Las características básicas y las perspectivas de desarrollo del material de PCB FR4.
La resina epoxi de vidrio FR4 es actualmente el sustrato más utilizado en el mercado de PCB. más que 80% del PCB está fabricado con FR4, ¿Qué es FR4?, cuales son sus caracteristicas, este artículo se centrará en darle una introducción..
FR4 es un tablero de revestimiento de cobre y resina epoxi de fibra de vidrio., es a base de clorito, arena de cuarzo, caliza, dolomita, piedra de boro calcio, Piedra de boro y magnesio seis tipos de minerales como materia prima mediante fusión a alta temperatura, dibujo, devanado, tejido y otros procesos fabricados. El diámetro de su monofilamento varía desde unas pocas micras hasta más de dos docenas de micras., equivalente a un mechón de cabello 1/20 ~ 1/5, cada manojo de fibra de seda cruda se compone de cientos o incluso miles de monofilamentos.
El prefijo FR se refiere al índice de inflamabilidad del sistema de resina utilizado en los compuestos laminados que forman el sustrato de una placa de circuito impreso.. La adición de compuestos de bromo a la resina produce propiedades retardantes de llama que son autoextinguibles y combustibles..
Características básicas del FR4
●Resistencia a la flexión laminar vertical A: normal: E-1/150, 150±5℃≥340Mpa
●Resistencia al impacto laminar paralelo (método de viga simplemente apoyada): ≥230KJ/m2
●Resistencia del aislamiento después de la inmersión en agua. (D-24/23): ≥5,0×108Ω
●Resistencia eléctrica laminar vertical (en aceite de transformador de 90±2 ℃, espesor de la placa 1 mm): ≥14,2MV/m
●Capa paralela al voltaje de ruptura. (en 90 ± 2 ℃ aceite de transformador): ≥ 40KV
●Constante dieléctrica relativa (50Hz): ≤5,5
●Constante dieléctrica relativa (1megahercio): ≤5,5
●Factor de pérdida dieléctrica (50Hz): ≤0,04
●Factor de pérdida dieléctrica (1megahercio): ≤0,04
●Absorción de agua (D-24/23, espesor de la placa 1,6 mm): ≤19 mg
●Densidad: 1.70-1.90gramos/cm³.
● Inflamabilidad: FV0
¿Cuáles son las propiedades de los sustratos FR4??
Retardante de llama
Los productos químicos utilizados en los materiales para prevenir o retardar la propagación del fuego se conocen como retardantes de llama. Los sustratos FR4 tienen una excelente calidad térmica., propiedades mecanicas y electricas, haciéndolos perfectos para una amplia gama de aplicaciones electrónicas. Los laminados y preimpregnados retardantes de llama son muy versátiles, Adecuado para una variedad de procedimientos de fabricación y produce resultados predecibles..
Buenas propiedades eléctricas
Las propiedades eléctricas de los materiales de PCB son fundamentales para la integridad de la señal y las consideraciones de impedancia.. Determinan qué tan rápido puede propagarse una señal eléctrica a través del material y cuánta carga puede retener en un volumen determinado..
Baja absorción de humedad
La absorción de humedad es la capacidad de un material de PCB para resistir la absorción de agua cuando se sumerge en agua.. Viene dado por el aumento porcentual en el peso del material de la placa de circuito debido a la absorción de agua en condiciones controladas. El material FR4 tiene una baja absorción de humedad de 0.10% después 24 horas de inmersión en agua.
Limitaciones de los materiales de la placa de circuito FR4
El FR4 se utiliza en placas de circuito impreso desde hace muchos años.. Es económico y proporciona un aislamiento eléctrico adecuado.. Sin embargo, cuando FR4 se utiliza en aplicaciones de alta velocidad, pueden ocurrir los siguientes problemas:
Estabilidad del aislamiento
Aunque FR4 es un buen aislante, tiene sus limitaciones cuando se somete a alta potencia, alto voltaje o alto calor. Si se exceden ciertos límites, las propiedades aislantes del material se deteriorarán y comenzarán a conducir electricidad. Esto puede provocar fallos en la placa..
Impedancia controlada
FR4 no proporciona una constante dieléctrica uniforme como los materiales de las placas de circuitos de alta velocidad.. A medida que aumenta la frecuencia, cambios dk. Mientras que los materiales de alta velocidad tienen una tolerancia constante dieléctrica de menos de 2%, FR4 tiene una tolerancia de hasta 10%. el cambio de Dk en FR4 plantea un desafío manteniendo el valor de impedancia. Por lo tanto, Este material no es una opción preferida para controlar tableros de impedancia..
