PCB-materiaal Fr4 Substraat PCB-printplaat Productieservice
Zoals u weet, speelt de printplaat een cruciale rol in elektronische producten, dus u moet nadenken over hoe u het juiste materiaal kiest bij uw PCB-productie . JHYPCB biedt u de laagst mogelijke kosten en de allerbeste in hoogwaardige PCB-fabricage en hoogwaardige PCB-assemblage . Er zijn echter veel verschillende soorten PCB-materialen, zoals FR-4-materiaal , HDI-materiaal, Rogers PCB-materiaal, enzovoort. Over het algemeen gebruiken we het standaard FR-4-materiaal voor de printplaten om de productkosten te verlagen, wat een goede optie is omdat FR-4-materiaal betaalbaar en bruikbaar is voor veel toepassingen. FR-4-materiaal is echter niet het enige type PCB-materiaal; vergelijking met PCB-materiaal, FR-4-materiaal en Rogers-materiaal is essentieel.
Wat is FR4?
FR4 is een norm die is gedefinieerd door de NEMA (National Electrical Manufacturers Association) voor een glasvezelversterkt epoxyharslaminaat. "FR" geeft aan dat het materiaal vlamvertragend is, en de "4" geeft geweven met glasvezel versterkte epoxyhars aan. Enkel- of dubbelzijdige PCB- structuren bestaan uit een FR4-kern en koperlagen aan de boven- en onderkant. Meerlagige printplaten hebben extra prepreg-lagen tussen de middelste kern en de bovenste en onderste koperlagen. De kern bestaat uit een substraat met koperen omhulling, ook wel koper bekleed laminaat (CCL) genoemd . De kern, het laminaat en de prepreg kunnen allemaal FR4 zijn met de koperen platen tussen de signaal- en grondlagen. FR4 is de meest voorkomende materiaalkwaliteit die bestaat uit gefabriceerde printplaten. De eigenschappen en kenmerken van FR-4 of FR4 maken het zeer veelzijdig tegen een betaalbare prijs. Vóór de explosie van meerlagige PCB's waren er veel alternatieve plaatmaterialen voor FR4. Deze omvatten FR2, CEM 1 en CEM 3, die op papier waren gebaseerd. De sterkte van FR4, vooral voor meerlagige printplaten , was echter een belangrijke factor bij het onderscheiden van alternatieven om de industriestandaard te worden. Daarom worden de meeste PCB's gemaakt met FR4 als basismateriaal.
FR4-materialen en kenmerken
De glasovergang (TG) is 115 ° C tot 200 ° C voor de hoge TG's of HiTG's, afhankelijk van de fabricagemethoden en de gebruikte harsen. Een standaard FR-4 PCB heeft een laag FR-4 die is ingeklemd tussen twee dunne lagen gelamineerd koper.
FR-4 maakt gebruik van broom, een zogenaamd halogeen chemisch element dat brandwerend is. Het verving G-10, een andere minder resistente composiet, in de meeste van zijn toepassingen.
FR4 heeft het voordeel dat het een uitstekende weerstand / gewichtsverhouding heeft. Het neemt geen water op, behoudt een hoge mechanische sterkte en heeft een uitstekend isolerend vermogen in droge of vochtige omgevingen.
Voorbeelden van FR-4
- Standaard FR4: zoals de naam aangeeft, is dit de standaard FR-4 met een hittebestendigheid in de orde van 140 ° C tot 150 ° C.
- Hoge TG FR4: dit type FR-4 heeft een hogere glasovergang (TG) van ongeveer 180 ° C.
- Hoge CTI FR4: vergelijkende trackingindex hoger dan 600 volt.
- FR4 zonder gelamineerd koper: ideaal voor isolatieplaten en bordsteunen.
- Verderop in het artikel vindt u meer details over de kenmerken van deze verschillende materialen.
Factoren waarmee u rekening moet houden bij het kiezen van de dikte
- Compatibiliteit met componenten : hoewel FR-4 wordt gebruikt om vele soorten gedrukte schakelingen te produceren, heeft de dikte ervan invloed op de componenten. THT-componenten verschillen bijvoorbeeld van andere componenten en vereisen een dunne printplaat.
- Ruimtebesparend : ruimtebesparing is essentieel bij het ontwerpen van een printplaat, met name voor USB-connectoren en Bluetooth-accessoires. De dunste platen worden gebruikt in configuraties waarbij ruimtebesparing cruciaal is.
- Ontwerp en flexibiliteit : de meeste fabrikanten geven de voorkeur aan dikke platen boven dunne. Bij gebruik van FR-4, als het substraat te dun is, zou het risico lopen te breken als de plaatafmetingen zouden toenemen. Aan de andere kant zijn dikkere platen flexibel en maken ze het mogelijk om V-groeven te maken.
- Er moet rekening worden gehouden met de omgeving in de te gebruiken PCB . Voor een elektronische besturingseenheid op medisch gebied garanderen dunne PCB's minder stress. Te dunne - en dus te flexibele - platen zijn kwetsbaarder voor hitte. Ze kunnen buigen en een ongewenste hoek aannemen tijdens de soldeerstappen van de componenten.
- Impedantiecontrole : de plaatdikte impliceert de diëlektrische omgevingsconsistentie, in dit geval FR-4, die impedantiecontrole vergemakkelijkt. Wanneer impedantie een essentiële factor is, is de plaatdikte een bepalend criterium waarmee rekening moet worden gehouden.
