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Casi todos los dispositivos electrónicos utilizados hoy en día están incrustados en placas de circuito impreso. La contribución de las placas de circuito impreso al rendimiento y la función de los productos electrónicos es muy importante. Por lo tanto, deben ser perfectos. Como parte de la placa de circuito impreso, el material debe considerar cuidadosamente varios factores. Elija el material utilizado para fabricar placas de circuito impreso. Entre ellos, el material fr4 ha ganado un gran atractivo en el procesamiento de PCB y es el material más utilizado para fabricar placas de circuito impreso. En fr4, FR representa retardante de llama y el número 4 representa el nivel que distingue este material del ResTo. Fr4 es un laminado de resina epoxi reforzada con fibra de vidrio tejida delgada para el procesamiento de pcb. ¿¿ qué hace que fr4 sea tan popular en el procesamiento de PCB y cuáles son las características beneficiosas de los materiales fr4?
1. buen rendimiento eléctrico
Las propiedades eléctricas de los materiales de la placa de circuito juegan un papel clave en la consideración de la integridad de la señal y la resistencia, ya que son importantes para la velocidad a la que las señales eléctricas se propagan en el material. El material fr4 tiene una alta resistencia dieléctrica, lo que ayuda a sus propiedades de aislamiento eléctrico. Según el método de tejido de fibra de vidrio, la resina y el grosor, la constante dieléctrica (dk) de fr4 cambia en un rango de 3,8 - 4,8 mhz.
2. no inflamable
Los retardantes de llama son adecuados para varios procesos de fabricación y pueden producir resultados predecibles. Los materiales fr4 tienen excelentes propiedades térmicas, eléctricas y mecánicas, lo que los convierte en la primera opción para muchas aplicaciones electrónicas.
3. absorción de humedad
Esta es una de las características importantes del material fr4. Cuando se sumerge en agua, la tasa de absorción de humedad del material es tan baja como 0,10%. Además, el material fr4 es resistente a altas temperaturas y, además de ser muy resistente a la humedad, también puede soportar un amplio rango de temperatura.
4. rentabilidad
El material fr4 es un sustrato de PC de uso común. Además de sus propiedades físicas y químicas estables, también tiene las características de un costo relativamente bajo. Esto beneficia a algunos fabricantes y diseñadores de PCB preocupados por los costos.
5. densidad de materiales fr4:
El sustrato FR - 4 es un sistema de resina epoxi, por lo que el valor Tg ha sido durante mucho tiempo el indicador más utilizado para clasificar el nivel del sustrato FR - 4 y uno de los principales indicadores de rendimiento en la especificación IPC - 4101.
6. temperatura de transición vítrea Tg
El valor Tg del sistema de resina se refiere al punto de Transición de temperatura en el que el material cambia de una rigidez relativa o un "estado de vidrio" a un Estado deformable o suavizado. Mientras la resina no se descomponga, este cambio termodinámico siempre es reversible. Esto significa que cuando el material se calienta desde la temperatura ambiente a una temperatura superior al valor de Tg y luego se enfría por debajo del valor de tg, puede volver a un Estado rígido con las mismas propiedades que antes. Sin embargo, cuando el material se calienta a una temperatura muy superior a su valor tg, puede provocar una transición de fase irreversible. El impacto de esta temperatura depende en gran medida del tipo de material y de la descomposición térmica de la resina.
En términos generales, cuanto mayor sea el Tg del sustrato, mayor será la fiabilidad del material. Si el estilo adopta un proceso de soldadura sin plomo, también es necesario considerar la temperatura de descomposición térmica (td) del sustrato.
Otros indicadores de rendimiento importantes incluyen el coeficiente de expansión térmica (cte), la absorción de agua, las características de adhesión del material y las pruebas comunes de tiempo de estratificación, como t260 y t288.
La densidad del material fr4 suele oscilar entre 1,9 y 2,2 G / cm3, dependiendo de la marca, el grosor y el proceso de fabricación. Las placas fr4 más gruesas suelen tener una mayor densidad porque su estructura contiene más material.
La densidad de fr4 tiene un impacto directo en la conductividad térmica y la resistencia mecánica de la placa de circuito. Una mayor densidad suele significar una mejor estabilidad térmica, lo que es particularmente importante para los componentes electrónicos de alta densidad de potencia. Sin embargo, una densidad excesiva también puede aumentar el peso de la placa de circuito, afectando así la demanda de diseños ligeros.
