Materiale del PCB FR4

FR4 è un materiale dielettrico molto utilizzato per la produzione di PCB. FS Technology è il miglior produttore di PCB FR-4 in Cina; se il vostro progetto ha bisogno di utilizzarlo, contattateci per ottenere un'offerta.

Elenco dei PCB FR-4

Che cos'è il PCB FR4

Esistono diversi tipi di PCB utilizzati nell'ingegneria industriale ed elettronica. Ogni tipo di circuito stampato ha le sue caratteristiche e aree di applicazione corrispondenti. L'FR4 è un nuovo tipo di materiale per circuiti stampati e i circuiti stampati creati con questo materiale sono chiamati FR-4 PCB. Nei circuiti stampati convenzionali, il materiale di supporto è costituito da resine epossidiche rinforzate con vetro. L'FR4 è costituito da fibra di vetro ricoperta da strati laminati di resina epossidica. La fibra di vetro viene utilizzata per offrire la struttura solida del materiale. I materiali utilizzati per le schede FR4 sono conformi agli standard UL94V-0.

In genere, un esperto qualificato assemblaggio di PCB chiavi in mano L'azienda può creare schede utilizzando diversi tipi di materiali di substrato. Prendendo come esempio la FS Technology, oltre a produrre PCB FR4 bordopossiamo produrre anche PCB in alluminio, PCB rogers, ecc. I circuiti stampati che produciamo possono essere realizzati con strutture monostrato, doppio strato e multistrato. 

Alto TG FR4

Si tratta di una categoria polimerizzata di PCB FR4, utilizzata per progetti e applicazioni che richiedono temperature elevate. FR4 si riferisce al grado di materiale epossidico di vetro. Tg è l'abbreviazione della temperatura di transizione del vetro. Questo tipo di PCB FR4 è considerato la migliore opzione per la saldatura senza piombo e per assicurare la scheda da condizioni di temperatura variabili. Le sue applicazioni più comuni sono i dispositivi dei sistemi di comunicazione e i veicoli automobilistici. 

FR4 senza alogeni

Il termine "senza alogeni" significa che il substrato non utilizza gli elementi della tavola periodica bromo, iodio e cloro. Sebbene i materiali ritardanti di fiamma contenenti alogeni producano una grande quantità di gas tossici e dannosi per il corpo umano dopo la combustione, molti produttori li utilizzano ancora nelle apparecchiature elettroniche a causa della loro buona capacità di ritardare la fiamma. Per evitare che gli elementi alogeni causino danni all'uomo e alla natura, FS Tech utilizza fosforo e fosforo azoto al posto degli elementi alogeni. Questi materiali hanno anche buone caratteristiche per la saldatura senza piombo. La temperatura di transizione vetrosa di questo substrato è di circa 150°C e la temperatura di decomposizione di 330°C. Il substrato privo di alogeni viene utilizzato per dispositivi che creano fumi pericolosi quando vengono bruciati, come gli strumenti tecnici. È comunemente utilizzato nei sistemi di comunicazione mobile e nei progetti correlati.  

Caratteristiche del PCB FR4

Proprietà del materiale FR4 PCB

La temperatura del PCB FR4

Come tutti sanno, il valore TG è un indicatore per misurare la resistenza al calore della scheda PCB. Valori TG più alti rappresentano valori di temperatura più elevati e viceversa. Il circuito stampato FR4 è creato attraverso l'uso di numerosi strati di fibra di vetro rinforzati con laminazione epossidica. La temperatura massima di esercizio della scheda PCB FR4 è di 130 gradi, il che ridefinisce la temperatura nominale del PCB. Se pensate che finché la temperatura è inferiore a 130°C le sue caratteristiche non cambieranno, vi sbagliate. Infatti, anche se la temperatura non raggiunge il valore nominale, le caratteristiche fisiche della scheda cambieranno comunque. Questo perché sulla scheda PCBA sono presenti troppi tipi di componenti elettronici e non è possibile tenere conto della temperatura nominale di tutti i componenti, per cui FS Technology raccomanda di non superare i 100°C, anche se si utilizza un materiale FR-4 con una temperatura nominale elevata. Poiché le proprietà elettriche e meccaniche dei circuiti stampati sono influenzate da temperature elevate e TG, le schede PCBA FR-4 sono ampiamente utilizzate nell'industria. Pertanto, FS Technologies raccomanda di considerare sempre i valori di temperatura quando si utilizza l'FR4 in qualsiasi circuito.

Spessore del PCB FR4

Lo spessore del PCb Fr-4 è di circa 0,2-3,2 mm.

Conduttività termica del PCB FR4

I materiali FR4 sono considerati scarsi conduttori termici. La conducibilità termica dell'FR4 è di 0,3W/(m-K), mentre quella del rame è di 385W/(m-K).W/(m-K)e l'intervallo generale è di 10~45W/(m-K). Il coefficiente termico dei materiali metallici è il più elevato.

