FR4 PCB工藝參數(shù)

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(dǎo)通孔、防焊油墨、絲印、表現(xiàn)處理組成。介電層用來(lái)保持線(xiàn)路及各層之間的絕緣性，俗稱(chēng)為基材，常見(jiàn)的原料為電木板、玻璃纖維板以及各種塑料板等。我們常見(jiàn)的基材FR-1，F(xiàn)R-2，F(xiàn)R3，F(xiàn)R-4，F(xiàn)R-5，F(xiàn)R-6，CEM-1到CEM-5等。

其中最為常見(jiàn)、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(xiàn)路板我們稱(chēng)之為FR-4 PCB電路板。

什么是FR-4 - FR-4材料介紹

FR4，由美國(guó)國(guó)家電氣制造商協(xié)會(huì)（NEMA）定義的玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂化合物的標(biāo)準(zhǔn)。

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

術(shù)語(yǔ)FR4也代表用于制造這些層壓板的等級(jí)。玻璃纖維結(jié)構(gòu)為材料提供了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。玻璃纖維層覆蓋有阻燃的環(huán)氧樹(shù)脂。這為材料帶來(lái)了耐用性和強(qiáng)大的機(jī)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(jī)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(shù)脂的玻纖布基板具有很大的優(yōu)越性。這類(lèi)產(chǎn)品主要用于雙面PCB ，用量很大。環(huán)氧玻纖布基板，應(yīng)用最廣泛的產(chǎn)品型號(hào)即為FR-4 ，近年來(lái)由于電子產(chǎn)品安裝技術(shù)和PCB 技術(shù)發(fā)展需要，又出現(xiàn)高Tg 的FR-4 產(chǎn)品。

對(duì)于高TG或HiTG，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（TG）為115°C至200°C，具體取決于制造方法和所用樹(shù)脂。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(xué)元素稱(chēng)為鹵素，具有耐火性。它替代了大多數(shù)應(yīng)用中電阻較低的另一種化合物G-10。

FR4的優(yōu)點(diǎn)是具有良好的強(qiáng)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(jī)械負(fù)載和良好的絕緣能力。

標(biāo)準(zhǔn)FR4：顧名思義，它是標(biāo)準(zhǔn)FR-4，耐熱性約為140°C至150°C。

FR4高TG：這種類(lèi)型的FR-4在180°C時(shí)具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（TG）。

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

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(jí)？

FR，代表著阻燃等級(jí)，這意味著使用高阻燃等級(jí)材料制作的電路板不會(huì)起火發(fā)生火災(zāi)。當(dāng)時(shí)電壓和電流很高，早期的電子電路設(shè)計(jì)中混合管/晶體管設(shè)計(jì)很普遍；現(xiàn)在需要有防火等級(jí)，因?yàn)橐恍╇娐钒遄由系碾娐冯娏魉绞菐资蛶装侔才?，如果出現(xiàn)短路就會(huì)引發(fā)火災(zāi)。

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(qiáng)度，這有助于其電絕緣性能；

3、該材料具有高的強(qiáng)度重量比，并且重量輕；

4、它是防潮的，并且也具有相對(duì)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(yīng)用；

7、材料為黃色至淺綠色，非常適合任何應(yīng)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(duì)于構(gòu)建FR4 PCB非常重要。為您的PCB選擇FR4材料時(shí)，需要考慮幾件事：

組件兼容性：盡管FR-4用于制造多種類(lèi)型的印刷電路板，但其厚度會(huì)影響所用組件的類(lèi)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(duì)于印刷線(xiàn)路板的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，尤其是對(duì)于USB連接器和藍(lán)牙配件等?，F(xiàn)在對(duì)于電子產(chǎn)品小型化，緊湊化的要求越來(lái)越高，因此更薄更小的PCB板設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。

設(shè)計(jì)和靈活性：大多數(shù)線(xiàn)路板廠(chǎng)都喜歡制造板厚架加厚的線(xiàn)路板。對(duì)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(lái)制作“ V形槽”，也稱(chēng)為凹槽。

應(yīng)考慮使用PCB的環(huán)境。對(duì)于醫(yī)療領(lǐng)域的電子控制單元而言，薄的PCB可降低應(yīng)力。太薄的電路板對(duì)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(zhì)（即FR-4）的厚度，這使阻抗控制變得更加容易。當(dāng)阻抗是重要因素時(shí)，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(lèi)型也決定了FR-4的厚度。

FR4印刷電路板的分類(lèi)

根據(jù)銅走線(xiàn)層數(shù)，F(xiàn)R4印刷電路板通常分為以下類(lèi)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?cè)峤Y(jié)合電路：剛性FR4加柔性電路；

根據(jù)FR4的Tg值，可分為

正常 Tg：值 130、135、140；

高 Tg：值 170、180；

根據(jù)PCB的射頻（RF）等級(jí)，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(yīng)使用FR-4板材？

如上所述，在大多數(shù)情況下，F(xiàn)R4確實(shí)是您的電路板材料的最佳選擇，但是，在某些特殊情況下，F(xiàn)R4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(duì)于航空航天應(yīng)用中的PCB，F(xiàn)R4材料不是正確的選擇。

如果需要無(wú)鉛焊接：如果您的客戶(hù)需要符合RoHS的PCB，則必須使用無(wú)鉛焊接。在無(wú)鉛焊接過(guò)程中，回流溫度可能達(dá)到峰值并達(dá)到250攝氏度，并且由于其耐低溫性，F(xiàn)R4材料無(wú)法承受。

如果使用高頻信號(hào)：在高頻下，F(xiàn)R4 板無(wú)法保持恒定的阻抗，并且可能會(huì)發(fā)生對(duì)信號(hào)完整性產(chǎn)生負(fù)面影響的反射。這是 dk 值相對(duì)較高的結(jié)果。

大多數(shù)印刷電路板是使用玻璃增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂層壓板作為基板制造的。雖然市場(chǎng)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(biāo)準(zhǔn)材料。FR-4 具有良好的電絕緣體功能，具有良好的強(qiáng)度重量比和阻燃性。

FR4 PCB打樣