Materiał PCB Substrate Fr4 PCB Board Manufacturing Service
Jak wiesz, płytka drukowana odgrywa istotną rolę w produktach elektronicznych, dlatego musisz zastanowić się, jak wybrać odpowiedni materiał do produkcji PCB . JHYPCB może zaoferować najniższe możliwe koszty i najlepsze w produkcji wysokiej jakości PCB i wysokiej jakości montażu PCB . Istnieje jednak wiele różnych rodzajów materiałów PCB, takich jak materiał FR-4, materiał HDI, materiał Rogers PCB i tak dalej. Ogólnie rzecz biorąc, używamy standardowego materiału FR-4 na płytki drukowane, aby obniżyć koszty produktu, co jest dobrą opcją, ponieważ materiał FR-4 jest przystępny cenowo i przydatny w wielu zastosowaniach. Jednak materiał FR-4 nie jest jedynym rodzajem materiału PCB; w porównaniu z materiałem PCB, materiał FR-4 i materiał Rogers są niezbędne.
Co to jest FR4?
FR4 to standard zdefiniowany przez NEMA (National Electrical Manufacturers Association) dla laminatu z żywicy epoksydowej wzmocnionej włóknem szklanym. „FR” wskazuje, że materiał jest ognioodporny, a „4” oznacza tkaną żywicę epoksydową wzmocnioną włóknem szklanym. Jednostronne lub dwustronne struktury PCB składają się z rdzenia FR4 oraz górnej i dolnej warstwy miedzi. Wielowarstwowe płytki PCB mają dodatkowe warstwy prepregu między środkowym rdzeniem a górną i dolną warstwą miedzi. Rdzeń składa się z podłoża pokrytego miedzią, nazywanego również laminatem pokrytym miedzią (CCL) . Rdzeń, laminat i prepreg mogą być wykonane z FR4 z miedzianymi arkuszami między warstwą sygnałową a warstwą uziemienia. FR4 to najpopularniejszy gatunek materiału, na który składają się produkowane płytki drukowane. Właściwości i właściwości FR-4 lub FR4 sprawiają, że jest bardzo wszechstronny w przystępnej cenie. Przed wybuchem wielowarstwowych obwodów drukowanych istniało wiele materiałów alternatywnych do FR4. Obejmowały one FR2, CEM 1 i CEM 3, które były na papierze. Jednak wytrzymałość FR4, szczególnie w przypadku wielowarstwowych płytek PCB , była istotnym czynnikiem w odróżnieniu go od alternatyw, aby stać się standardem branżowym. Dlatego większość PCB jest wykonana przy użyciu FR4 jako materiału bazowego.
Materiały i właściwości FR4
Jego zeszklenie (TG) wynosi od 115 ° C do 200 ° C dla wysokich TG lub HiTG, w zależności od metod produkcji i użytych żywic. Standardowa płytka drukowana FR-4 będzie miała warstwę FR-4 umieszczoną pomiędzy dwiema cienkimi warstwami laminowanej miedzi.
FR-4 wykorzystuje brom, tak zwany halogenowy pierwiastek chemiczny, który jest ognioodporny. W większości zastosowań zastąpił G-10, inny mniej odporny kompozyt.
FR4 ma tę zaletę, że ma doskonały stosunek wytrzymałości do wagi. Nie wchłania wody, zachowuje wysoką wytrzymałość mechaniczną i ma doskonałe właściwości izolacyjne w środowisku suchym lub wilgotnym.
Przykłady FR-4
- Standard FR4: jak wskazuje jego nazwa, jest to standardowy FR-4 o odporności cieplnej rzędu 140 ° C do 150 ° C.
- Wysokie TG FR4: ten typ FR-4 ma wyższy zeszklenie (TG) około 180 ° C.
- Wysoki CTI FR4: Porównawczy wskaźnik śledzenia wyższy niż 600 woltów.
- FR4 bez laminowanej miedzi: idealny do płyt izolacyjnych i wsporników płyt.
- Więcej szczegółów na temat właściwości tych różnych materiałów znajduje się w dalszej części artykułu.
Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze grubości
- Kompatybilność z komponentami : chociaż FR-4 jest używany do produkcji wielu typów obwodów drukowanych, jego grubość wpływa na jego elementy. Na przykład komponenty THT różnią się od innych komponentów i wymagają cienkiej płytki PCB.
- Oszczędność miejsca: oszczędność miejsca jest niezbędna podczas projektowania PCB, szczególnie w przypadku złączy USB i akcesoriów Bluetooth. Najcieńsze płyty są używane w konfiguracjach, w których oszczędność miejsca jest kluczowa.
- Projekt i elastyczność : większość producentów woli grube płyty od cienkich. Używając FR-4, jeśli podłoże jest zbyt cienkie, istnieje ryzyko pęknięcia, jeśli wymiary płyty zostałyby zwiększone. Z drugiej strony grubsze deski są elastyczne i dają możliwość tworzenia V-fug.
- Należy wziąć pod uwagę środowisko w PCB, która będzie używana . W przypadku elektronicznej jednostki sterującej w medycynie cienkie PCB gwarantują mniejsze obciążenie. Płyty, które są zbyt cienkie - a zatem zbyt elastyczne - są bardziej wrażliwe na ciepło. Mogą się wyginać i przyjmować pod niepożądanym kątem podczas lutowania elementów.
- Kontrola impedancji : grubość płyty implikuje spójność środowiska dielektrycznego, w tym przypadku FR-4, co ułatwia kontrolę impedancji. Gdy impedancja jest istotnym czynnikiem, grubość płyty jest decydującym kryterium, które należy wziąć pod uwagę.
