L'actualité PCB - Fr4 propriétés et densité des matériaux

Presque tous les appareils électroniques utilisés aujourd'hui sont intégrés dans une carte de circuit imprimé. La contribution des cartes PCB aux performances et aux fonctionnalités des produits électroniques est importante. Ils doivent donc être impeccables. En tant que partie d'une carte de circuit imprimé, le matériau doit tenir compte de divers facteurs. Le matériau choisi pour la fabrication des cartes de circuits imprimés. Parmi eux, le matériau fr4 a acquis un grand attrait dans l'usinage de PCB et est le matériau le plus couramment utilisé pour la fabrication de cartes de circuits imprimés. Dans fr4, fr signifie retardateur de flamme et le chiffre 4 représente la classe qui distingue ce matériau des autres. Fr4 est un mince stratifié de résine époxy renforcée de fibre de verre tressée pour le traitement de PCB. Qu'est - ce qui rend le fr4 si populaire dans le traitement des PCB et quelles sont les propriétés bénéfiques du matériau fr4?

1. Bonne performance électrique

Les propriétés électriques des matériaux de la carte jouent un rôle clé dans l'intégrité du signal et les considérations d'impédance, car elles sont importantes pour la vitesse de propagation des signaux électriques dans le matériau. Le matériau fr4 a une résistance diélectrique élevée, ce qui contribue à ses propriétés d'isolation électrique. La constante diélectrique (DK) de fr4 varie entre 3,8 et 4,8 MHz selon la méthode de tissage des fibres de verre, la résine et l'épaisseur.

2. Non inflammable

Les retardateurs de flamme sont adaptés à divers processus de fabrication et peuvent produire des résultats prévisibles. Le matériau fr4 possède d'excellentes propriétés thermiques, électriques et mécaniques, ce qui en fait le premier choix pour de nombreuses applications électroniques.

3. Hygroscopicité

C'est l'une des caractéristiques importantes du matériau fr4. L'absorption d'humidité du matériau est aussi faible que 0,10% lorsqu'il est immergé dans l'eau. En outre, le matériau fr4 est résistant aux températures élevées et peut résister à une large gamme de températures en plus d'une forte résistance à l'humidité.

4. Coût - efficacité

Le matériau fr4 est un substrat PCB couramment utilisé. En plus de ses propriétés physiques et chimiques stables, il se caractérise par un coût relativement faible. Cela profite à certains fabricants et concepteurs de PCB préoccupés par les coûts.

5. Densité matérielle de fr4:

Le substrat fr - 4 est un système de résine époxy, de sorte que la valeur de TG a longtemps été l'indicateur le plus couramment utilisé pour classer les nuances de substrat fr - 4 et l'un des principaux indicateurs de performance de la spécification IPC - 4101.

6. Température de transition vitreuse Tg

La valeur de Tg d'un système de résine est le point de transition thermique d'un matériau passant d'un état relativement rigide ou "vitreux" à un état déformable ou ramolli. Ce changement thermodynamique est toujours réversible tant que la résine ne se décompose pas. Cela signifie que lorsque le matériau est chauffé de la température ambiante à une température supérieure à la valeur de TG, puis refroidi à une température inférieure à la valeur de TG, il peut revenir à un état rigide avec les mêmes propriétés que précédemment. Cependant, lorsque le matériau est chauffé à une température bien supérieure à sa valeur de TG, il peut provoquer un changement de phase irréversible. Les effets causés par cette température dépendent fortement du type de matériau et de la décomposition thermique de la résine.

En général, plus la TG du substrat est élevée, plus la fiabilité du matériau est élevée. Si ce style utilise un procédé de soudage sans plomb, il est également nécessaire de tenir compte de la température de décomposition thermique (TD) du substrat.

D'autres indicateurs de performance importants comprennent le coefficient de dilatation thermique (CTE), l'absorption d'eau, les caractéristiques d'adhérence des matériaux et les tests de temps de stratification couramment utilisés tels que t260 et t288.

Les matériaux fr4 ont généralement une densité comprise entre 1,9 et 2,2 G / cm3, selon la marque, l'épaisseur et le procédé de fabrication. Les plaques fr4 plus épaisses ont généralement une densité plus élevée, car elles contiennent plus de matériau dans leur structure.

