Tin tức về PCB - fr4 tài sản vật liệu và mật độ

Hầu như tất cả các thiết bị điện tử được sử dụng ngày nay đều được nhúng trong bảng mạch in. Sự đóng góp của bảng mạch PCB cho hiệu suất và chức năng của các sản phẩm điện tử là rất quan trọng. Do đó, chúng phải hoàn hảo và không tì vết. Là một phần của bảng mạch in, vật liệu phải xem xét cẩn thận các yếu tố khác nhau. Chọn vật liệu được sử dụng để sản xuất bảng mạch in. Trong số đó, vật liệu FR4 đã đạt được sức hấp dẫn lớn trong chế biến PCB và là vật liệu được sử dụng phổ biến nhất để sản xuất bảng mạch in. Trong FR4, FR là viết tắt của chất chống cháy và số 4 đại diện cho lớp phân biệt vật liệu này với các vật liệu khác. FR4 là một tấm nhựa epoxy gia cố sợi thủy tinh mỏng để xử lý PCB. Điều gì làm cho FR4 rất phổ biến trong gia công PCB và các đặc tính có lợi của vật liệu FR4 là gì?

1. Hiệu suất điện tốt

Tính chất điện của vật liệu bảng mạch đóng một vai trò quan trọng trong việc xem xét tính toàn vẹn tín hiệu và trở kháng vì chúng quan trọng đối với tốc độ tín hiệu điện đi qua vật liệu. Vật liệu FR4 có độ bền điện môi cao, góp phần vào tính chất cách điện của nó. Hằng số điện môi (Dk) của FR4 thay đổi trong khoảng 3,8-4,8 MHz tùy thuộc vào phương pháp dệt sợi thủy tinh, nhựa và độ dày.

2. Không cháy

Chất chống cháy phù hợp với các quy trình sản xuất khác nhau và có thể tạo ra kết quả có thể dự đoán được. Vật liệu FR4 có đặc tính nhiệt, điện và cơ học tuyệt vời làm cho nó trở thành lựa chọn hàng đầu cho nhiều ứng dụng điện tử.

3. Hấp thụ độ ẩm

Đây là một trong những đặc tính quan trọng của vật liệu FR4. Khi ngâm trong nước, độ hút ẩm của vật liệu thấp tới 0,10%. Ngoài ra, vật liệu FR4 có khả năng chịu nhiệt độ cao và có thể chịu được phạm vi nhiệt độ rộng ngoài khả năng chống ẩm cao.

4. Chi phí hiệu quả

Vật liệu FR4 là một chất nền pcb thường được sử dụng. Ngoài các tính chất vật lý và hóa học ổn định, nó cũng có các tính năng chi phí tương đối thấp. Điều này có lợi cho một số nhà sản xuất PCB và nhà thiết kế lo lắng về chi phí.

5. Mật độ vật liệu Fr4:

Chất nền FR-4 là hệ thống epoxy, vì vậy giá trị Tg từ lâu đã là chỉ số phổ biến nhất được sử dụng để phân loại các lớp chất nền FR-4 và là một trong những chỉ số hiệu suất chính trong thông số kỹ thuật IPC-4101.

6. Nhiệt độ chuyển đổi thủy tinh Tg

Giá trị Tg của hệ thống nhựa đề cập đến điểm chuyển đổi nhiệt độ trong đó vật liệu chuyển từ trạng thái tương đối cứng hoặc "thủy tinh" sang trạng thái biến dạng hoặc mềm. Sự thay đổi nhiệt động học này luôn có thể đảo ngược miễn là nhựa không bị phân hủy. Điều này có nghĩa là khi vật liệu được làm nóng từ nhiệt độ phòng đến nhiệt độ cao hơn giá trị Tg và sau đó nguội xuống dưới giá trị Tg, nó có thể trở lại trạng thái cứng với các tính chất tương tự như trước đây. Tuy nhiên, sự thay đổi pha không thể đảo ngược có thể xảy ra khi vật liệu được làm nóng đến nhiệt độ cao hơn nhiều so với giá trị Tg của nó. Ảnh hưởng của nhiệt độ này phụ thuộc rất nhiều vào loại vật liệu và sự phân hủy nhiệt của nhựa.

Nói chung, Tg của chất nền cao hơn có nghĩa là độ tin cậy của vật liệu cao hơn. Nếu phong cách sử dụng quá trình hàn không chì, nhiệt độ phân hủy nhiệt (Td) của chất nền cũng cần được xem xét.

Các chỉ số hiệu suất quan trọng khác bao gồm hệ số giãn nở nhiệt (CTE), độ hấp thụ nước, đặc tính bám dính vật liệu và các bài kiểm tra thời gian phân tầng thường được sử dụng như T260 và T288.

Mật độ của vật liệu FR4 thường dao động từ 1,9 đến 2,2 g/cm3, tùy thuộc vào thương hiệu, độ dày và quy trình sản xuất. Các tấm FR4 dày hơn thường có mật độ cao hơn vì cấu trúc của chúng chứa nhiều vật liệu hơn.

