Notizie PCB - fr4 proprietà e densità dei materiali?

Quasi tutti i dispositivi elettronici utilizzati oggi sono incorporati con circuiti stampati. Il contributo dei circuiti stampati PCB alle prestazioni e alle funzioni dei prodotti elettronici è molto importante. Quindi, devono essere impeccabili. Come parte del circuito stampato, i materiali devono essere accuratamente basati su vari fattori. Scegliere il materiale utilizzato per produrre il circuito stampato. Tra loro, il materiale FR4 ha guadagnato grande attrazione nell'elaborazione del PCB ed è il materiale più popolare utilizzato per fabbricare i circuiti stampati. In FR4, FR sta per ritardante di fiamma e il numero 4 rappresenta il grado che distingue il materiale da altri materiali. FR4 è un sottile laminato in resina epossidica rinforzata con fibra di vetro intrecciata per l'elaborazione del PCB. Cosa rende FR4 così popolare nell'elaborazione del PCB e quali sono le proprietà benefiche dei materiali FR4?

1.Good prestazione elettrica

Le proprietà elettriche dei materiali dei circuiti stampati svolgono un ruolo chiave nelle considerazioni di integrità del segnale e impedenza perché sono importanti per la velocità dei segnali elettrici che si propagano attraverso il materiale. Il materiale FR4 ha alta resistenza dielettrica, che contribuisce alle sue proprietà di isolamento elettrico. A seconda del metodo di tessitura della fibra di vetro, della resina e dello spessore, la costante dielettrica (Dk) di FR4 varia all'interno della gamma di 3,8-4,8 MHz.

2.Non infiammabile

I ritardanti di fiamma sono adatti a vari processi di produzione e possono produrre risultati prevedibili. Il materiale FR4 ha eccellenti proprietà termiche, elettriche e meccaniche, che lo rendono la prima scelta per molte applicazioni elettroniche.

3.Igroscopicità

Questa è una delle caratteristiche importanti del materiale FR4. Quando immerso in acqua, il materiale ha un basso tasso di assorbimento di umidità di 0,10%. Inoltre, il materiale FR4 ha resistenza alle alte temperature, oltre alla forte resistenza all'umidità, può anche resistere a un ampio intervallo di temperatura.

4.Efficacia in termini di costi

Il materiale FR4 è un substrato comunemente usato del PWB. Oltre alle proprietà fisiche e chimiche stabili, ha anche caratteristiche di costo relativamente basse. Ciò avvantaggia alcuni produttori e progettisti di PCB che sono preoccupati per i costi.

5.Fr4 densità materiale:

I substrati FR-4 sono sistemi di resina epossidica, quindi il valore Tg è stato a lungo l'indicatore più comune utilizzato per classificare i gradi di substrato FR-4 ed è uno degli indicatori di prestazione primari nella specifica IPC-4101.

6.Temperatura di transizione del vetro Tg

Il valore Tg di un sistema di resina si riferisce al punto di transizione della temperatura in cui il materiale passa da uno stato relativamente rigido o "vetroso" a uno stato deformabile o ammorbidito. Questo cambiamento termodinamico è sempre reversibile finché la resina non si decompone. Ciò significa che quando un materiale viene riscaldato dalla temperatura ambiente ad una temperatura superiore al valore Tg e poi raffreddato al di sotto del valore Tg, può essere cambiato di nuovo a uno stato rigido con le stesse proprietà di prima. Tuttavia, quando un materiale viene riscaldato ad una temperatura molto superiore al suo valore Tg, può verificarsi un cambiamento irreversibile di fase. Gli effetti causati da tali temperature dipendono fortemente dal tipo di materiale e dalla decomposizione termica della resina.

In generale, un Tg più alto del materiale di base significa una maggiore affidabilità del materiale. Se lo stile utilizza un processo di saldatura senza piombo, anche la temperatura di decomposizione termica (Td) del materiale di base deve essere considerata.

Altri importanti indicatori di prestazione includono il coefficiente di espansione termica (CTE), l'assorbimento dell'acqua, le caratteristiche di adesione del materiale e i test di tempo di delaminazione comunemente usati come T260 e T288.

La densità dei materiali FR4 varia solitamente da 1,9 a 2,2 g/cm3, a seconda della marca, dello spessore e del processo di fabbricazione. I pannelli FR4 più spessi hanno tipicamente una densità maggiore a causa del fatto che contengono più materiale nella loro struttura.

