FR-4 sem verður að vera þekkt fyrir PCB prentun

1. FR4 blað, einnig skrifað sem FR4, er bæði nafn og staðlað stig

  Lífræna undirlagsefnið sem notað er til framleiðslu PCB samanstendur af þremur hlutum: plastefni, styrkingarefni og leiðandi koparþynnu.

  FR-4, eins og nafnið, á við um notkun á glertrefjadúk sem styrkingarefni við framleiðslu á prentuðum hringrásum og plastefniskerfið er almennt orð fyrir epoxý plastefni lagskipt blöð. FR-4 er bara almennt hugtak fyrir tegund af málmplötu. Glertrefjaklúturinn er glertrefja úr rafeindagráðu sem er ofið í þunnt, klútlíkt efni. Glertrefjar gera það að verkum að FR-4 hefur nauðsynlegan burðarstöðugleika. Þessi trefjaglerklút er umkringdur og bundinn af epoxýplastefni með logavarnarefnum. Kvoða gefur efni stífleika og aðra eðliseiginleika.

  FR-4 forskriftin er þróuð af NEMA (Electrical Manufacturers Association of America) og almennt notuð flokkun PCB NEMA undirlagsflokka er sýnd í töflunni hér að neðan

  FR í NEMA flokkunarstaðlinum táknar logavarnarefni eða eldþolið, sem er einnig þekkt sem brunaeinkunn. Þess vegna eru FR flokkaðar plötur allar logavarnarplötur og talan "4" aðgreinir efnið frá öðrum efnum af sömu einkunn. 4 gefur til kynna að plastefnið sé epoxý plastefni, styrkingarefnið er trefjaglerdúkur og brunastigið er UL94 V-0. Logavarnarefni FR-1, FR-2 og FR-3 er UL 94V-1, og kvoða og styrkingarefni sem notuð eru eru einnig mismunandi.

  Á fimmta áratugnum voru pappírsfenól koparhúðaðar undirlag kynntar og mikið notaðar í rafbúnað eins og útvarp og sjónvörp. Hins vegar hafði þetta efni litla rafeinangrun og var ekki logavarnarefni. Á þeim tíma voru mörg brunaslys af völdum rafmagnsbilunar í sjónvarpi í Bandaríkjunum, þannig að NEMA skipti mismunandi PCB undirlagsflokkum út frá rafmagnsöryggissjónarmiðum, aðallega byggt á eldfimi, háhitastöðugleika, rakaupptöku og öðrum vísbendingum um hringrásina. borð undirlag, en tilgreindi ekki rafeiginleika undirlagsins, svo sem rafstuðul, tapsnerti og aðrar vísbendingar.

  FR-4 er aðeins eitt stig í NEMA undirlagsflokkuninni, sem táknar aðeins efnisflokkinn, ekki tiltekið efni. Algengt vandamál er að FR-4 er oft ruglað saman við tiltekið rafmagn, eins og FR-4 efnið í hermihugbúnaðinum okkar, sem hefur sjálfgefinn rafstuðul fasta 4.2 og taphornssnertil upp á 0.02. Hins vegar eru margar miðlungs til lítið tapsplötur einnig FR-4 efni.

2. Af hverju er FR4 venjulegt borð í PCB verksmiðjum

  Fyrstu mikið notaðu PCB plöturnar voru pappírsfenól koparhúðaðar undirlag, svo sem XPC og XXXPC, sem voru tiltölulega ódýr en ekki logavarnarefni. Eftir brunaslysin af völdum rafrásabilunar á áttunda áratugnum fór aðal rafbúnaðurinn að nota logavarnarefni. Notkun á pappírsfenól koparhúðuðum hvarfefnum FR-1970 og FR-1 með logavarnarefni fór smám saman fram úr ólogavarnarefni XPC og XXXPC hvarfefni.

  Á níunda áratugnum fóru margmiðlunartæki að verða vinsæl, svo sem vasadiskó og BPM. PCB byrjaði að þróast í átt að smæðingu og háþéttni og notkun fjöllaga PCB varð æ algengari, sem leiddi til þróunar PCB hvarfefna.

  Þrátt fyrir að undirlag pappírs eins og XPC og FR-1 sé ódýrara en epoxý trefjaglerefni undirlag FR-4, þá eru þau ekki eins góð og FR-4 hvað varðar rakaupptöku, hitaþol og vélrænan styrk. Í árdaga var pappírs undirlag venjulega notað fyrir verðviðkvæmar neysluvörur, en FR-4 var oftar notað fyrir iðnaðarvörur.

