為什么FR4材料通常用于PCB制造？

FR4是PCB多層板生產廠家制造電路板中最常見的高級別的電介質材料。這種材料應用于在單面、雙面和多層板中。

以下是FR4材料的一些優(yōu)點：

工作溫度范圍較大（50 C至115 C）；

Tg值較高（約180 C)；

提供良好的機械性能，以保持電路板結構的完整性；

與其他材料相比，成本友好。

FR代表阻燃劑，數字“4”表示編織玻璃增強環(huán)氧樹脂。FR4的特性因制造商的不同而差別很大，盡管它通常以其機械強度和耐水性而聞名。這種材料作為PCB中的絕緣體，通過隔離相鄰的銅平面，同時也提供整體的機械強度。?

FR4基材的性質是什么？

阻燃劑

用于防止或延緩火災蔓延的材料上的化學物質被稱為阻燃劑。FR4基材具有優(yōu)異的熱學、機械學和電學性能，使其成為廣泛的電子應用的完美選擇。阻燃層壓板和預浸料用途非常廣泛，適用于各種制造程序，并產生可預測的結果。

良好的電氣性能

PCB材料的電學特性對于信號的完整性和阻抗的考慮至關重要。它們決定了電信號在材料中傳播的速度，以及它在給定的體積中能保留多少電荷。

低吸濕性

吸濕是指PCB材料浸在水中時抵抗吸水的能力。它是由在控制條件下由于吸水導致電路板材料的重量增加百分比給出的。FR4材料在水中浸泡24小時后，其低吸濕率為0.10%。

FR4電路板材料的局限性

FR4已多年被用于印刷電路板。它價格便宜，并提供了足夠的電氣絕緣。然而，當FR4應用于高速應用時，可能會出現以下問題：?

絕緣穩(wěn)定性

雖然FR4是一個很好的絕緣體，但它在受到高功率、高電壓或高熱量的影響時也有其局限性。如果超過一定的限制，材料的絕緣性能將會惡化，它們將開始導電。這會導致電路板出現故障。

受控阻抗

FR4不像高速電路板材料那樣提供均勻的介電常數。隨著頻率的增加，Dk也會發(fā)生變化。高速材料的介電常數公差小于2%，而FR4的公差高達10%。FR4中的Dk變化在保持阻抗值的同時帶來了挑戰(zhàn)。因此，這種材料不是控制阻抗板的首選選擇。?

信號損失

信號損耗是PCB設計的一個重要方面，特別是在高頻應用中。FR4并不是這些應用的最佳材料，因為它比高頻材料具有更大的Df（耗散因子）。

羅杰斯和FR4材料的PCB材料損失與頻率的關系。圖片來源： EDN

FR4的Df約為0.020，而大多數高頻層壓板的Df約為0.004，這是FR4的Df的四分之一。Df越小，整體信號損失就越小。另一個缺點是，FR4的Df隨著信號頻率的增加而增加。因此，這些PCB比使用高頻層壓板制造的板遭受更高的信號損失。上圖繪制了FR4和Rogers RO4350B（高速材料）的頻率與每英寸損耗（dB）的關系。它清楚地描述了FR4材料在高頻時遭受更大的損失。

溫度穩(wěn)定性

對于暴露于高溫環(huán)境下的設備，不推薦使用FR4材料。此外，這些材料不支持無鉛焊接，這是因為無鉛PCB組件的回流溫度可達250攝氏度。這明顯高于許多FR4版本的Tg。

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