As características básicas e perspectivas de desenvolvimento do material pcb FR4
A resina epóxi de vidro FR4 é atualmente o substrato mais utilizado no mercado de placas de circuito impresso. mais do que 80% da placa é fabricada com FR4, o que é FR4, quais são suas características, este artigo se concentrará em fornecer uma introdução.
FR4 é uma placa de revestimento de cobre de resina epóxi de fibra de vidro, é à base de clorito, areia de quartzo, calcário, dolomite, pedra de boro cálcio, pedra de boro e magnésio seis tipos de minerais como matéria-prima por fusão em alta temperatura, desenho, enrolamento, tecelagem e outros processos fabricados. O diâmetro do seu monofilamento varia de alguns mícrons a mais de duas dúzias de mícrons, equivalente a um fio de cabelo 1/20 ~ 1/5, cada cacho de fibra de seda crua é composto por centenas ou até milhares de monofilamentos.
O prefixo FR refere-se à classificação de inflamabilidade do sistema de resina utilizado nos compósitos laminados que compõem o substrato de uma placa de circuito impresso.. A adição de compostos de bromo à resina produz propriedades retardantes de chama que são autoextinguíveis e combustíveis.
Características básicas do FR4
●Resistência à flexão laminar vertical A: normal: E-1/150, 150±5℃≥340Mpa
●Resistência ao impacto laminar paralelo (método de viga simplesmente apoiada): ≥230KJ/m
●Resistência de isolamento após imersão em água (D-24/23): ≥5,0×108Ω
●Resistência elétrica laminar vertical (em óleo de transformador 90±2℃, espessura da placa 1mm): ≥14,2MV/m
●Camada paralela à tensão de ruptura (em 90 ± 2 ℃ óleo de transformador): ≥ 40KV
●Constante dielétrica relativa (50Hz): ≤5,5
●Constante dielétrica relativa (1MHz): ≤5,5
● Fator de perda dielétrica (50Hz): ≤0,04
● Fator de perda dielétrica (1MHz): ≤0,04
●Absorção de água (D-24/23, espessura da placa 1,6 mm): ≤19mg
● Densidade: 1.70-1.90g/cm³.
●Inflamabilidade: FV0
Quais são as propriedades dos substratos FR4?
Retardador de chama
Os produtos químicos usados em materiais para prevenir ou retardar a propagação do fogo são conhecidos como retardadores de chama. Os substratos FR4 têm excelente desempenho térmico, propriedades mecânicas e elétricas, tornando-os perfeitos para uma ampla gama de aplicações eletrônicas. Laminados e pré-impregnados retardadores de chama são muito versáteis, adequado para uma variedade de procedimentos de fabricação e produz resultados previsíveis.
Boas propriedades elétricas
As propriedades elétricas dos materiais PCB são críticas para a integridade do sinal e considerações de impedância. Eles determinam a rapidez com que um sinal elétrico pode se propagar através do material e quanta carga ele pode reter em um determinado volume..
Baixa absorção de umidade
A absorção de umidade é a capacidade de um material PCB de resistir à absorção de água quando imerso em água. É dado pelo aumento percentual no peso do material da placa de circuito devido à absorção de água sob condições controladas. O material FR4 tem baixa absorção de umidade de 0.10% depois 24 horas de imersão em água.
Limitações dos materiais da placa de circuito FR4
O FR4 tem sido usado em placas de circuito impresso há muitos anos. É barato e fornece isolamento elétrico adequado. No entanto, quando o FR4 é usado em aplicações de alta velocidade, os seguintes problemas podem ocorrer:
Estabilidade de Isolamento
Embora o FR4 seja um bom isolante, tem suas limitações quando submetido a alta potência, alta tensão ou alto calor. Se certos limites forem excedidos, as propriedades isolantes do material se deteriorarão e começarão a conduzir eletricidade. Isso pode levar à falha da placa.
Impedância Controlada
FR4 não fornece uma constante dielétrica uniforme como materiais de placas de circuito de alta velocidade. À medida que a frequência aumenta, Mudanças Dk. Embora os materiais de alta velocidade tenham uma tolerância de constante dielétrica inferior a 2%, FR4 tem uma tolerância de até 10%. a mudança em Dk em FR4 representa um desafio, mantendo o valor da impedância. Portanto, este material não é a escolha preferida para controlar placas de impedância.
