Новости PCB - FR4 Материальные свойства и плотность

Почти все электронные устройства, используемые сегодня, встроены в печатные платы. Вклад платы PCB в производительность и функциональность электронных продуктов очень важен. Поэтому они должны быть безупречными. Как часть печатной платы, материал должен тщательно учитывать различные факторы. Выберите материал для изготовления печатных плат. Среди них материалы FR4 приобрели большую привлекательность в обработке PCB и являются наиболее часто используемым материалом для изготовления печатных плат. В FR4 FR обозначает антипирен, а число 4 - класс, отличающий материал от других материалов. FR4 представляет собой тонкий плетеный стекловолокнистый армированный эпоксидным слоем пластин для обработки PCB. Что делает FR4 настолько популярным при обработке PCB и каковы полезные свойства материала FR4?

1.Хорошие электрические свойства

Электрические свойства материалов платы играют ключевую роль в целостности сигнала и рассмотрении сопротивления, поскольку они важны для скорости распространения электрических сигналов в материале. Материал FR4 обладает высокой диэлектрической прочностью, что способствует его электрическим изоляционным свойствам. В зависимости от метода ткачества из стекловолокна, смолы и толщины диэлектрическая константа FR4 (Dk) изменяется в диапазоне 3,8 - 4,8 МГц.

2. Невоспламеняемость

Антипирены применяются в различных производственных процессах и могут давать предсказуемые результаты. Материалы FR4 обладают отличными тепловыми, электрическими и механическими свойствами, что делает их предпочтительными для многих электронных применений.

3. Влажность

Это одна из основных характеристик материала FR4. При погружении в воду влагопоглощение материала снижается до 0,10%. Кроме того, материал FR4 является высокотемпературным и, помимо сильной влагонепроницаемости, может выдерживать широкий диапазон температур.

4. Эффективность затрат

Материал FR4 является широко используемой базой pcb. В дополнение к стабильным физическим и химическим свойствам, он также имеет характеристики относительно низкой стоимости. Это хорошо для некоторых производителей и дизайнеров PCB, которые обеспокоены стоимостью.

5.Fr4 Плотность материала:

Базовый материал FR - 4 представляет собой систему эпоксидной смолы, поэтому значение Тг уже давно является наиболее часто используемым показателем для классификации базового материала FR - 4 и одним из основных показателей производительности в спецификации IPC - 4101.

6. Температура преобразования стекла в Тг

Значение Тг смоляной системы относится к точке температурного перехода материала из относительно жесткого или « стеклянного» состояния в деформируемое или смягчаемое состояние. Пока смола не разлагается, это термодинамическое изменение всегда обратимо. Это означает, что, когда материал нагревается от комнатной температуры до температуры выше значения Тг, а затем охлаждается ниже значения Тг, он может вернуться в жесткое состояние с теми же свойствами, что и раньше. Однако, когда материал нагревается до температуры, намного превышающей его значение Тг, это может привести к необратимому фазовому переходу. Воздействие этой температуры в значительной степени зависит от типа материала и термического разложения смолы.

Как правило, чем выше Тг основного материала, тем выше надежность материала. Если в этом стиле используется процесс сварки без свинца, необходимо также учитывать температуру термического разложения (Тд) фундамента.

Другие важные показатели производительности включают коэффициент теплового расширения (CTE), скорость всасывания воды, адгезионные свойства материала и часто используемые стратифицированные временные тесты, такие как T260 и T288.

Плотность материала FR4 обычно составляет от 1,9 до 2,2 г / см3 в зависимости от марки, толщины и процесса изготовления. Более толстые пластины FR4 обычно имеют более высокую плотность, потому что в их структуре больше материала.

Плотность FR4 оказывает непосредственное влияние на теплопроводность и механическую прочность плат. Более высокая плотность обычно означает лучшую тепловую стабильность, что особенно важно для электронов с высокой плотностью мощности. Однако чрезмерная плотность также может увеличить вес платы, что влияет на спрос на легкую конструкцию.

