Co to jest materiał FR-4

Osoby zlecające wykonanie obwodów drukowanych, prędzej czy później, spotkają się z materiałem oznaczonym skrótem FR-4. W tym artykule omówimy co ten symbol właściwie oznacza i czy nie można by wykonać płytki na innym rodzaju podłoża.

Najczęściej materiał FR4 jest przyjmowany jako standardowe rozwiązanie. Jeśli przy zamówieniu nie zadeklarujemy inaczej, nasze płytki drukowane zostaną wykonane właśnie na takim podłożu. Tak naprawdę skrót FR4 oznacza raczej całą klasę materiałów niż jeden konkretny rodzaj. Dzieli się on na szereg podtypów takich jak Tg-130, Tg-High itp. Materiał oznaczony omawianym symbolem to włókno szklane laminowane żywicą epoksydową. Stanowi on rdzeń obwodu drukowanego zapewniając izolację elektryczną oraz odpowiednią wytrzymałość mechaniczną.

W typowej płytce drukowanej rdzeń zapewnia pożądaną sztywność oraz stanowi podstawę na której nadrukowane są ścieżki przewodzące. Dodatkowo stanowi on barierę izolującą elektrycznie poszczególne przewodzące warstwy. W przypadku obwodów dwustronnych izoluje on warstwę górną (top) od dolnej (bottom). W płytkach wielowarstwowych dodatkowe przekładki wykonane z FR4 izolują warstwy wewnętrzne od zewnętrznych. Dobierając odpowiednią ilość warstw włókna szklanego możemy kontrolować końcową grubość materiału FR4. Na przykład, typowa płytka o grubości 1,6mm zawiera osiem warstw włókna szklanego. W laminacie o grubości 0,8mm będą już tylko cztery warstwy.

Materiał wejściowy do produkcji obwodów drukowanych składa się w rzeczywistości z rdzenia FR4 obłożonego folią miedzianą.

Nazwa FR4 pochodzi z systemu NEMU, gdzie litery FR oznaczają „fire retardant” czyli ognioodporny. Dość często nazwa materiału FR4 jest uzupełniana dodatkowym symbolem np. Tg130. Tg oznacza temperaturę „transition glass”, czyli temperaturę powyżej której materiał wzmocniony włóknem szklanym zacznie mięknąć i deformować się. Najbardziej typową wartością współczynnika Tg jest 130.

Laminaty FR4 zawdzięczają swoją niepalność dodatkom związków bromu, zwanych halogenkami. Są one powszechnie wykorzystywane w przemyśle, ze względu na hamujący wpływ na rozprzestrzenianie się ognia. Te zalety czynią z materiału FR4 podstawowy surowiec do produkcji obwodów drukowanych, zwłaszcza dla prototypów. W przypadku których mamy do czynienia z nie do końca przetestowanymi rozwiązaniami, przez co płytka może być narażona na ekstremalne warunki.

Innym materiałem używanym do produkcji obwodów drukowanych jest FR2. Jest to materiał, w którym część warstw włókna szklanego została zastąpiona warstwami papieru. Jest to materiał tańszy i jest stosowany w już przetestowanych produktach.

 

© 2018, admin. Wszelkie prawa zastrzeżone.