PCB多层板生产厂家选择FR4的原因
为什么FR4材料通常用于PCB制造？
FR4是PCB多层板生产厂家制造电路板中最常见的高级别的电介质材料。这种材料应用于在单面、双面和多层板中。
以下是FR4材料的一些优点：
工作温度范围较大（50 C至115 C）；
Tg值较高（约180 C)；
提供良好的机械性能，以保持电路板结构的完整性；
与其他材料相比，成本友好。
FR代表阻燃剂，数字“4”表示编织玻璃增强环氧树脂。FR4的特性因制造商的不同而差别很大，尽管它通常以其机械强度和耐水性而闻名。这种材料作为PCB中的绝缘体，通过隔离相邻的铜平面，同时也提供整体的机械强度。
FR4基材的性质是什么？
阻燃剂
用于防止或延缓火灾蔓延的材料上的化学物质被称为阻燃剂。FR4基材具有优异的热学、机械学和电学性能，使其成为广泛的电子应用的完美选择。阻燃层压板和预浸料用途非常广泛，适用于各种制造程序，并产生可预测的结果。
良好的电气性能
PCB材料的电学特性对于信号的完整性和阻抗的考虑至关重要。它们决定了电信号在材料中传播的速度，以及它在给定的体积中能保留多少电荷。
低吸湿性
吸湿是指PCB材料浸在水中时抵抗吸水的能力。它是由在控制条件下由于吸水导致电路板材料的重量增加百分比给出的。FR4材料在水中浸泡24小时后，其低吸湿率为0.10%。
FR4电路板材料的局限性
FR4已多年被用于印刷电路板。它价格便宜，并提供了足够的电气绝缘。然而，当FR4应用于高速应用时，可能会出现以下问题：
绝缘稳定性
虽然FR4是一个很好的绝缘体，但它在受到高功率、高电压或高热量的影响时也有其局限性。如果超过一定的限制，材料的绝缘性能将会恶化，它们将开始导电。这会导致电路板出现故障。
受控阻抗
FR4不像高速电路板材料那样提供均匀的介电常数。随着频率的增加，Dk也会发生变化。高速材料的介电常数公差小于2%，而FR4的公差高达10%。FR4中的Dk变化在保持阻抗值的同时带来了挑战。因此，这种材料不是控制阻抗板的首选选择。
信号损失
信号损耗是PCB设计的一个重要方面，特别是在高频应用中。FR4并不是这些应用的最佳材料，因为它比高频材料具有更大的Df（耗散因子）。
罗杰斯和FR4材料的PCB材料损失与频率的关系。图片来源： EDN
FR4的Df约为0.020，而大多数高频层压板的Df约为0.004，这是FR4的Df的四分之一。Df越小，整体信号损失就越小。另一个缺点是，FR4的Df随着信号频率的增加而增加。因此，这些PCB比使用高频层压板制造的板遭受更高的信号损失。上图绘制了FR4和Rogers RO4350B（高速材料）的频率与每英寸损耗（dB）的关系。它清楚地描述了FR4材料在高频时遭受更大的损失。
温度稳定性
对于暴露于高温环境下的设备，不推荐使用FR4材料。此外，这些材料不支持无铅焊接，这是因为无铅PCB组件的回流温度可达250摄氏度。这明显高于许多FR4版本的Tg。
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