FR4 PCB工艺参数

PCB，printed circuit board，印制电路板，是电子元器件电气连接的提供者。电路板主要由介电层，导通孔、防焊油墨、丝印、表现处理组成。介电层用来保持线路及各层之间的绝缘性，俗称为基材，常见的原料为电木板、玻璃纤维板以及各种塑料板等。韦德亚洲常见的基材FR-1，FR-2，FR3，FR-4，FR-5，FR-6，CEM-1到CEM-5等。

其中最为常见、最为常用、也最受欢迎的的则是FR-4，使用FR-4基材制作的线路板韦德亚洲称之为FR-4 PCB电路板。

什么是FR-4 - FR-4材料介绍

FR4，由美国国家电气制造商协会（NEMA）定义的玻璃纤维增强环氧树脂化合物的标准。

FR代表英语中的“阻燃剂”，并表示该材料符合UL94V-0塑料材料易燃性标准。在所有FR-4 PCB上都找到了代码94V-0。当材料着火时，它保证了火的不蔓延和迅速熄灭。而数字4则将该材料与此类中的其他材料区分开。

术语FR4也代表用于制造这些层压板的等级。玻璃纤维结构为材料提供了结构稳定性。玻璃纤维层覆盖有阻燃的环氧树脂。这为材料带来了耐用性和强大的机械性能。所有这些特性使FR4印刷电路板在电子合同制造商中很受欢迎。

环氧玻纤布基板的机械性能、尺寸稳定性、抗冲击性、耐湿性能比纸基板高。它的电气性能优良，工作温度较高，本身性能受环境影响小。在加工工艺上，要比其他树脂的玻纤布基板具有很大的优越性。这类产品主要用于双面PCB ，用量很大。环氧玻纤布基板，应用最广泛的产品型号即为FR-4 ，近年来由于电子产品安装技术和PCB 技术发展需要，又出现高Tg 的FR-4 产品。

对于高TG或HiTG，其玻璃化转变温度（TG）为115°C至200°C，具体取决于制造方法和所用树脂。一个标准的FR-4 PCB将由一层FR-4层夹在两层薄铜叠层之间。

FR-4使用溴，这种化学元素称为卤素，具有耐火性。它替代了大多数应用中电阻较低的另一种化合物G-10。

FR4的优点是具有良好的强度重量比。它不吸收水，在干燥或潮湿的环境中保持较高的机械负载和良好的绝缘能力。

标准FR4：顾名思义，它是标准FR-4，耐热性约为140°C至150°C。

FR4高TG：这种类型的FR-4在180°C时具有较高的玻璃化转变温度（TG）。

FR4高CTI：大于600伏特的跟踪指数（或法国的IRC表示行驶阻力指数）。

FR4不带铜层压板：是绝缘板、模板和卡夹的理想选择。

为什么需要防火阻燃等级？

FR，代表着阻燃等级，这意味着使用高阻燃等级材料制作的电路板不会起火发生火灾。当时电压和电流很高，早期的电子电路设计中混合管/晶体管设计很普遍；现在需要有防火等级，因为一些电路板子上的电路电流水平是几十和几百安培，如果出现短路就会引发火灾。

FR-4的优越性能

1、FR4是一种低成本材料；

2、它具有很高的介电强度，这有助于其电绝缘性能；

3、该材料具有高的强度重量比，并且重量轻；

4、它是防潮的，并且也具有相对的温度；

5、该材料具有良好的电损耗性能；

6、FR4不吸水，因此也适用于各种船用PCB应用；

7、材料为黄色至浅绿色，非常适合任何应用。

所有这些特性使其适用于各种环境。

FR-4 PCB电路板基材厚度选择

使用正确厚度的材料对于构建FR4 PCB非常重要。为您的PCB选择FR4材料时，需要考虑几件事：

组件兼容性：尽管FR-4用于制造多种类型的印刷电路板，但其厚度会影响所用组件的类型。例如，THT通孔插件组件有别于其他组件，它需要薄的PCB。

节省空间：节省空间对于印刷线路板的设计至关重要，尤其是对于USB连接器和蓝牙配件等。现在对于电子产品小型化，紧凑化的要求越来越高，因此更薄更小的PCB板设计就显得尤为重要。

设计和灵活性：大多数线路板厂都喜欢制造板厚架加厚的线路板。对于FR-4板材，如果电路板的尺寸增加，那么太薄的FR-4基板就有破裂的可能。板厚较厚的电路板，可以用来制作“ V形槽”，也称为凹槽。

应考虑使用PCB的环境。对于医疗领域的电子控制单元而言，薄的PCB可降低应力。太薄的电路板对热更敏感。它们可能在部件焊接阶段弯曲并形成不希望的角度。

阻抗控制：电路板的厚度意味着电介质（即FR-4）的厚度，这使阻抗控制变得更加容易。当阻抗是重要因素时，因此电路板的厚度是必须考虑的因素。

连接：用于印刷电路的连接器的类型也决定了FR-4的厚度。

FR4印刷电路板的分类

根据铜走线层数，FR4印刷电路板通常分为以下类型：

单面 (S/S，Single-sided PCB)或单层；

双面（D/S，Double Layer PCB），或双层，2Layers，2L；

四层（4L）、六层（6L）、八层（8L）、十层（10L）、及10L以上的板

如果按制造工艺分板，主要按孔径大小，分为两种：

普通通孔（直径 >=0.20mm (8mil)）

HDI (直径 <=0.15mm (6mil)

按铜厚可分为

普通铜厚：0.5 OZ、1.0 OZ、2.0 OZ、

重铜：铜厚：>= 3 OZ

按芯材可分为

刚性FR4 PCB：只有FR4，整板都是刚性的；

刚柔结合电路：刚性FR4加柔性电路；

根据FR4的Tg值，可分为

正常 Tg：值 130、135、140；

高 Tg：值 170、180；

根据PCB的射频（RF）等级，可分为

正常：< 300 Mhz

高频：300MHz ~ 3GHz，甚至更大

按板厚可分为

正常：>=0.30mm

超薄：0.10~0.30mm

何种情况下不应使用FR-4板材？

如上所述，在大多数情况下，FR4确实是您的电路板材料的最佳选择，但是，在某些特殊情况下，FR4却并不是最适合您的电路板材料，比如：

如果需要优异的耐热性：如果要在高温环境中使用PCB，建议不要使用FR4材料。例如，对于航空航天应用中的PCB，FR4材料不是正确的选择。

如果需要无铅焊接：如果您的客户需要符合RoHS的PCB，则必须使用无铅焊接。在无铅焊接过程中，回流温度可能达到峰值并达到250摄氏度，并且由于其耐低温性，FR4材料无法承受。

如果使用高频信号：在高频下，FR4 板无法保持恒定的阻抗，并且可能会发生对信号完整性产生负面影响的反射。这是 dk 值相对较高的结果。

大多数印刷电路板是使用玻璃增强环氧树脂层压板作为基板制造的。虽然市场上有各种各样的层压板，但 FR-4 既用途广泛，又被广泛接受为 PCB 制造的标准材料。FR-4 具有良好的电绝缘体功能，具有良好的强度重量比和阻燃性。

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