðar umhverfi (t.d. bílaradar, samskipti gegnum geimstöðvar).

4. Samræmd rafrásareiginleikar Rogers veitir jafnvæga í lagahlutum í öllum hlutum, sem er afkritíkt í nákvæmum hönnunum. Rafrásareiginleikar FR4 geta breyst eftir hitastigi og tíðni.

Hvenær ætti að nota Rogers í stað FR4?

• RF, bylgjusvið og millimetra bylgja PCB
• Háhraða rafrásir (gagnamiðlun, fjarskipti, loftfar)
• Nýjustu bílaradarar og skynjarar
• Allar forritanir þar sem rafrásarheild og lág tap á undirbendingu eru forgangsröðuð

Hvenær er FR4 samt gott val?

• Neysluvörur og almenn borð með jafnvældis hraðakröfur
• Notkun við lága kostnað án strangra staðla fyrir háttíðni