La densidad de los materiales fr4 de baja densidad suele oscilar entre 1,6 y 1,7 g / cm3, por lo que son adecuados para aplicaciones sensibles al peso, como aeroespacial y dispositivos portátiles. Los materiales de baja densidad no solo reducen el peso de la estructura general, sino que también mantienen buenas propiedades eléctricas hasta cierto punto.
La influencia de la densidad del material fr4 en la vida útil del diseño de la placa de circuito
1. densidad de materiales y Manejo térmico
La densidad del material fr4 afecta directamente su conductividad térmica. Los materiales de mayor densidad tienden a tener una mejor estabilidad térmica, lo que significa que las propiedades de la placa de circuito se pueden mantener durante más tiempo en un ambiente de trabajo de alta temperatura, lo que reduce el estrés mecánico causado por la expansión térmica y, por lo tanto, prolonga la vida útil del diseño. Por el contrario, el material fr4 de baja densidad puede causar sobrecalentamiento y aumento de la tensión térmica, reduciendo así la vida útil de la placa de circuito.
2. Resistencia del material y resistencia mecánica al impacto
La densidad de fr4 está relacionada con su resistencia mecánica y rigidez. Los materiales fr4 de mayor densidad suelen tener una mayor resistencia al impacto mecánico, lo que es particularmente importante en aplicaciones en las que las placas de circuito están expuestas a vibraciones o choques frecuentes. Si el material no es lo suficientemente fuerte, es más probable que la placa de circuito se agriete o se rompa, afectando el rendimiento eléctrico y, por lo tanto, afectando negativamente la vida útil del diseño.
3. características eléctricas y estabilidad del rendimiento
La densidad de fr4 también puede afectar las propiedades eléctricas como la resistencia dieléctrica y el aislamiento. Los fr4 de mayor densidad suelen proporcionar un excelente aislamiento eléctrico, que es particularmente importante para aplicaciones de alta frecuencia y entornos de alta tensión. En estas condiciones, los materiales de baja densidad pueden causar rupturas o fugas eléctricas, afectando el rendimiento general y la seguridad del circuito.
4. costos y selección de materiales
Los materiales fr4 de mayor densidad suelen ser relativamente caros, pero la elección de materiales de mayor densidad puede ser una decisión más económica y razonable para garantizar la estabilidad a largo plazo de la placa de circuito. La reducción del costo de los materiales a corto plazo puede conducir a un aumento de los costos de falla y mantenimiento a largo plazo, lo que será más valioso que su valor.
¿¿ una guía importante para la selección de materiales fr4 en el procesamiento de pcb? El grosor del material fr4 juega un papel clave en el procesamiento de pcb. Al elegir el material fr4 para el procesamiento de placas de circuito, además del grosor del material, hay varios indicadores importantes que deben tenerse en cuenta. Cuando la temperatura de trabajo supera los 150 ° c, siempre es un buen hábito elegir laminados fr4 de alto rendimiento. Como se mencionó anteriormente, estos materiales proporcionan una mejor resistencia al calor y una baja tasa de expansión manteniendo la manufacturabilidad. Se considera un material fr4 delgado con limitaciones de espacio para que la función del PCB sea confiable. Estos materiales ligeros admiten la fabricación de conectores usb, accesorios Bluetooth y componentes de precisión para otros dispositivos.
El material fr4 delgado es ampliamente utilizado en aplicaciones donde el espacio siempre es limitado. Estos materiales son conocidos por ofrecer una mayor flexibilidad, por lo que se utilizan para fabricar complejos y delgados PCB utilizados en la industria médica y automotriz. Se selecciona un material con constante dieléctrica uniforme a diferentes frecuencias. Fr4 se aplica a esto. Evite usar otros materiales de PCB delgados con ranuras, ya que esto puede causar un alto riesgo de rotura o daño en la placa de circuito. Debido a los mismos requisitos, el fr4 se fabrica y proporciona con diversas especificaciones y configuraciones. Sus propiedades físicas y químicas favorables han contribuido a su popularización. Si planea considerar fr4 en las próximas aplicaciones electrónicas, es mejor consultar a los participantes del sector que puedan proporcionar asistencia técnica, incluida la selección de materiales.