La densité de fr4 a un impact direct sur la conductivité thermique et la résistance mécanique de la carte. Une densité plus élevée signifie généralement une meilleure stabilité thermique, ce qui est particulièrement important pour les composants électroniques à haute densité de puissance. Cependant, une densité excessive peut également augmenter le poids de la carte, ce qui affecte le besoin de conception légère.

Les matériaux fr4 de faible densité ont généralement une densité comprise entre 1,6 et 1,7 g / cm 3, ce qui les rend adaptés aux applications sensibles au poids telles que l'aérospatiale et les équipements portables. Le matériau à faible densité réduit non seulement le poids de la structure globale, mais conserve également de bonnes propriétés électriques dans une certaine mesure.

Effet de la densité du matériau fr4 sur la durée de vie de la conception de la carte

1. Densité matérielle et gestion thermique

La densité du matériau fr4 affecte directement sa conductivité thermique. Les matériaux de densité plus élevée ont tendance à avoir une meilleure stabilité thermique, ce qui signifie que les propriétés de la carte peuvent rester plus longtemps dans un environnement de travail à haute température, réduisant ainsi les contraintes mécaniques causées par la dilatation thermique et prolongeant ainsi la durée de vie de la conception. Inversement, les matériaux fr4 de faible densité peuvent entraîner une surchauffe et une augmentation des contraintes thermiques, ce qui réduit la durée de vie de la carte.

2. Résistance matérielle et résistance mécanique aux chocs

La densité du fr4 est liée à sa résistance mécanique et à sa rigidité. Les matériaux fr4 de densité plus élevée ont généralement une plus grande résistance aux chocs mécaniques, ce qui est particulièrement important dans les applications où les cartes sont exposées à des vibrations ou des chocs fréquents. Si les matériaux ne sont pas assez robustes, les cartes sont plus susceptibles de se fissurer ou de se casser, ce qui affecte les performances électriques et peut avoir un impact négatif sur la durée de vie de la conception.

3. Caractéristiques électriques et stabilité des performances

La densité de fr4 affecte également les caractéristiques électriques telles que la résistance diélectrique et l'isolation. Une densité plus élevée de fr4 offre généralement une excellente isolation électrique, ce qui est particulièrement important pour les applications à haute fréquence et les environnements à haute tension. Dans ces conditions, les matériaux de densité inférieure peuvent provoquer des claquages ou des fuites d'électricité, ce qui affecte les performances globales et la sécurité du circuit.

4. Coût et choix des matériaux

Les matériaux fr4 de densité plus élevée sont également généralement relativement coûteux, mais le choix d'un matériau de densité plus élevée peut être une décision plus rentable et raisonnable pour assurer la stabilité à long terme de la carte. La réduction des coûts des matériaux à court terme peut entraîner une augmentation des pannes et des coûts de maintenance à long terme, qui seront plus élevés que leur valeur.

Un guide important pour choisir le matériau fr4 dans l'usinage de PCB? L'épaisseur du matériau fr4 joue un rôle clé dans le traitement des PCB. Lors du choix du matériau fr4 pour l'usinage de la carte, il existe plusieurs indicateurs importants à prendre en compte, en plus de l'épaisseur du matériau. Choisir un stratifié fr4 haute performance est toujours une bonne habitude lorsque la température de fonctionnement dépasse 150 ° c. Comme indiqué précédemment, ces matériaux offrent une meilleure résistance à la chaleur et un faible taux de dilatation tout en restant fabricables. Considérez un matériau fr4 mince avec des contraintes d'espace pour rendre la fonction de PCB fiable. Ces matériaux légers soutiennent la fabrication de composants de précision pour les connecteurs USB, les accessoires Bluetooth et autres appareils.

Le matériau fr4 mince est largement utilisé dans des applications où l'espace est toujours limité. Ces matériaux sont connus pour offrir une meilleure flexibilité, ils sont donc utilisés pour fabriquer des PCB complexes et minces utilisés dans les industries médicale et automobile. Choisissez un matériau qui a une constante diélectrique uniforme à différentes fréquences. Fr4 s'applique à cela. Évitez d'autres matériaux de PCB minces avec des rainures, car cela peut entraîner un risque élevé de rupture ou d'endommagement de la carte. En raison des mêmes exigences, le fr4 est fabriqué et fourni dans diverses spécifications et configurations. Leurs propriétés physiques et chimiques favorables ont facilité leur popularité. Si vous envisagez de considérer fr4 dans votre prochaine application électronique, il est préférable de consulter les acteurs de l'industrie qui peuvent fournir une assistance technique, y compris le choix des matériaux.