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FR4是最適合您設(shè)計(jì)的板材嗎?

PCB打樣 ? 2020-10-09 18:42 ? 次閱讀

信不信由你,盡管有一個(gè)更好的選擇可能會(huì)出現(xiàn)在PCB設(shè)計(jì)中,但仍被束之高閣。一個(gè)很好的例子就是,無論您要設(shè)計(jì)的電路板類型如何,都可以使用默認(rèn)的電路板材料。例如,高速板對(duì)高密度的要求不同。大多數(shù)PCBFR4為基礎(chǔ)材料制成。盡管此選擇可能不會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難,但可能會(huì)使您的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)不及針對(duì)其預(yù)期功能的優(yōu)化。讓我們看一下標(biāo)準(zhǔn)FR4及其替代品,看看什么時(shí)候是板級(jí)設(shè)計(jì)的最佳材料。

什么是FR4

FR4是最常見的材料等級(jí),包括預(yù)制電路板。“ FR”表示材料具有阻燃性,“ 4”表示玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂。單面或雙面PCB結(jié)構(gòu)由FR4芯以及頂部和底部銅層組成。多層板在中心芯與頂部和底部銅層之間具有其他預(yù)浸料層。現(xiàn)在,芯部由帶有銅覆層的基板組成,也稱為覆銅層壓板。芯,層壓板和半固化片都可以是FR4,并且銅片介于信號(hào)層和接地層之間。

FR4的屬性可能會(huì)略有不同,具體取決于制造商。但是,它通常具有有利的強(qiáng)度和耐水性屬性,可支持其廣泛用作許多電氣應(yīng)用的絕緣體。它在PCB中具有相同的目的,即隔離相鄰的銅平面并為結(jié)構(gòu)提供整體彎曲和抗彎強(qiáng)度。FR4是用于PCB制造的良好通用材料。但是,可以使用其他材料。

替代PCB材料

在多層PCB爆炸之前,有很多替代FR4的板材料。其中包括基于紙張的FR2CEM 1CEM 3。但是,FR4的強(qiáng)度,特別是多層板的強(qiáng)度,是將其與替代品分離而成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的主要因素。如今,除FR4外,還有其他材料可用于單面,雙面,非電鍍通孔(NPTH)和多層PCB。下表對(duì)它們進(jìn)行了比較:

上面的結(jié)果清楚地表明FR4是一種很好的通用材料,因?yàn)樗膮?shù)幾乎可以與其他替代品相比。它具有2.0 N / mm的銅粘附性,在結(jié)構(gòu)完整性方面表現(xiàn)出色,并且在彎曲強(qiáng)度方面與其他替代產(chǎn)品相當(dāng)。但是,與替代品相比,FR4Tg低。這意味著該材料在暴露于過度的溫度下(尤其是隨著時(shí)間的推移)可能會(huì)變形或破裂。

FR4什么時(shí)候不是最適合您的電路板的材料?

如上所述,在大多數(shù)情況下,FR4確實(shí)是板材料的理想標(biāo)準(zhǔn)或默認(rèn)選擇。但是,在某些情況下,FR4不是您的電路板的最佳材料,如下所示。

l如果需要無鉛焊接

如果您的電路板將在歐洲銷售,并且必須遵守《有害物質(zhì)限制指令》(RoHS)或您的客戶需要使用無鉛焊接,那么您可能想探索其他材料選擇。這是由于以下事實(shí):無鉛PCBA的回流溫度可能高達(dá)250°C,大大超過了許多FR4版本的Tg

l如果使用高頻信號(hào)

在高頻下,FR4板無法保持恒定的阻抗,并且可能發(fā)生反射,從而對(duì)信號(hào)完整性產(chǎn)生負(fù)面影響。這是dk值較高的結(jié)果。

l如果電路板在操作過程中會(huì)暴露在極高的溫度下

如果要求PCB在極高溫度下的環(huán)境中運(yùn)行,也不建議使用FR4。一個(gè)例子是在航空航天器的發(fā)動(dòng)機(jī)艙附近。

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