Pérdida de señal
La pérdida de señal es un aspecto importante de Diseño de PCB, especialmente en aplicaciones de alta frecuencia. FR4 no es el mejor material para estas aplicaciones porque tiene un Df más grande (factor de disipación) que los materiales de alta frecuencia.
Clasificación de rendimiento FR4
Estándar F4
El vidrio epoxi F4 de grado eléctrico Baseline proporciona la solución más económica., Sustrato de uso general para placas de circuitos digitales y electrónica de consumo típicas sin superar límites de frecuencia extremos.
Alta frecuencia F4
Los cuerpos de vidrio múltiple como el rf-35 controlan los valores dieléctricos a continuación +/-0.05 en toda la región de microondas. Estos materiales de baja pérdida estrechamente alineados se vuelven críticos para la integridad del dispositivo de RF.
Alta temperatura F4
Mediante modificación de resina o mezclas de bismaleimida-triazina., Algunas formulaciones de FF4 resisten temperaturas superiores a 230 °C para satisfacer las necesidades de los equipos electrónicos aeroespaciales y automotrices..
F4 altamente confiable
isola «HORA» Los laminados 85N de la familia Allen y la familia Allen utilizan un alto contenido de resina y tejido de vidrio para perforar agujeros en capas múltiples y son elásticamente rígidos y están diseñados para resistir la propagación de grietas..
Perspectivas de desarrollo del laminado revestido de cobre FR-4
El laminado revestido de cobre FR-4 es el material central de las placas de circuito impreso, que es ampliamente utilizado en electrónica, comunicación, computadoras, automotor, aeroespacial y otros campos. Con el desarrollo del 5G, Internet de las cosas, Fabricación inteligente y otras industrias emergentes., Los laminados FR-4 tienen una perspectiva de mercado muy amplia.
En primer lugar, El desarrollo del 5G impulsará la demanda de laminados FR-4, 5La tecnología de comunicación G requiere un rendimiento superior de transmisión de alta frecuencia, por lo que también es necesario mejorar el rendimiento de los laminados FR-4. Por ejemplo, Es necesario aumentar la constante dieléctrica de la lámina y reducir la pérdida dieléctrica de la lámina.. Además, La miniaturización y el peso ligero de los equipos 5G también plantean requisitos más altos para el rendimiento de las placas FR-4., como la necesidad de optimizar el espesor del tablero. Por lo tanto, con el rápido desarrollo de 5G en el futuro, Perspectivas de crecimiento de la demanda del mercado de tableros de revestimiento de cobre FR-4.
En segundo lugar, La aplicación generalizada del Internet de las cosas. (IoT) también impulsará el crecimiento de la demanda del mercado de laminados revestidos de cobre FR-4. El Internet de las Cosas requiere mayores indicadores de desempeño (como la transmisión de alta frecuencia, transmisión de alta velocidad, etc.), Además de la miniaturización de los equipos terminales de Internet de las cosas, se requieren placas de revestimiento de cobre FR-4 más delgadas y livianas., que promoverá la demanda del mercado de tableros de revestimiento FR-4 continúa aumentando.
De nuevo, El rápido desarrollo de la fabricación inteligente tendrá un impacto positivo en la demanda del mercado de laminados FR-4.. La fabricación inteligente se ha convertido en una estrategia nacional, la transformación y mejora de la industria manufacturera requiere equipos más inteligentes. Estos dispositivos requieren transmisión de alta velocidad de transmisión de alta frecuencia y otros indicadores de rendimiento, como estrictas placas de revestimiento de cobre FR-4., La demanda del mercado también seguirá aumentando..
FR4 ha sido ampliamente utilizado en equipos electrónicos por su alta confiabilidad., buena procesabilidad, resistencia al calor y excelentes propiedades eléctricas. Su constante dieléctrica y la tangente del ángulo de pérdida dieléctrica y otros parámetros de rendimiento eléctrico se controlan con alta precisión., que puede garantizar una transmisión de señal estable. Además, La lámina FR4 tiene buena estabilidad térmica y puede permanecer estable en ambientes de alta temperatura, haciéndolo adecuado para aplicaciones bajo diversas condiciones ambientales. Por lo tanto, FR4PCB es un excelente material electrónico, proporcionando una sólida garantía para el rendimiento y la confiabilidad de los equipos electrónicos.
