FR-4
FR-4 (lub FR4 ) to oznaczenie klasy NEMA dla laminatu epoksydowego wzmocnionego włóknem szklanym. FR-4 to materiał kompozytowy składający się z tkaniny z włókna szklanego ze spoiwem z żywicy epoksydowej , która jest trudnopalna ( samogasnąca ).
„FR” oznacza „opóźniacz płomienia” i nie oznacza, że materiał jest zgodny z normą UL94V-0, o ile testy nie są przeprowadzane zgodnie z normą UL 94, badanie pionowego płomienia w sekcji 8 w zgodnym laboratorium. Oznaczenie FR-4 zostało stworzone przez NEMA w 1968 roku.
Szkło epoksydowe FR-4 to popularny i wszechstronny wysokociśnieniowy termoutwardzalny laminat z tworzywa sztucznego o dobrym stosunku wytrzymałości do masy. Przy prawie zerowej nasiąkliwości FR-4 jest najczęściej stosowany jako izolator elektryczny o znacznej wytrzymałości mechanicznej. Wiadomo, że materiał zachowuje swoje wysokie wartości mechaniczne i właściwości izolacji elektrycznej zarówno w suchych, jak i wilgotnych warunkach. Te cechy, wraz z dobrymi właściwościami produkcyjnymi, sprawiają, że ten gatunek jest użyteczny w szerokiej gamie zastosowań elektrycznych i mechanicznych.
Oznaczenia gatunku laminatów szklano-epoksydowych to: G-10 , G-11, FR-4, FR-5 i FR-6. Spośród nich FR-4 jest obecnie najczęściej używanym gatunkiem. G-10, poprzednik FR-4, nie ma samogasnących właściwości palności FR-4. Stąd FR-4 ma od [ kiedy? ] zastąpił G-10 w większości zastosowań.
Systemy żywicy epoksydowej FR-4 zazwyczaj wykorzystują brom , halogen, w celu ułatwienia ognioodporności szklanych laminatów epoksydowych FR-4. Niektóre zastosowania, w których zniszczenie termiczne materiału jest pożądaną cechą [ potrzebne źródło ] , nadal będą wykorzystywać niepalny G-10 .
Nieruchomości
To, które materiały należą do kategorii „FR-4”, jest określone w normie NEMA LI 1-1998. Typowe właściwości fizyczne i elektryczne FR-4 są następujące. Skróty LW (wzdłużnie, kierunek przędzy osnowy) i CW (poprzecznie, kierunek przędzy wypełniającej) odnoszą się do konwencjonalnych prostopadłych orientacji włókien w płaszczyźnie XY płyty (w płaszczyźnie). Pod względem współrzędnych kartezjańskich , wzdłuż osi x, w poprzek wzdłuż osi y, a oś z jest określana jako kierunek płaszczyzny przelotowej. Przedstawione poniżej wartości są przykładem materiału określonego producenta. Materiał innego producenta będzie miał zwykle nieco inne wartości. Sprawdzenie rzeczywistych wartości dla dowolnego materiału z arkusza danych producenta może być bardzo ważne, na przykład w zastosowaniach o wysokiej częstotliwości .
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Ciężar właściwy/gęstość | 1,850 g/cm3 ( 0,0668 funta/cal sześcienny) |
| Absorpcja wody | −0,125 w < 0,10% |
| Indeks temperatury | 140 ° C (284 ° F) |
| Przewodność cieplna w płaszczyźnie przelotowej | 0,29 W/(m·K), 0,343 W/(m·K) |
| Przewodność cieplna w płaszczyźnie | 0,81 W/(m·K), 1,059 W/(m·K) |
| twardość Rockwella | Skala 110 M |
| Siła wiązania | > 1000 kg (2200 funtów) |
| Wytrzymałość na zginanie (A; 0,125 cala) – LW | > 415 MPa (60 200 psi) |
| Wytrzymałość na zginanie (A; 0,125 cala) – CW | > 345 MPa (50 000 psi) |
| Przebicie dielektryczne (A) | > 50kV |
| Przebicie dielektryka (D48/50) | > 50kV |
| Wytrzymałość dielektryczna | 20 MV/m |
| Względna przenikalność (A) | 4.4 |
| Względna przenikalność (D24/23) | 4.4 |
| Współczynnik rozproszenia (A) | 0,017 |
| Współczynnik rozproszenia (D24/23) | 0,018 |
| Stała dielektryczna (ε r ) | 3,9 – 4,7 , 4,4 przy 1 GHz (izolacja dostawcy) |
| Styczna straty (tgδ) | 0,02 – 0,03, 0,030 przy 1 GHz |
| Temperatura zeszklenia | Może się różnić, ale wynosi ponad 120 ° C |
| Moduł Younga – LW | 3,5 × 10 6 psi (24 GPa) |
| Moduł Younga – CW | 3,0 × 10 6 psi (21 GPa) |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej – oś x | 1,4 × 10-5 K - 1 |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej – oś y | 1,2 × 10-5 K - 1 |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej – oś z | 7,0 × 10-5 K - 1 |
| Współczynnik Poissona – LW | 0,136 |
| Współczynnik Poissona – CW | 0,118 |
| Prędkość dźwięku LW | 3602 m/s |
| Prędkość dźwięku CW | 3369 m/s |
| Impedancja akustyczna LW | 6,64 MRayla |
Gdzie:
- LW
- Wzdłużnie
- CW
- W poprzek
- PF
- Prostopadle do powierzchni laminatu
Aplikacje
FR-4 jest powszechnym materiałem na płytki obwodów drukowanych (PCB). Cienka warstwa folii miedzianej jest zwykle laminowana po jednej lub obu stronach szklanego panelu epoksydowego FR-4. Są one powszechnie określane jako laminaty platerowane miedzią. Grubość miedzi lub waga miedzi mogą się różnić i dlatego są określane osobno.
FR-4 znajduje również zastosowanie w budowie przekaźników , przełączników , dystansów , szyn zbiorczych , podkładek , osłon łukowych , transformatorów oraz listew zaciskowych śrubowych .
Zobacz też
Dalsza lektura
- Przemysłowe laminowane produkty termoutwardzalne . Krajowe Stowarzyszenie Producentów Elektrycznych (NEMA). 2012-02-01 [2011, 1998]. NEMA LI 1-1998 (R2011).