La densità di FR4 ha un impatto diretto sulla conducibilità termica e la resistenza meccanica della scheda. Una densità più elevata di solito significa una migliore stabilità termica, che è particolarmente importante per i componenti elettronici ad alta densità di potenza. Tuttavia, troppa densità può anche aumentare il peso della tavola, compromettendo la necessità di design leggeri.

I materiali FR4 a bassa densità hanno tipicamente densità nell'intervallo da 1,6 a 1,7 g/cm3, rendendoli adatti per applicazioni sensibili al peso come i dispositivi aerospaziali e portatili. I materiali a bassa densità non solo riducono il peso della struttura complessiva, ma mantengono anche buone proprietà elettriche in una certa misura.

Impatto della densità del materiale FR4 sulla progettazione del bordo

1.Material Density and Thermal Management

La densità dei materiali FR4 influisce direttamente sulla loro conducibilità termica. I materiali ad alta densità tendono ad avere una migliore stabilità termica, il che significa che le prestazioni della scheda sono mantenute per un periodo di tempo più lungo in ambienti operativi ad alta temperatura, riducendo le sollecitazioni meccaniche causate dall'espansione termica e allungando così la vita di progettazione. Al contrario, i materiali FR4 a bassa densità possono portare al surriscaldamento e all'aumento dello stress termico, che a sua volta accorcia la vita della scheda.

2. Resistenza materiale e resistenza meccanica agli urti

La densità di FR4 si riferisce alla sua resistenza meccanica e rigidità. I materiali FR4 ad alta densità hanno tipicamente una maggiore resistenza agli urti meccanici, che è particolarmente importante nelle applicazioni in cui la scheda è esposta a vibrazioni o urti frequenti. Se il materiale non è abbastanza forte, è più probabile che la scheda si incrini o si rompa, influenzando le proprietà elettriche e quindi influenzando negativamente la vita di progettazione.

3.Caratteristiche elettriche e stabilità delle prestazioni

La densità di FR4 influisce anche sulle caratteristiche elettriche come la resistenza dielettrica e l'isolamento. FR4 ad alta densità fornisce tipicamente un isolamento elettrico superiore, che è particolarmente importante per le applicazioni ad alta frequenza e gli ambienti ad alta tensione. In queste condizioni, materiali a densità inferiore possono causare guasti o perdite di corrente, influenzando le prestazioni generali e la sicurezza del circuito.

4. Costo e selezione dei materiali

I materiali FR4 a densità maggiore sono generalmente anche relativamente costosi, ma la scelta di un materiale a densità maggiore può essere la decisione economicamente più sensata quando si tratta di garantire la stabilità a lungo termine della scheda. Ridurre i costi dei materiali a breve termine può comportare un aumento dei costi di guasto e manutenzione a lungo termine, il che sarebbe più costoso di quanto valga.

Linee guida importanti per la selezione dei materiali FR4 nella lavorazione del PCB? Lo spessore del materiale FR4 svolge un ruolo chiave nell'elaborazione del PCB. Oltre allo spessore del materiale, ci sono diversi indicatori importanti da considerare quando si selezionano i materiali FR4 per l'elaborazione del circuito stampato. Quando la temperatura di esercizio supera 150Â ° C, è sempre una buona abitudine scegliere laminati FR4 ad alte prestazioni. Come accennato in precedenza, questi materiali forniscono una migliore resistenza al calore e bassi tassi di espansione pur mantenendo manufacturability. Considera materiali FR4 sottili con vincoli di spazio per rendere il PCB funzionalmente affidabile. Questi materiali leggeri supportano componenti di precisione per fare connettori USB, accessori Bluetooth e altri dispositivi.

I materiali sottili FR4 sono ampiamente utilizzati in applicazioni dove lo spazio è sempre limitato. Questi materiali sono noti per fornire una migliore flessibilità, quindi sono utilizzati per costruire PCB complessi e sottili utilizzati nelle industrie mediche e automobilistiche. Scegliere un materiale con costante dielettrica uniforme a frequenze diverse. FR4 è adatto a questo. Evitare di utilizzare altri materiali PCB sottili con scanalature, in quanto ciò può causare un alto rischio di rottura o danni al circuito stampato. A causa degli stessi requisiti, FR4 è prodotto e disponibile in varie specifiche e configurazioni. Le loro proprietà fisiche e chimiche vantaggiose hanno favorito la loro popolarità. Se avete intenzione di prendere in considerazione FR4 nelle prossime applicazioni elettroniche, è sempre una buona prassi consultare i partecipanti del settore che possono fornire assistenza tecnica inclusa la selezione dei materiali.