Mật độ của FR4 có ảnh hưởng trực tiếp đến độ dẫn nhiệt và độ bền cơ học của bảng mạch. Mật độ cao hơn thường có nghĩa là ổn định nhiệt tốt hơn, điều này đặc biệt quan trọng đối với các linh kiện điện tử mật độ cao. Tuy nhiên, mật độ quá mức cũng có thể làm tăng trọng lượng của bảng, do đó ảnh hưởng đến nhu cầu thiết kế nhẹ.

Mật độ của vật liệu FR4 mật độ thấp thường dao động từ 1,6 đến 1,7 g/cm3, làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng nhạy cảm với trọng lượng, chẳng hạn như hàng không vũ trụ và thiết bị di động. Vật liệu mật độ thấp không chỉ làm giảm trọng lượng của cấu trúc tổng thể mà còn duy trì tính chất điện tốt ở một mức độ nào đó.

Ảnh hưởng của mật độ vật liệu FR4 đến tuổi thọ thiết kế bảng mạch

1. Mật độ vật liệu và quản lý nhiệt

Mật độ của vật liệu FR4 ảnh hưởng trực tiếp đến độ dẫn nhiệt của nó. Các vật liệu có mật độ cao hơn có xu hướng ổn định nhiệt tốt hơn, có nghĩa là hiệu suất của bảng mạch có thể được duy trì lâu hơn trong môi trường làm việc nhiệt độ cao, do đó giảm căng thẳng cơ học do giãn nở nhiệt và do đó kéo dài tuổi thọ thiết kế. Ngược lại, vật liệu FR4 mật độ thấp có thể dẫn đến quá nhiệt và tăng ứng suất nhiệt, làm giảm tuổi thọ của bảng.

2. Độ bền vật liệu và khả năng chống va đập cơ học

Mật độ của FR4 có liên quan đến độ bền cơ học và độ cứng của nó. Vật liệu FR4 mật độ cao hơn thường có khả năng chống sốc cơ học cao hơn, điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng mà bảng tiếp xúc với rung động hoặc sốc thường xuyên. Nếu vật liệu không đủ mạnh, bảng mạch có nhiều khả năng bị nứt hoặc vỡ, ảnh hưởng đến hiệu suất điện và do đó ảnh hưởng tiêu cực đến tuổi thọ thiết kế.

3. Tính năng điện và hiệu suất ổn định

Mật độ của FR4 cũng có thể ảnh hưởng đến các đặc tính điện như độ bền điện môi và cách nhiệt. Mật độ FR4 cao hơn thường cung cấp cách ly điện tuyệt vời, đặc biệt quan trọng đối với các ứng dụng tần số cao và môi trường áp suất cao. Trong những điều kiện này, vật liệu mật độ thấp hơn có thể gây ra sự cố hoặc rò rỉ điện, ảnh hưởng đến hiệu suất và an toàn tổng thể của mạch.

4. Chi phí và lựa chọn vật liệu

Vật liệu FR4 mật độ cao hơn cũng thường tương đối đắt tiền, nhưng chọn vật liệu mật độ cao hơn có thể là một quyết định kinh tế và hợp lý hơn để đảm bảo sự ổn định lâu dài của bảng. Giảm chi phí vật liệu trong ngắn hạn có thể dẫn đến tăng chi phí bảo trì và thất bại trong dài hạn, điều này sẽ cao hơn giá trị của nó.

Hướng dẫn quan trọng để chọn vật liệu FR4 trong gia công PCB? Độ dày vật liệu FR4 đóng một vai trò quan trọng trong quá trình xử lý PCB. Khi chọn vật liệu FR4 để xử lý bảng mạch, có một số chỉ số quan trọng cần xem xét ngoài độ dày vật liệu. Nó luôn luôn là một thói quen tốt để chọn một tấm laminate FR4 hiệu suất cao khi nhiệt độ hoạt động vượt quá 150 ° C. Như đã đề cập trước đó, các vật liệu này cung cấp khả năng chịu nhiệt tốt hơn và tốc độ giãn nở thấp trong khi vẫn duy trì khả năng sản xuất. Xem xét vật liệu FR4 mỏng với giới hạn không gian để làm cho PCB đáng tin cậy. Những vật liệu nhẹ này hỗ trợ sản xuất các thành phần chính xác của đầu nối USB, phụ kiện Bluetooth và các thiết bị khác.

Vật liệu FR4 mỏng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng nơi không gian luôn bị hạn chế. Những vật liệu này được biết đến để cung cấp tính linh hoạt tốt hơn, vì vậy chúng được sử dụng để sản xuất PCB phức tạp và mỏng được sử dụng trong ngành y tế và ô tô. Chọn một vật liệu có hằng số điện môi đồng nhất ở các tần số khác nhau. FR4 phù hợp với điều này. Tránh các vật liệu PCB mỏng khác có rãnh vì điều này có thể dẫn đến nguy cơ cao bị hỏng hoặc hư hỏng bảng mạch. Do các yêu cầu tương tự, FR4 được sản xuất và cung cấp trong các thông số kỹ thuật và cấu hình khác nhau. Tính chất vật lý và hóa học thuận lợi của chúng đã thúc đẩy sự phổ biến của chúng. Nếu bạn có kế hoạch xem xét FR4 cho các ứng dụng điện tử sắp tới, tốt nhất là nên tham khảo ý kiến của những người tham gia trong ngành có thể cung cấp hỗ trợ kỹ thuật, bao gồm cả lựa chọn vật liệu.