- Verbindingen : het type connector dat voor een printplaat wordt gebruikt, bepaalt ook de dikte van de FR-4.
De verschillende soorten FR-4 verkrijgbaar bij JHYPCB
JHYPCB STANDAARD FR-4 MATERIËLE EIGENSCHAPPEN
- Hoge glasovergangstemperatuur (Tg) (150Tg of 170Tg)
- Hoge ontledingstemperatuur (Td) (> 345º C)
- Lage thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE) ((2,5% -3,8%)
- Diëlektrische constante (@ 1 GHz): 4,25-4,55
- Dissipatiefactor (@ 1 GHz): 0,016
- UL-classificatie (94V-0, CTI = 3 minimum)
- Compatibel met standaard en loodvrije montage.
- Laminaatdikte beschikbaar van 0,005 "tot 0,125"
- Beschikbare pre-preg-diktes (benaderd na lamineren):
- (1080 glasstijl) 0,0022 "
- (2116 glasstijl) 0,0042 "
- (7628 glasstijl) 0,0075 "
Standaard FR4
- FR4 SHENGYI-familie S1000H
- Dikte van 0,2 tot 3,2 mm.
- FR4 VENTEC-familie VT 481
- Dikte van 0,2 tot 3,2 mm.
FR4 Hoge TG- FR4 SHENGYI-familie S1000-2
- Dikte van 0,6 tot 3,2 mm.
- FR4 VENTEC familie VT 47
- Dikte van 0,6 tot 3,2 mm.
FR4 Hoge IRC- FR4 SHENGYI-familie S1600
- Standaard dikte 1,6 mm.
- FR4 VENTEC-familie VT 42C
- Standaard dikte 1,6 mm.
FR4 zonder koper- Dit materiaal is een epoxyglas zonder koper, ontworpen voor gebruik in isolatieplaten, sjablonen, plankdragers, enz. Ze worden vervaardigd met behulp van mechanische tekeningen van het type Gerber of DXF-bestanden.
- Dikte van 0,3 tot 5 mm.
Het verschil tussen FR-4-materiaal en Rogers-materiaal
1. FR-4 materiaal is goedkoper dan Rogers materiaal.
2. In vergelijking met FR-4-materiaal is Rogers-materiaal geweldig bij hoge frequenties.
3. FR-4-materiaal heeft een hoge Df- of dissipatiefactor dan Rogers-materiaal en lijdt meer aan signaalverlies.
4. Wat betreft impedantiestabiliteit heeft Rogers-materiaal een breder bereik van Dk-waarden dan FR-4-materiaal.
5. Voor diëlektrische constante heeft FR-4 een Dk van ongeveer 4,5, wat lager is dan Rogers-materiaal met ongeveer 6,15 tot 11.
6. Bij temperatuurbeheer heeft Rogers-materiaal minder variatie in vergelijking met FR-4-materiaal.
Wanneer is FR4 niet het beste materiaal voor uw board?
FR4 is inderdaad in de meeste gevallen een goede standaard- of standaardoptie voor uw plaatmateriaal. Er zijn echter gevallen waarin FR4 niet het beste materiaal is voor uw board, zoals hieronder vermeld.
- Als loodvrij solderen vereist is
Als uw platen in Europa worden gedistribueerd en moeten voldoen aan de richtlijn inzake de beperking van gevaarlijke stoffen (RoHS) of als uw klant loodvrij solderen moet gebruiken, dan wilt u misschien andere materiaalopties onderzoeken. Dit komt door het feit dat reflow-temperaturen voor loodvrije PCBA (loodvrije PCB-assemblage) kunnen oplopen tot 250 ° C, wat aanzienlijk hoger is dan de Tg voor veel versies van FR4.- Als er hoogfrequente signalen worden gebruikt
Bij hoge frequenties zijn FR4-kaarten niet in staat om een constante impedantie te handhaven en kunnen reflecties optreden die de signaalintegriteit negatief beïnvloeden. Dit is een gevolg van de relatief hoge waarde voor dk.- Als het bord tijdens het gebruik wordt blootgesteld aan extreem hoge temperaturen
Het is ook niet aan te raden om FR4 te gebruiken als de printplaat in een omgeving met extreem hoge temperaturen moet werken. Een voorbeeld hiervan is nabij de motorruimte van een ruimtevaartuig.
FR4 is met recht het meest gebruikte materiaal in de PCB-constructie. Borden gemaakt van FR4 zijn sterk, waterbestendig en bieden een goede isolatie tussen koperlagen die interferentie minimaliseert en een goede signaalintegriteit ondersteunt. Bij hoge frequenties en in omgevingen is FR4 echter niet het beste materiaal om voor uw boards te gebruiken. Bij JHYPCB, de marktleider op het gebied van snelle, hoogwaardige PCB-prototypes en kleinschalige productie , zijn we in staat om in elk geval aan uw behoeften op het gebied van plaatmateriaal te voldoen. We zullen met u samenwerken om u te helpen bij het selecteren van de materialen die het beste bij uw ontwerpintentie passen.
En om u op weg te helpen op de beste weg, leveren wij informatie voor uw DFM-checks . Als u klaar bent om uw ontwerp te laten vervaardigen, neem dan contact met ons op via e-mail.
Ms. Megan