Плотность материала с низкой плотностью FR4 обычно составляет от 1,6 до 1,7 г / см3, что делает его пригодным для применения в чувствительных к весу областях, таких как аэрокосмические и портативные устройства. Материалы низкой плотности не только уменьшают вес всей конструкции, но и в определенной степени поддерживают хорошие электрические свойства.

FR4 Влияние плотности материала на срок службы монтажных плат

1. Плотность материалов и термическое управление

Плотность материала FR4 напрямую влияет на его теплопроводность. Материалы с более высокой плотностью, как правило, имеют лучшую термостабильность, а это означает, что производительность платы может сохраняться дольше в высокотемпературной рабочей среде, тем самым уменьшая механические напряжения, вызванные тепловым расширением, тем самым продлевая срок службы конструкции. Напротив, материал FR4 низкой плотности приводит к перегреву и увеличению теплового напряжения, тем самым сокращая срок службы платы.

2. Прочность материалов и механическая ударопрочность

Плотность FR4 зависит от его механической прочности и жесткости. Материалы FR4 с более высокой плотностью обычно имеют большую устойчивость к механическому удару, что особенно важно в тех случаях, когда плата подвергается частым вибрациям или ударам. Если материал недостаточно прочный, монтажная плата с большей вероятностью трескается или ломается, что влияет на электрические свойства и, следовательно, негативно влияет на проектный срок службы.

3. Электрические характеристики и эксплуатационная стабильность

Плотность FR4 также влияет на электрические свойства, такие как диэлектрическая прочность и изоляция. Более плотные FR4 обычно обеспечивают превосходную электрическую изоляцию, что особенно важно для высокочастотных приложений и высоковольтных сред. В этих условиях материал с низкой плотностью может привести к пробою или утечке, влияя на общую производительность и безопасность схемы.

4. Расходы и выбор материалов

Материалы с более высокой плотностью FR4 также, как правило, относительно дороги, но выбор материала с более высокой плотностью может быть более экономичным и разумным решением для обеспечения долгосрочной стабильности платы. Снижение стоимости материалов в краткосрочной перспективе может привести к увеличению затрат на отказ и техническое обслуживание в долгосрочной перспективе, что будет более ценным, чем это.

Важные рекомендации по выбору материала FR4 при обработке PCB. Толщина материала FR4 играет ключевую роль в обработке PCB. При выборе материала FR4 для обработки монтажных плат, помимо толщины материала, необходимо учитывать несколько важных показателей. Когда рабочая температура превышает 150°C, выбор высокопроизводительного слоя FR4 всегда является хорошей привычкой. Как упоминалось ранее, эти материалы обеспечивают лучшую термостойкость и низкую скорость расширения, сохраняя при этом производительность. Рассмотрим тонкий материал FR4 с пространственными ограничениями, чтобы сделать функцию PCB надежной. Эти легкие материалы поддерживают производство точных компонентов USB - разъемов, Bluetooth - аксессуаров и других устройств.

Тонкий материал FR4 широко используется в приложениях, где пространство всегда ограничено. Эти материалы известны тем, что обеспечивают лучшую гибкость, поэтому они используются для производства сложных и тонких ПХБ, используемых в медицине и автомобильной промышленности. Выберите материал с однородной диэлектрической постоянной на разных частотах. Для этого применяется FR4. Избегайте использования других тонких материалов PCB с канавками, поскольку это может привести к высокому риску разрушения или повреждения платы. Из - за тех же требований FR4 производится и поставляется в различных спецификациях и конфигурациях. Их благоприятные физические и химические свойства способствуют их популяризации. Если вы планируете рассмотреть FR4 в предстоящем электронном приложении, лучше проконсультироваться с участниками отрасли, которые могут предоставить техническую помощь, включая выбор материалов.