一、fr-4は、FR4とも書かれ、名称であり、標准グレードでもある。

PCB製造に用いる有機基板材料は,樹脂,補強材料,導電性銅箔の3つの構成要素からなる。

fr-4の銅板被覆の構成

fr−4名称として、それに適用印刷回路基板の製造に使うガラス繊維の布増強材料として、树脂の体系をエポキシ树脂の层压板通称、emmm、これはあなたと同じように、広東省の街と老wu挨拶、一声叫ぶ靓仔、この街およそ自分の容姿と水準の唾ながらも振り返ったあなたへ微笑を

美女と似ているが、fr-4は板の総称である。このうちグラスファイバー布は、電子級グラスファイバーを薄く編んだ布のような素材だ。ガラス繊維はfr-4に必要な構造安定性を持たせる。このガラス繊維の布は難燃性添加剤を含んだエポキシ樹脂に囲まれて拘束されている。樹脂は材料に剛性やその他の物理的特性を持たせる。

fr-4規格はNEMA(米国電気制造業者協会)が制定したもので、一般的なPCB NEMA基材等級分類は下表のとおりである。

一般的なNEMA PCB基材の等級分類

NEMA分類標准のFRはflame-retardant(耐火性のもの)またはfire-resistant(耐火性のもの)すなわち耐火性等級を表しているため、FR等級の板はすべて耐火性の板である。4は樹脂がエポキシ樹脂、補強材料がガラス繊維布、難燃性等級がUL94 v-0のこの類の板材を表します。一方、fr-1、fr-2、fr-3の難燃性グレードはul94 v-1で、採用する樹脂や補強材も異なる。

1950年代に、紙のフェノリックなアルデヒドは銅の基板を覆って世に出て大量にラジオ及びテレビなどの電気設備に応用して、しかしこの材質の電気絶縁性は比較的低くて、しかも燃えにくいです。当時の米テレビの電気余りが発生した原因の故障による火災事故、だからnema電気安全側の考えから、違ったpcb基材の等級分類、主回路,基材に基づいた可燃性や高温の安定性、吸水性などの指標の等級を、が基材の电気性能と規定し、例えば誘電率や読んだり角出席などの指標だ。

ここで強調しておきたいのは、fr-4はNEMA基材等級分類の一等級であり、材料の種類を表すものであって、具体的な材料を表すものではないということだ。よくある問題は、fr-4が特定の誘電体と混同されることである。例えば、シミュレーションソフトのfr-4材料は、デフォルト誘電率が4.2、損失角正接が0.02であるが、低損失の板材もfr-4グレードのものが多い。

fr4は必須の、なぜfr4こんなに人気板廠の人気は?

二、なぜFR4はPCB基板メーカーの常備板なのか

最も広く使用し始めたPCB板材は紙のフェノール銅基板で、例えばXPC、XXXPC、材料の価格が相対的に安いため、しかしそれらは非難燃性の材料で、1970年代に現れた回路の故障による火災事故の后で、主な電気設備は難燃性の基材を使用することに転じて、難燃性特性を有する紙のフェノール銅被覆基板fr-1、fr-2の使用は、非難燃性XPC、XXXPC基板を徐々に上回る。

1980年代にはマルチメディア携帯机器、例えばウォークマン、BP机などが流行し、PCBの小型化と高密度化が進み、多層板PCBの応用もますます一般化し、PCBの基材の発展を導いた。

XPCやfr-1のような紙基板は、エポキシ繊維基板のfr-4より安価であるが、吸湿性、耐熱性、機械的強度の面で劣る。初期、紙基板は一般的に価格に敏感な消費者向け製品に使用されていたが、fr-4は工業用製品に多く使用されていた。

しかし、消費機器の小型化、軽量化、薄型化が進むにつれて、fr-4パネルの使用も増えていった。標準的な厚さ1.6ミリ~ 0.8ミリのPCBが広く使われるようになると、紙基板の機械的強度や耐湿性が問題になってきた。また、紙基板は多層板の生産に向かないことや、装置の小型化に伴いPCB配線の密度が高くなることから、多層板の市場シェアが高まっている。そのため、コストが高いにもかかわらず、消費は徐々にfr-4にシフトしていった。

PCB見本メーカーが低コストの紙基板をfr-4に広く採用していないもう一つの大きな理由は,紙基板が穴あけ方式ではなくパンチ方式であるのに対し,fr-4は非常に扱いやすいからである。

エポキシ樹脂やガラス繊維クロスなどの生産能力の拡大に伴い、現在標准化されているfr-4基材は、優れた机械性と優れた加工性を有する低コスト材料として、世界中の低コスト電子制品メーカーに人気がある。

三、fr-4の性能指標

fr-4基材はエポキシ樹脂系であるため、Tg値は長年にわたってfr-4基材のグレードを分ける最も一般的な指標であり、ipc-4101仕様の最も主要な性能指標の1つである。

ガラス化遷移温度Tg

樹脂体系のTg値とは、材料が相対剛性または「ガラス」状態から変形または軟化しやすい状態に変化する温度推移点をいう。樹脂が分解されない限り、この熱力学的変化は常に可逆的である。つまり、材料を常温からTg値より高い温度に加熱し、Tg値以下に冷却すると、同じ性質の剛性状態に戻すことができる。しかし、材料がTg値よりもはるかに高い温度に加熱されると、不可逆的な相変化を引き起こす可能性がある。この温度による影響は、材料の種類にも大きく関系しますが、樹脂の熱分解にも関系します。

一般に、基材のTgが高いほど、材料の信頼性が高いことを意味する。鉛フリー溶接工法の場合は、基材の熱分解温度(Td)も考慮する必要がある。

その他の重要な性能指標には、熱膨張係数(CTE)、吸水率、材料の密着性特性、T260およびT288試験のような一般的な階層的時間試験がある。[1]

四、fr-4の多様性

補強材としてガラス繊維布を使用し、樹脂体系がエポキシ樹脂で難燃性等級がul94 v-0の基材はすべてfr-4ですが、このような大類の材料の具体的な区分はありますか?

Tg値による分割

fr-4材料の最も明確な違いはTg値で、Tg温度によって、一般的にfr-4板は低Tg、中Tg、高Tg板に分けられる。

業界では、一般的に135℃前后Tgのfr-4を低Tgシートとする。150℃ぐらいTgのfr-4を中Tg板にします;170℃前后Tgのfr-4を高Tgシートとします。

PCB加工時に圧合回数が多い場合、PCB層数が多い場合(14層以上)、溶接温度が高い場合(≧230℃)、作業温度が高い場合(100℃以上)、溶接熱応力が大きい場合(ピーク溶接など)は、高Tg板を選択する必要があります。

損耗による区分

fr-4は以下のように分類できる。

·  一般的な損失プレート(Df≧0.02)

·  中ロスシート(0.01<Df<0.02)

·  低損失シート(0.005<Df<0.01)

·  超低損失シート(Df < 0.005)

仕入先によって分ける

板材のサプライヤーによってfr-4等級の材料にも性能の違いがあります。また、同じサプライヤーのfr-4等級の下にも異なる制品規格があります。ですから、選択する板材の最も正確な指定は、正確に材料サプライヤーの具体的な制品名に至ることです。