  En þar sem neytendatæki færast í átt að smærri, léttari og þynnri stærðum eykst notkun FR-4 spjalda einnig. Með víðtækri notkun PCB með staðlaðri þykkt á bilinu 1.6 mm til 0.8 mm, hefur vélrænni styrkur og rakaþol pappírs undirlags orðið vandamál. Að auki hentar pappírsundirlag ekki til framleiðslu á fjöllaga borðum og með þróun smæðingar búnaðar eykst þéttleiki PCB raflagna og markaðshlutdeild fjöllaga borða eykst einnig. Þess vegna, þrátt fyrir tiltölulega háan kostnað við FR-4 spjöld, eru neytendavörur enn að færast smám saman í átt að FR-4 spjöldum.

  Önnur mikilvæg ástæða fyrir því að PCB sniðmátsverksmiðjur velja víða FR-4 í stað þess að nota ódýrara pappírsundirlag er að pappírsundirlag hentar ekki fyrir borunarferli, aðeins fyrir gataferli, á meðan FR-4 er mjög auðvelt í vinnslu.

  Með stöðugri aukningu á framleiðslugetu fyrir efni eins og epoxý plastefni og trefjaplastefni, er núverandi staðlaða FR-4 undirlagið nú þegar ódýrt efni með framúrskarandi vélrænni eiginleika og vinnslugetu, sem gerir það mjög vinsælt meðal alþjóðlegra framleiðenda rafeindavara með litlum tilkostnaði. .

3. Frammistöðuvísar af ENGINN

  FR-4 undirlag er epoxý plastefni kerfi, svo Tg gildi hefur lengi verið algengasta vísirinn sem notaður er til að flokka FR-4 undirlagsflokka og er einnig einn af helstu frammistöðuvísunum í IPC-4101 forskriftinni.

Glerskiptihitastig Tg

  Tg gildi plastefniskerfis vísar til hitabreytingarpunktsins þar sem efni breytist úr tiltölulega stífu eða „gleri“ ástandi yfir í auðvelt aflögunarhæft eða mýkt ástand. Svo lengi sem plastefnið brotnar ekki niður er þessi varmafræðilega breyting alltaf afturkræf. Þetta þýðir að þegar efnið er hitað úr stofuhita í hærra hitastig en Tg gildið, og síðan kælt niður fyrir Tg gildið, getur það farið aftur í stíft ástand með sömu eiginleika og áður. Hins vegar, þegar efnið er hitað að miklu hærra hitastigi en Tg gildi þess, getur það leitt til óafturkræfra fasabreytinga. Áhrif þessa hitastigs eru nátengd gerð efnisins og einnig varma niðurbroti plastefnisins.

  Almennt talað, því hærra sem Tg undirlagsins er, því meiri er áreiðanleiki efnisins. Ef blýlaust suðuferlið er notað er einnig nauðsynlegt að huga að varma niðurbrotshitastigi (Td) undirlagsins.

  Aðrir mikilvægir frammistöðuvísar eru meðal annars varmaþenslustuðull (CTE), vatnsgleypni, viðloðunareiginleikar efna og almennt notuð aflögunartímapróf, svo sem T260 og T288 próf.

4. Fjölbreytni af FR4 blað

  Hver er sérstakur munur á efnum í þessum flokki, með því að nota trefjaplastdúk sem styrkingarefni, epoxýplastefni sem plastefniskerfi og FR-4 sem grunnefni með logavarnarefni UL 94V-0?

Deilið miðað við Tg gildi

  Augljósasti munurinn á FR-4 efnum er Tg gildið. Samkvæmt Tg hitastigi er FR-4 blöðum almennt skipt í lág Tg, miðlungs Tg og há Tg blöð.

  Í greininni er FR-4 með Tg um 135 ℃ venjulega flokkað sem lágt Tg lak; Taktu FR-4 með Tg við um 150 ℃ sem miðlungs Tg disk; 

Flokkaðu FR-4 með um það bil 170 ℃ Tg sem háa Tg plötu.

  Ef það eru margir pressunartímar, mörg PCB lög (yfir 14 lög), hátt suðuhitastig (≥ 230 ℃), hátt vinnuhitastig (yfir 100 ℃) eða mikið suðuhitaálag (eins og bylgjulóðun) við PCB vinnslu, hátt Tg plötur ætti að velja.

Skipt eftir tapi

Venjuleg tapplata (Df ≥ 0.02)

Miðlungs tap plata (0.01

Lágt tapsblað (0.005

Ofurlítið tapblað (Df ＜ 0.005)