FR4 PCB工藝參數

PCB，printed circuit board，印制電路板，是電子元器件電氣連接的提供者。電路板主要由介電層，導通孔、防焊油墨、絲印、表現處理組成。介電層用來保持線路及各層之間的絕緣性，俗稱為基材，常見的原料為電木板、玻璃纖維板以及各種塑料板等。我們常見的基材FR-1，FR-2，FR3，FR-4，FR-5，FR-6，CEM-1到CEM-5等。

其中最為常見、最為常用、也最受歡迎的的則是FR-4，使用FR-4基材制作的線路板我們稱之為FR-4 PCB電路板。

什么是FR-4 - FR-4材料介紹

FR4，由美國國家電氣制造商協會（NEMA）定義的玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂化合物的標準。

FR代表英語中的“阻燃劑”，并表示該材料符合UL94V-0塑料材料易燃性標準。在所有FR-4 PCB上都找到了代碼94V-0。當材料著火時，它保證了火的不蔓延和迅速熄滅。而數字4則將該材料與此類中的其他材料區(qū)分開。

術語FR4也代表用于制造這些層壓板的等級。玻璃纖維結構為材料提供了結構穩(wěn)定性。玻璃纖維層覆蓋有阻燃的環(huán)氧樹脂。這為材料帶來了耐用性和強大的機械性能。所有這些特性使FR4印刷電路板在電子合同制造商中很受歡迎。

環(huán)氧玻纖布基板的機械性能、尺寸穩(wěn)定性、抗沖擊性、耐濕性能比紙基板高。它的電氣性能優(yōu)良，工作溫度較高，本身性能受環(huán)境影響小。在加工工藝上，要比其他樹脂的玻纖布基板具有很大的優(yōu)越性。這類產品主要用于雙面PCB ，用量很大。環(huán)氧玻纖布基板，應用最廣泛的產品型號即為FR-4 ，近年來由于電子產品安裝技術和PCB 技術發(fā)展需要，又出現高Tg 的FR-4 產品。

對于高TG或HiTG，其玻璃化轉變溫度（TG）為115°C至200°C，具體取決于制造方法和所用樹脂。一個標準的FR-4 PCB將由一層FR-4層夾在兩層薄銅疊層之間。

FR-4使用溴，這種化學元素稱為鹵素，具有耐火性。它替代了大多數應用中電阻較低的另一種化合物G-10。

FR4的優(yōu)點是具有良好的強度重量比。它不吸收水，在干燥或潮濕的環(huán)境中保持較高的機械負載和良好的絕緣能力。

標準FR4：顧名思義，它是標準FR-4，耐熱性約為140°C至150°C。

FR4高TG：這種類型的FR-4在180°C時具有較高的玻璃化轉變溫度（TG）。

FR4高CTI：大于600伏特的跟蹤指數（或法國的IRC表示行駛阻力指數）。

FR4不帶銅層壓板：是絕緣板、模板和卡夾的理想選擇。

為什么需要防火阻燃等級？

FR，代表著阻燃等級，這意味著使用高阻燃等級材料制作的電路板不會起火發(fā)生火災。當時電壓和電流很高，早期的電子電路設計中混合管/晶體管設計很普遍；現在需要有防火等級，因為一些電路板子上的電路電流水平是幾十和幾百安培，如果出現短路就會引發(fā)火災。

FR-4的優(yōu)越性能

1、FR4是一種低成本材料；

2、它具有很高的介電強度，這有助于其電絕緣性能；

3、該材料具有高的強度重量比，并且重量輕；

4、它是防潮的，并且也具有相對的溫度；

5、該材料具有良好的電損耗性能；

6、FR4不吸水，因此也適用于各種船用PCB應用；

7、材料為黃色至淺綠色，非常適合任何應用。

所有這些特性使其適用于各種環(huán)境。

FR-4 PCB電路板基材厚度選擇

使用正確厚度的材料對于構建FR4 PCB非常重要。為您的PCB選擇FR4材料時，需要考慮幾件事：

組件兼容性：盡管FR-4用于制造多種類型的印刷電路板，但其厚度會影響所用組件的類型。例如，THT通孔插件組件有別于其他組件，它需要薄的PCB。

節(jié)省空間：節(jié)省空間對于印刷線路板的設計至關重要，尤其是對于USB連接器和藍牙配件等?，F在對于電子產品小型化，緊湊化的要求越來越高，因此更薄更小的PCB板設計就顯得尤為重要。

設計和靈活性：大多數線路板廠都喜歡制造板厚架加厚的線路板。對于FR-4板材，如果電路板的尺寸增加，那么太薄的FR-4基板就有破裂的可能。板厚較厚的電路板，可以用來制作“ V形槽”，也稱為凹槽。

應考慮使用PCB的環(huán)境。對于醫(yī)療領域的電子控制單元而言，薄的PCB可降低應力。太薄的電路板對熱更敏感。它們可能在部件焊接階段彎曲并形成不希望的角度。

阻抗控制：電路板的厚度意味著電介質（即FR-4）的厚度，這使阻抗控制變得更加容易。當阻抗是重要因素時，因此電路板的厚度是必須考慮的因素。

連接：用于印刷電路的連接器的類型也決定了FR-4的厚度。

FR4印刷電路板的分類

根據銅走線層數，FR4印刷電路板通常分為以下類型：

單面 (S/S，Single-sided PCB)或單層；

雙面（D/S，Double Layer PCB），或雙層，2Layers，2L；

四層（4L）、六層（6L）、八層（8L）、十層（10L）、及10L以上的板

如果按制造工藝分板，主要按孔徑大小，分為兩種：

普通通孔（直徑 >=0.20mm (8mil)）

HDI (直徑 <=0.15mm (6mil)

按銅厚可分為

普通銅厚：0.5 OZ、1.0 OZ、2.0 OZ、

重銅：銅厚：>= 3 OZ

按芯材可分為

剛性FR4 PCB：只有FR4，整板都是剛性的；

剛柔結合電路：剛性FR4加柔性電路；

根據FR4的Tg值，可分為

正常 Tg：值 130、135、140；

高 Tg：值 170、180；

根據PCB的射頻（RF）等級，可分為

正常：< 300 Mhz

高頻：300MHz ~ 3GHz，甚至更大

按板厚可分為

正常：>=0.30mm

超?。?.10~0.30mm

何種情況下不應使用FR-4板材？

如上所述，在大多數情況下，FR4確實是您的電路板材料的最佳選擇，但是，在某些特殊情況下，FR4卻并不是最適合您的電路板材料，比如：

如果需要優(yōu)異的耐熱性：如果要在高溫環(huán)境中使用PCB，建議不要使用FR4材料。例如，對于航空航天應用中的PCB，FR4材料不是正確的選擇。

如果需要無鉛焊接：如果您的客戶需要符合RoHS的PCB，則必須使用無鉛焊接。在無鉛焊接過程中，回流溫度可能達到峰值并達到250攝氏度，并且由于其耐低溫性，FR4材料無法承受。

如果使用高頻信號：在高頻下，FR4 板無法保持恒定的阻抗，并且可能會發(fā)生對信號完整性產生負面影響的反射。這是 dk 值相對較高的結果。

大多數印刷電路板是使用玻璃增強環(huán)氧樹脂層壓板作為基板制造的。雖然市場上有各種各樣的層壓板，但 FR-4 既用途廣泛，又被廣泛接受為 PCB 制造的標準材料。FR-4 具有良好的電絕緣體功能，具有良好的強度重量比和阻燃性。

FR4 PCB打樣