- Połączenia : rodzaj złączy zastosowanych w obwodzie drukowanym określa również grubość FR-4.
Różne typy FR-4 dostępne w JHYPCB
WŁAŚCIWOŚCI MATERIAŁU JHYPCB STANDARD FR-4
- Wysoka temperatura zeszklenia (Tg) (150Tg lub 170Tg)
- Wysoka temperatura rozkładu (Td) (> 345 ° C)
- Niski współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE) ((2,5% -3,8%)
- Stała dielektryczna (przy 1 GHz): 4,25-4,55
- Współczynnik rozpraszania (przy 1 GHz): 0,016
- Certyfikat UL (94V-0, CTI = minimum 3)
- Kompatybilny ze standardowym i bezołowiowym montażem.
- Dostępna grubość laminatu od 0,005 "do 0,125"
- Dostępne grubości pre-preg (przybliżone po laminowaniu):
- (Styl szklany 1080) 0,0022 "
- (Styl szklany 2116) 0,0042 "
- (Typ szklany 7628) 0,0075 "
Standardowy FR4
- Rodzina FR4 SHENGYI S1000H
- Grubość od 0,2 do 3,2 mm.
- Rodzina FR4 VENTEC VT 481
- Grubość od 0,2 do 3,2 mm.
FR4 High TG- Rodzina FR4 SHENGYI S1000-2
- Grubość od 0,6 do 3,2 mm.
- Rodzina FR4 VENTEC VT 47
- Grubość od 0,6 do 3,2 mm.
FR4 wysoki IRC- Rodzina FR4 SHENGYI S1600
- Grubość standardowa 1,6 mm.
- Rodzina FR4 VENTEC VT 42C
- Grubość standardowa 1,6 mm.
FR4 bez miedzi- Materiał ten to szkło epoksydowe bez miedzi, przeznaczone do stosowania w płytach izolacyjnych, szablonach, wspornikach do płyt itp. Produkowane są z wykorzystaniem rysunków mechanicznych typu Gerber lub plików DXF.
- Grubość od 0,3 do 5 mm.
Różnica między materiałem FR-4 a materiałem Rogers
1. Materiał FR-4 jest tańszy niż materiał Rogers.
2. W porównaniu do materiału FR-4, materiał Rogers jest świetny przy wysokich częstotliwościach.
3. Materiał FR-4 ma wysoki współczynnik Df lub współczynnik rozpraszania niż materiał Rogers, powodując większe straty sygnału.
4. Jeśli chodzi o stabilność impedancji, materiał Rogers ma szerszy zakres wartości Dk niż materiał FR-4.
5. Dla stałej dielektrycznej FR-4 ma Dk około 4,5, czyli mniej niż materiał Rogersa z około 6,15 do 11.
6. W zarządzaniu temperaturą materiał Rogers ma mniejszą zmienność w porównaniu z materiałem FR-4.
Kiedy FR4 nie jest najlepszym materiałem na Twoją płytę?
FR4 jest rzeczywiście dobrym standardem lub domyślną opcją dla twojego materiału płytowego w większości przypadków. Są jednak przypadki, w których FR4 nie jest najlepszym materiałem na twoją płytę, jak podano poniżej.
- Jeśli wymagane jest lutowanie bezołowiowe
Jeśli Twoje płyty będą rozprowadzane w Europie i muszą być zgodne z dyrektywą o ograniczeniach dotyczących substancji niebezpiecznych (RoHS) lub Twój klient wymaga użycia lutowania bezołowiowego, możesz chcieć zbadać inne opcje materiałów. Wynika to z faktu, że temperatury rozpływu bezołowiowego PCBA (bezołowiowego zespołu PCB) mogą sięgać nawet 250 ° C, co znacznie przekracza Tg dla wielu wersji FR4.- Jeśli używane są sygnały o wysokiej częstotliwości
Przy wysokich częstotliwościach płyty FR4 nie są w stanie utrzymać stałej impedancji i mogą wystąpić odbicia, które negatywnie wpływają na integralność sygnału. Jest to konsekwencją stosunkowo wysokiej wartości dk.- Jeśli płyta będzie narażona podczas pracy na ekstremalnie wysokie temperatury
Nie zaleca się również stosowania FR4, jeśli PCB będzie wymagane do pracy w środowisku o ekstremalnie wysokich temperaturach. Przykładem może być w pobliżu komory silnika pojazdu lotniczego.
FR4 jest słusznie najczęściej używanym materiałem w konstrukcji PCB. Płyty wykonane z FR4 są mocne, wodoodporne i zapewniają dobrą izolację między warstwami miedzi, która minimalizuje zakłócenia i zapewnia dobrą integralność sygnału. Jednak przy wysokich częstotliwościach iw środowisku FR4 nie jest najlepszym materiałem do użycia na twoich płytach. W JHYPCB, liderze w branży szybkich, wysokiej jakości prototypów PCB i produkcji małoseryjnej, jesteśmy w stanie zaspokoić potrzeby w zakresie materiałów płytowych w każdym przypadku. Będziemy współpracować z Tobą, aby pomóc Ci wybrać materiały, które najlepiej spełnią Twoje zamierzenia projektowe.
Aby pomóc Ci rozpocząć najlepszą drogę, dostarczamy informacje potrzebne do kontroli DFM . Jeśli jesteś gotowy, aby wyprodukować swój projekt, spróbuj skontaktować się z nami za pośrednictwem poczty elektronicznej.
Ms. Megan