Perda de sinal
A perda de sinal é um aspecto importante Design de PCB, especialmente em aplicações de alta frequência. FR4 não é o melhor material para essas aplicações porque possui um Df maior (fator de dissipação) do que materiais de alta frequência.
Classificação de desempenho FR4
Padrão F4
O vidro epóxi F4 de grau elétrico básico fornece o mais econômico, substrato de uso geral para eletrônicos de consumo típicos e placas de circuito digital sem ultrapassar limites extremos de frequência.
Alta Frequência F4
Corpos multi-vidro como rf-35 controlam os valores dielétricos abaixo +/-0.05 em toda a região de microondas. Esses materiais de baixa perda firmemente alinhados tornam-se críticos para a integridade do dispositivo de RF.
Alta temperatura F4
Através de modificação de resina ou misturas de bismaleimida-triazina, algumas formulações de FF4 suportam temperaturas acima de 230°C para atender às necessidades de equipamentos eletrônicos aeroespaciais e automotivos.
F4 altamente confiável
Isola's “Hr” Os laminados 85N da família Allen e da família Allen utilizam alto teor de resina e tecelagem de vidro para perfurar furos em multicamadas e são elasticamente rígidos projetados para resistir à propagação de trincas.
Perspectiva de Desenvolvimento do Laminado Revestido de Cobre FR-4
O laminado revestido de cobre FR-4 é o material central das placas de circuito impresso, que é amplamente utilizado em eletrônica, comunicações, computadores, Automotivo, aeroespacial e outros campos. Com o desenvolvimento do 5G, Internet das coisas, manufatura inteligente e outras indústrias emergentes, Os laminados FR-4 têm uma visão de mercado muito ampla.
Em primeiro lugar, o desenvolvimento do 5G promoverá a demanda por laminados FR-4, 5A tecnologia de comunicação G requer desempenho superior de transmissão de alta frequência, portanto, o desempenho dos laminados FR-4 também precisa ser melhorado. Por exemplo, a constante dielétrica da folha precisa ser aumentada e a perda dielétrica da folha precisa ser reduzida. Além disso, a miniaturização e o peso leve dos equipamentos 5G também apresentam requisitos mais elevados para o desempenho das placas FR-4, como a necessidade de otimizar a espessura da placa. Portanto, com o rápido desenvolvimento do 5G no futuro, Perspectivas de crescimento da demanda do mercado de placas de revestimento de cobre FR-4.
Segundo, a ampla aplicação da Internet das Coisas (IoT) também impulsionará o crescimento da demanda do mercado de laminados revestidos de cobre FR-4. A Internet das Coisas exige indicadores de desempenho mais elevados (como transmissão de alta frequência, transmissão de alta velocidade, etc.), além da miniaturização do equipamento terminal da Internet das Coisas, são necessárias placas de revestimento de cobre FR-4 mais finas e leves, que irá promover a demanda do mercado de placas de revestimento FR-4 continua a aumentar.
De novo, o rápido desenvolvimento da fabricação inteligente terá um impacto positivo na demanda do mercado de laminados FR-4. A fabricação inteligente tornou-se uma estratégia nacional, a transformação e modernização da indústria transformadora requer equipamentos mais inteligentes. Esses dispositivos exigem transmissão de alta velocidade de transmissão de alta frequência e outros indicadores de desempenho, como placas de revestimento de cobre FR-4 rigorosas, a demanda do mercado também continuará a aumentar.
O FR4 tem sido amplamente utilizado em equipamentos eletrônicos por sua alta confiabilidade, boa processabilidade, resistência ao calor e excelentes propriedades elétricas. Sua constante dielétrica e tangente do ângulo de perda dielétrica e outros parâmetros de desempenho elétrico são controlados com alta precisão, o que pode garantir uma transmissão de sinal estável. Além disso, A chapa FR4 tem boa estabilidade térmica e pode permanecer estável em ambientes de alta temperatura, tornando-o adequado para aplicações sob diversas condições ambientais. Portanto, FR4PCB é um excelente material eletrônico, fornecendo uma forte garantia para o desempenho e confiabilidade de equipamentos eletrônicos.
