Подложка FR4 относится к подложкам печатных плат, изготовленным с использованием материала FR4. FR4 это ламинат из эпоксидной смолы, армированный стекловолокном, обладающий превосходной механической прочностью и электрическими свойствами. Состоящий из стекловолоконной ткани и эпоксидной смолы, обозначение «FR» означает «огнестойкий», что указывает на превосходную огнестойкость этого материала, благодаря чему он подходит для различных видов высокорискового электронного оборудования.
При производстве печатных плат подложки FR4 обычно служат в качестве несущего материала, поддерживая и соединяя различные электронные компоненты. Эти компоненты крепятся к подложке с помощью пайки или других методов, завершая соединение цепей и реализацию функций.
Типичный процесс производства подложка FR4:
1.Подготовка сырья
Основным сырьем для подложек FR4 являются композитные материалы, состоящие из стекловолоконной ткани и эпоксидной смолы. Стекловолоконная ткань обеспечивает прочность и жесткость, а эпоксидная смола действует как клей, соединяющий слои ткани. В процессе производства сначала необходимо выбрать стекловолоконную ткань и эпоксидную смолу, отвечающие установленным требованиям. Для обеспечения благоприятных электрических и механических свойств обычно используются высокоэффективные смолы.
2.Пропитка смолой и ламинирование
Выбранная стекловолоконная ткань сначала пропитывается эпоксидной смолой для обеспечения полного насыщения. Этот процесс обычно проводится при определенных условиях температуры и давления, чтобы гарантировать равномерное распределение смолы. Затем пропитанная смолой стекловолоконная ткань поступает в горячий пресс. Под воздействием высокой температуры и давления несколько слоев стекловолоконной ткани ламинируются в прочный композитный материал. Этот процесс не только позволяет достичь заданной плотности и твердости материала, но и обеспечивает его стабильность.
3.Резка и формовка
Пропитанные смолой листы FR4 разрезаются на стандартные размеры, которые обычно определяются последующими требованиями к производству печатных плат. Разрезанные подложки FR4 подвергаются формовке для обеспечения ровной поверхности без дефектов. Любые дефекты поверхности, такие как пузыри, складки или неровности, могут повлиять на последующие процессы и конечное качество печатной платы.
4.Сверление и обработка стенок отверстий
Для облегчения последующего соединения печатных плат и монтажа компонентов подложка FR4 подвергается сверлению. В ходе этого процесса создаются отверстия для электрических соединений, такие как сквозные отверстия и переходные отверстия. Для обеспечения соответствия размера, глубины и расположения отверстий проектным спецификациям используются высокоточные сверлильные станки. На стенках просверленных отверстий могут оставаться остатки материала, что требует удаления заусенцев и очистки.
5.Перенос рисунка и травление
После нанесения светочувствительной пленки на поверхность подложки FR4 рисунок схемы переносится с помощью ультрафиолетового облучения и проявления. Облученная подложка подвергается химической обработке для удаления неэкспонированной светочувствительной пленки, оставляя рисунок, который формирует металлический слой схемы. Затем избыточные слои меди удаляются с помощью травления, сохраняя только необходимые рисунки схемы. Этот процесс требует высокой точности для обеспечения сложных и четких рисунков схемы.
6.Металлизация и гальваническое покрытие
Металлизация улучшает проводимость схемы. Обычно металлизации подвергаются как внешние слои, так и сквозные отверстия с гальваническим покрытием (PTH). Для внешних слоев обычно используется гальваническое покрытие медью или золотом для улучшения электрических характеристик и коррозионной стойкости. PTH также требуют покрытия медью для обеспечения электрической непрерывности. В некоторых высокотехнологичных приложениях подложка FR4 может дополнительно подвергаться гальваническому покрытию золотом или серебром для повышения надежности электрических соединений.
7.Паяльная маска и трафаретная печать
Для предотвращения коротких замыканий между различными металлическими участками печатных плат подложка FR4 обычно обрабатывается паяльной маской. Функция паяльной маски заключается в защите участков схемы, не предназначенных для пайки. Этот защитный слой образуется путем нанесения краски для паяльной маски, которая затем отвердевает под воздействием ультрафиолетового света. После нанесения паяльной маски выполняется трафаретная печать для нанесения различных меток и символов на печатную плату, таких как текст, значки и логотипы брендов, что облегчает последующую сборку и техническое обслуживание.
8.Резка и разделение
После завершения всех этапов обработки подложка FR4 разрезается на детали подходящей формы и размеров. На этом этапе несколько печатных плат могут быть собраны вместе и разделены с помощью таких методов, как лазерная резка, V-образная резка или механическая резка.
9.Электрические испытания и контроль качества
По завершении подложка FR4 проходит окончательные электрические испытания. На этом этапе в первую очередь проверяется соответствие проектным спецификациям, в том числе обнаруживаются короткие замыкания или разрывы цепей. Обычные методы испытаний включают автоматизированное тестирование (ICT), функциональное тестирование и тестирование с помощью летающего зонда. После испытаний печатная плата проходит визуальный осмотр для обеспечения отсутствия дефектов, царапин или трещин.
10.Окончательная обработка
Наконец, готовая подложка FR4 проходит упаковку. В зависимости от требований могут применяться этапы нанесения покрытия или обработки поверхности для обеспечения долгосрочной стабильности и прочности печатной платы. После упаковки подложка готова к отправке заказчику или поступлению в последующие процессы сборки.
Применение подложка FR4
Потребительская электроника
В секторе потребительской электроники подложка FR4 часто используются в печатных плат для таких устройств, как смартфоны, планшеты и телевизоры. Их стабильные электрические свойства и высокая механическая прочность позволяют им удовлетворять требованиям к высокопроизводительным печатным платам в этих устройствах.
Автомобильная электроника
С развитием интеллектуальных автомобилей и электромобилей автомобильная электроника сталкивается с растущей сложностью и требованиями. Подложки FR4, известные своей превосходной стойкостью к высоким температурам и противопомеховыми свойствами, широко используются в бортовых электронных системах, таких как системы управления аккумуляторными батареями, навигационные системы и автомобильные развлекательные системы.
Промышленное управление
В промышленном автоматическом оборудовании подложка FR4 часто служат основными компонентами различных датчиков и плат управления двигателями. Их высокая прочность и долговечность обеспечивают стабильную работу при длительном использовании.
Медицинское оборудование
Благодаря своей надежной работе и точности обработки, подложка FR4 широко используются в печатных платах для медицинских устройств, включая оборудование для мониторинга пациентов, хирургические инструменты и диагностические приборы.
Аэрокосмическая промышленность
В аэрокосмической промышленности стабильность и безопасность электронного оборудования имеют первостепенное значение. Подложки FR4, благодаря своей виброустойчивости и высокой термостойкости, широко используются в электронных системах космических кораблей и спутников.
Благодаря своим выдающимся характеристикам, подложка FR4 находят широкое применение в электронных устройствах различных отраслей промышленности. Будь то бытовая электроника, автомобильная электроника, промышленные системы управления, медицинское оборудование или аэрокосмическая промышленность, подложка FR4 играют незаменимую роль. По мере развития электронных технологий подложка FR4 будут продолжать выполнять важные функции в различных высокопроизводительных устройствах, способствуя инновациям и прогрессу в области современных электронных продуктов.
