PCB fab evi arayışında FR4 kısaltmasını bir noktada duymuşuzdur, ama bu gerçekten ne anlama geliyor? Ve bir PCB malzemesi seçerken ne gibi sonuçları var? Bu yazı, belirsizliği gidermeye yardımcı olacak ve rijit PCB’ler için mevcut bazı popüler malzemeleri tanıtacaktır.
FR-4 PCB malzemesi nedir?
PCB fab evi arayışında FR4 kısaltmasını bir noktada duymuşuzdur, ama bu gerçekten ne anlama geliyor? Ve bir PCB malzemesi seçerken ne gibi sonuçları var? Bu yazı, belirsizliği gidermeye yardımcı olacak ve rijit PCB’ler için mevcut bazı popüler malzemeleri tanıtacaktır.
Muhtemelen, FR4’ü Seeed Fusion gibi küçük parti veya prototip PCB’ler için standart seçenek olarak görmüşsünüzdür. FR-4, alev geciktirici bir malzeme derecesinin kod adıdır, bu da reçine malzemesinin yanma sonrası kendiliğinden sönme yeteneğine sahip olması gerektiği anlamına gelir. Bu bir malzeme adı değil, bir malzeme derecesidir. TG130, Yüksek TG, FR4-Rogers gibi birçok alt derecelendirme ve türü vardır.
PCB sipariş sayfasındaki FR4 seçeneği, genellikle PCB çekirdeğini ve prepreg katmanlarını oluşturan epoksi-fiberglas için derecelendirme tanımıdır. Bu temel malzemenin özellikleri, PCB’ye giderek artan taleplere dayanacak elektriksel izolasyon ve mekanik dayanıklılık sağlar.
Tipik bir PCB’de, çekirdek sertliği sağlar ve PCB izlerinin ‘baskı’ yapılabileceği bir temel oluşturur. Ayrıca, FR4 çekirdeği ve laminatları, bakır katmanlarını ayıran elektriksel izolasyonu oluşturur.
Çift katmanlı kartlar için, bir FR4 çekirdeği üst ve alt bakır katmanlarını ayırırken, çok katmanlı PCB’lerde, iç çekirdek ile dış bakır katmanları arasında ek FR4 prepreg katmanları yer alır. PCB’nin istenen nihai kalınlığı, farklı laminat kalınlıklarının karıştırılmasıyla kontrol edilebilir. Bu düzenlemeye stack-up denir.
Örneğin, 1.6 mm kalınlığında tipik bir 4 katmanlı kartın çekirdek kalınlığı 1.2 mm olabilir. Bakır, lehim maskesi ve serigrafi ile kaplanmış iki adet 0.12 mm prepreg, yaklaşık olarak 1.6 mm’yi oluşturur. 1.2 mm kalınlığında bir kart oluşturmak için, çekirdek 0.8 mm kalınlığındaki bir çekirdek ile değiştirilebilir.
Çekirdek aslında bakırla kaplanmış bir alt tabaka katmanından oluşur, bu nedenle bakır kaplı laminat olarak da bilinir. Çekirdeğin belirtilen kalınlığı genellikle bakırı hariç tutar.
Farklı nihai bakır kalınlıklarını karşılamak için, örneğin 1 oz, 2 oz vb. çekirdekler, farklı kaplama kalınlıklarıyla satın alınabilir, örneğin 1.5 oz bakır ağırlığı. Kaplama işleminden sonra, 2 oz kartlar oluşturacaklardır.
FR4 ismi, ‘FR’nin ‘yangın geciktirici’ anlamına geldiği NEMU derecelendirme sisteminden gelmektedir ve UL94V-0 standardına uygundur. Seeed Fusion sipariş sayfasında FR4 seçeneğinin TG130 ile takip edildiğini fark etmiş olabilirsiniz. TG, geçiş cam sıcaklığını ifade eder – cam takviyeli malzemenin deformasyona ve yumuşamaya başlayacağı sıcaklık. Fusion’ın standart kartları için bu değer 130°C’dir, bu da çoğu uygulama için yeterlidir. Özel Yüksek TG malzemeleri 170 – 180°C sıcaklıklara dayanabilir ve çevrimiçi olarak Advanced PCB hizmeti kullanılarak sipariş edilebilir.
Çoğu FR4 laminat, alev geciktirici özellikleri için bromin içeriğine borçludur; bu, alev geciktirici özellikleri için endüstrilerde yaygın olarak kullanılan reaktif olmayan bir halojendir. Bu, FR4 malzemelerine, sahada yangın güvenliği açısından belirgin avantajlar sağlar. Ayrıca, lehimleme becerileriniz standartların altında ise biraz rahatlatıcıdır.
