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FR-4

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FR-4(或FR4)是玻璃加固環氧層壓材料的NEMA級別,是一種複合材料,由編制玻璃纖維布,結合耐火的環氧樹脂(自熄)組成。

"FR"代表"flame retardant(不易燃)",但並不表示材料符合標準UL94V-0,除非特別進行UL 94測試,如在符合實驗室的第8節進行垂直火焰測試。FR-4的名稱由NEMA於1968年創建。

FR-4玻璃環氧樹脂是一種流行的高壓熱組合塑料層質,具有良好的強度與比重。在近零的吸水率,FR-4最常用作具有相當多機械強度的電絕緣體。已知該材料在乾燥和潮濕的條件下都保留其高機械值和電絕緣特性。這些屬性,加上良好的製造特徵,為各種電氣和機械應用提供了這個級別的用處。

玻璃環氧樹脂層壓材料的等級名稱是:G-10、G-11、FR-4、FR-5和FR-6。其中,FR-4是今天最廣泛使用的等級。FR-4的前身G-10,因其缺乏FR-4的自熄滅性,在大多數用途中被FR-4取代。

FR-4二氧化樹脂系統通常使用,以加強FR-4玻璃環氧樹脂層板的耐火特性。一些用途中,如果需要其在受熱或損壞[來源請求],則仍然會使用非耐火的G-10。

屬性

在NEMA LI 1-1998標準中定義了哪些材料屬於"FR-4"類別,FR-4的典型物理和電氣特性如下。縮寫LW(長度,曲線方向)和CW(交叉,填充線方向)指的是板(平面)的XY平面中的常規垂直纖維方向。在笛卡爾坐標方面,縱向沿着x軸,交叉沿着y軸,而z軸稱為橫向平面方向。下面顯示的值是某個製造商材料的例子。另一個製造商的材料通常會有略有不同的價值。從製造商數據表中檢查任何特定材料的實際值可能非常重要,例如在高頻應用中。

範圍
比重/密度 1.850 g/cm3(0.0668 lb/cu in)
吸水率 −0.125 在 < 0.10%
溫度指數 140 °C(284 °F)
熱導率,通過平面 0.29 W/(m·K)[1], 0.343 W/(m·K)[2]
熱導率,面內 0.81 W/(m·K[1]), 1.059 W/(m·K)[2]
洛氏硬度 110 M 規模
粘結強度 > 1,000公斤(2,200磅)
抗彎強度 (A; 0.125 in) – LW > 415 MPa(60,200 psi)
抗彎強度 (A; 0.125 in) – CW > 345 MPa(50,000 psi)
擊穿電壓 (A) > 50 千伏
擊穿電壓 (D48/50) > 50 千伏
介電強度 20 中壓/米
相對電容率(A) 4.4
相對電容率 (D24/23) 4.4
耗散因數(DF)(A) 0.017
耗散因數 (D24/23) 0.018
介質電容率 (εr) 3.9 – 4.7[3]4.4 @ 1 GHz (Supplier Isola)
損耗角正切 (tanδ) 0.02 – 0.03[3], 0.030 @ 1 GHz[4][5]
玻璃化轉變溫度 可以變化,但超過 120 攝氏度
楊氏模量 – LW 3.5×10^6 psi(24 GPa)
楊氏模量 – CW 3.0×10^6 psi(21 GPa)
熱膨脹係數 – x軸 1.4 ×10-5  K −1
熱膨脹係數 - y軸 1.2 ×10-5  K −1
熱膨脹係數 - z軸 7.0 ×10-5  K −1
泊松比(Poisson's ratio) – LW 0.136
泊松比(Poisson's ratio) – CW 0.118
LW聲速 3602 m/s
CW聲速 3369 m/s
LW聲阻抗 6.64 MRayl

組成布 其中:

LW
長度
CW
橫向
PF
垂直於層面

應用

FR-4是印刷電路板(PCB)的常用材料。一層薄的銅卷通常被層壓在FR-4玻璃二氧化面板的一側或兩側。這些通常被稱為包銅或覆膜。銅厚度或銅重可能有所不同,因此不在標準中列明。

FR-4也用於建造中繼、開關、停車、母線、墊片、弧盾、變壓器和螺絲端子條。

也見

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 Azar, Kaveh; Graebner, John E. Experimental Determination of Thermal Conductivity of Printed Wiring Boards. Proceedings of the Twelfth IEEE SEMI-THERM Symposium. 1996: 169–182. doi:10.1109/STHERM.1996.545107. 
  2. ^ 2.0 2.1 Sarvar, F.; Poole, N. J.; Witting, P. A. PCB glass-fibre laminates: Thermal conductivity measurements and their effect on simulation. Journal of Electronic Materials. 1990, 19 (12): 1345–1350. doi:10.1007/bf02662823. 
  3. ^ 3.0 3.1 Using Pre-Emphasis and Equalization with Stratix GX (PDF). ALTERA Datasheet (Altera Corporation). 2003: 3 [2023-04-18]. (原始內容存檔 (PDF)於2022-08-03). 
  4. ^ HF Transmission (PDF). Atmel Corporation (Atmel Corporation). 2003: 7 [2023-04-18]. (原始內容存檔 (PDF)於2021-09-17). 
  5. ^ PCB Layout Guidelines for Designing with Avago SFP+Transceivers (PDF). Avago Technologies (Avago Technologies). 2005: 2 [2023-04-18]. (原始內容存檔 (PDF)於2021-09-17).