Alcuni fattori influenzano la conduttività termica del PCB FR4

  • Vias
  • Tracce di rame nei PCB
  • Strati interni
 

I vias sono fori creati sulla superficie del PCB che aiutano a dissipare il calore. Il principio è quello di diffondere il calore attraverso i componenti alla superficie dell'intero PCB praticando dei fori sulla scheda nuda, per poi trasferire il calore all'ambiente esterno attraverso la convezione e la radiazione. FS Tech ritiene che questo sia un modo per trattare i sintomi ma non la causa principale. Se si utilizzano solo i vias come misura di dissipazione del calore, un numero ridotto di vias non può risolvere realmente il problema, ma quando il numero di vias raggiunge un certo valore, il beneficio si riduce notevolmente. Infatti, il calore non scompare dal nulla, ma si raccoglie nella posizione del vias, causando un riscaldamento non uniforme dell'intero circuito.

Le tracce contribuiscono anche a una buona conduttività termica. Se le tracce sono completamente collegate, il calore può essere dissipato facilmente. Per il calore elevato, le tracce di dissipazione devono essere complete.

Gli strati interni aiutano anche a dissipare il calore della scheda. Se gli strati sono più grandi, la conducibilità termica si riduce.

Densità del PCB FR4

Il valore di densità del circuito stampato FR4 è di 1,850 g/cm3.

Il materiale FR4 ha una bassa igroscopicità

Il materiale FR4 ha la caratteristica di assorbire una minore quantità d'acqua. Il suo tasso di assorbimento dell'acqua è pari a circa lo 0,10%, un valore molto basso per le applicazioni marine.

Il materiale FR4 resiste alle radiazioni

Le schede FR4 sono utilizzate soprattutto nei sistemi di comunicazione. Presentano caratteristiche di resistenza alle radiazioni termiche. Sono quindi utilizzate per le applicazioni in cui si eliminano le radiazioni elevate

Proprietà meccaniche del PCB FR4

  • Queste tavole hanno un valore elevato per la resistenza agli urti
  • I fattori di dissipazione dell'FR4 sono inferiori, il che lo rende efficace sulle schede.
  • Queste schede hanno una struttura stabile, in grado di sopportare vibrazioni e urti.
  • È dotato di caratteristiche di minore portata di freddo
  • Queste tavole hanno un elevato valore di resistenza alla trazione
  • Ha la capacità di resistere alle radiazioni che possono danneggiare le schede.
  • La sua rigidità dielettrica è maggiore di quella utilizzata per ottenere una buona conduttività.
  • La temperatura di transizione vetrosa è di circa (150Tg o 170Tg).

Confronto tra il PCB fr4 e altri tipi

Vantaggi dell'FR-4

I materiali FR comprendono le lastre per circuiti stampati FR1, FR2, FR3 e FR4. Questo articolo si limita a fare un semplice confronto.

  • Utilizza un materiale in resina epossidica rinforzata con fibra di vetro diverso dagli altri circuiti stampati. È meno costoso degli adesivi epossidici FR3 e delle resine fenoliche FR2.
  • L'FR 4 può produrre schede monostrato, schede doppio strato e schede multistrato. FR1, FR2 e FR3 non sono disponibili per la produzione di pannelli multistrato.
  • Resistenza alle alte temperature, può lavorare in circuiti con temperature superiori a 130 gradi Celsius
  • FR1, FR2 e FR3 non sono disponibili per la produzione di pannelli multistrato.

Rogers VS fr4

  • Rogers è migliore dell'FR4 in termini di capacità di gestione della temperatura
  • In termini di segnale, l'FR4 è più incline alla perdita di segnale rispetto al Roger
  • I materiali FR hanno valori di fattore di dissipazione maggiori.
  • Nel caso della gestione dell'impedenza, la costante dielettrica del roger è diversa
  • Fr4 è più economico di Roger
  • L'FR4 ha un valore di costante dielettrica inferiore a quello dell'FR4. Rogers PCB

PCB in alluminio VS FR4

  • PCB in alluminio ha un migliore coefficiente di dissipazione del calore rispetto all'FR4
  • I PCB in alluminio vengono scelti per la creazione di schede di dimensioni maggiori grazie alla loro buona resistenza meccanica e alla capacità di gestire un maggior numero di componenti PCB.
  • L'alluminio ha proprietà che proteggono i componenti dei circuiti dalle radiazioni elettromagnetiche.
  • L'alluminio viene utilizzato per i LED e l'FR4 per gli HDI.

PCB ceramico VS FR4

  • La conducibilità termica dell'FR-4 è inferiore a quella della ceramica. I PCB ceramici in ossido di alluminio, nitruro di alluminio o carburo di silicio hanno tutti una conduttività termica superiore a quella dell'FR-4.
  • I PCB FR4 non dissipano facilmente il calore, quindi necessitano di vias, strati metallici ed elementi di raffreddamento per spostare il calore, mentre non sono utilizzati per i PCB in ceramica.

Come progettare il PCB FR4

I passaggi necessari per la creazione di una piastra per PCB FR4 sono spiegati di seguito

  • Taglio dei materiali
  • Rivestimento a film secco
  • Ispezione AOI effettuata
  • Isolamento
  • Ispezione a raggi X
  • Creazione di buchi sulla lavagna
  • Galvanotecnica
  • Incisione
  • Applicazioni serigrafiche
  • Produzione di schede
  • Finiture di superficie
  • Processo di fresatura
  • Test elettrico per la ricerca del guasto
  • Test di controllo qualità
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