Ancak, bromin, malzeme yakıldığında çevreye salınan son derece toksik kimyasallardır. Küçük miktarlar bile insanlara ciddi zarar verebilir veya hatta ölüme yol açabilir. Günlük ürünlerimizde bu tür tehlikeli maddelerin kullanımını azaltmak için, halojen içermeyen FR4 laminatları kolayca temin edilebilir.
PCB’ler için kullanılan diğer benzer dereceler arasında, alev geciktirici fiberglas reçine ile bağlanmış kağıt türü olan FR2 ve hiç alev geciktirici olmayan G10 bulunmaktadır. FR2 daha ucuzdur ve bu nedenle düşük kaliteli elektrikli ekipmanların seri üretiminde kullanılmaktadır. FR4’ün öncüsü olan G10, neredeyse tamamen daha güvenli FR4 standardı tarafından devralınmıştır. Şu anda PCB’lerdeki tek kullanımı, bu yanıcı özelliği isteyen tasarımlardadır.
Ayrıca, yüksek hızlı uygulamalar için tasarlanmış özel FR4 laminatları da bulunmaktadır; bunlar, yüksek frekanslarda iyi sinyal bütünlüğü için gerekli olan kararlı dielektrik sabitlerine (Dk) ve düşük dielektrik kayıp tanjantlarına (Df) sahiptir. Ancak, bu laminatların üretimi zordur, bu nedenle kartların toplam maliyetinin önemli bir kısmını oluştururlar.
FR4 Bakır kaplı laminat
FR4 bakır kaplı laminat, genellikle PCB’ye işlenen cam elyaf epoksi bakır kaplı laminatı ifade eder.
FR4 bakır kaplı laminatların sınıflandırılması
FR4 bakır kaplı laminatlar, kalite seviyelerine göre aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir:
- Ⅰ FR-4 A1
Bu ürün serisinin kalitesi tamamen dünya standartlarına ulaşmış olup, en yüksek derece ve en iyi performansa sahip üründür. Bu seviye, askeri sanayi, iletişim, bilgisayarlar, dijital devreler, endüstriyel aletler, otomotiv devreleri gibi son derece yüksek güvenilirlik gerektiren durumlarda kullanılmaktadır. - Ⅱ FR-4 A2
Bu seviye, müşterilerin fiyat rekabetini etkili bir şekilde artırmalarını sağlayan iyi bir fiyat-performans oranına sahiptir. Genel elektronik ürünler için, örneğin sıradan bilgisayarlar, aletler, yüksek kaliteli ev aletleri gibi alanlarda kullanılmaktadır. Bu ürün serisi geniş bir kullanım alanına sahiptir ve her performans göstergesi genel endüstriyel elektronik ürünlerin ihtiyaçlarını karşılayabilir. - Ⅲ FR-4 A3
Bu seviye bakır kaplı laminatın özelliği, performans gereksinimlerini karşılama şartıyla fiyatının son derece rekabetçi olmasıdır. Ev aletleri, bilgisayar çevre birimleri ve sıradan elektronik ürünler (örneğin oyuncaklar, hesap makineleri, oyun konsolları vb.) için geliştirilmiş ve üretilmiştir. - Ⅳ FR-4 A4
Bu levha malzemesi, FR-4 bakır kaplı laminatın düşük kaliteli malzemesidir. Düşük kaliteli bir malzeme olmasına rağmen, çeşitli performans göstergeleri hala sıradan ev aletleri, bilgisayarlar ve genel elektronik ürünlerin ihtiyaçlarını karşılayabilir, bu nedenle fiyatı en rekabetçi olanıdır ve performans-fiyat oranı da oldukça iyidir. - Ⅴ FR-4 B
Bu seviye kart, nispeten düşük kalitede olup, kalite istikrarı zayıftır. Büyük alanlı devre kartı ürünleri için uygun değildir ve yüksek stabilite gerektiren durumlar için uygun değildir. Genellikle 100mmX200mm boyutundaki ürünler için uygundur. Fiyatı en ucuz olmasına rağmen, kalite sorunları göz önüne alındığında, kullanırken dikkatli olmalısınız.
Uygulamanız için doğru laminatı seçerken, elektriksel, mekanik, kimyasal ve termal özelliklerin hepsi dikkate alınmalıdır. Ancak çoğu kişi düşük TG FR4’ü tamamen kabul edilebilir bulacaktır, bu nedenle bugün en popüler laminat olmaya devam etmektedir.
Bu makale, sıradan bir hobi için gerekenin çok daha fazlasını kapsayan rijit PCB malzemeleri hakkında daha fazla bilgi sunmuştur, ancak yüksek TG, halojen içermeyen veya daha özel malzemelere ihtiyaç duyarsanız, Seeed Fusion Advanced PCB hizmeti üzerinden yüksek frekanslı kartlar ve rijit-esnek PCB’ler dahil daha fazla seçenek için kontrol edebilirsiniz.
Şimdi Anında Çevrimiçi Teklif Alın
Şimdi Gelişmiş PCB Teklifi Talep Edin