FR4 pcb avser substrat för kretskort som tillverkas av FR4-material. FR4 är ett glasfiberförstärkt epoxihartslaminat som erbjuder utmärkt mekanisk hållfasthet och elektriska egenskaper. Det består av glasfiberväv och epoxiharts, och beteckningen ”FR” står för ”Flame Retardant” (flamskyddat), vilket innebär att materialet har överlägsen flamskyddsförmåga, vilket gör det lämpligt för olika typer av högriskelektronisk utrustning.
Vid tillverkning av kretskort fungerar FR4 pcb vanligtvis som bärarmaterial som stöder och förbinder olika elektroniska komponenter. Dessa komponenter fästs på substratet genom lödning eller andra metoder, vilket fullbordar kretsanslutningarna och den funktionella implementeringen.
Typisk tillverkningsprocess för FR4 pcb:
1.Förberedelse av råmaterial
De primära råmaterialen för FR4 pcb är kompositmaterial som består av glasfiberduk och epoxiharts. Glasfiberduken ger styrka och styvhet, medan epoxihartset fungerar som lim som binder ihop duklagren. Under produktionen måste först glasfiberduk och epoxiharts som uppfyller specificerade krav väljas ut. Högpresterande hartser används vanligtvis för att säkerställa gynnsamma elektriska och mekaniska egenskaper.
2.Hartsimpränkning och laminering
Den utvalda glasfiberduken impregneras först med epoxiharts för att säkerställa fullständig mättnad. Denna process utförs vanligtvis under specifika temperatur- och tryckförhållanden för att garantera en jämn fördelning av hartset. Det hartsimpregnerade glasfiberduken matas sedan in i en varmpress, där flera lager lamineras under hög temperatur och tryck för att bilda ett robust kompositmaterial. Denna process uppnår inte bara den erforderliga materialtätheten och hårdheten utan säkerställer också materialets stabilitet.
3.Skärning och formning
De hartsimpregnerade FR4-arken skärs till standardmått, som vanligtvis bestäms av efterföljande krav för PCB-produktion. De skurna FR4 pcb formas för att säkerställa en plan, felfri yta. Eventuella ytfel såsom bubblor, veck eller ojämnheter kan äventyra efterföljande processer och den slutliga kretskorts kvaliteten.
4.Borrning och behandling av hålväggar
För att underlätta efterföljande kretskortsanslutningar och komponentmontering genomgår FR4 pcb borrning. Denna process skapar hål för elektriska anslutningar, såsom genomgående hål och via. Högprecisionsborrmaskiner används för att säkerställa att hålstorlek, djup och placering uppfyller designspecifikationerna. Resterande material kan finnas kvar på borrade hålväggar, vilket kräver avgradning och rengöring.
5.Mönsteröverföring och etsning
Efter applicering av en ljuskänslig film på ytan av FR4 pcb överförs kretsdesignmönstret genom ultraviolett exponering och framkallning. Det exponerade substratet genomgår kemisk bearbetning för att ta bort den oexponerade ljuskänsliga filmen, vilket lämnar kvar det mönstrade designen för att bilda kretsens metalliska skikt. Därefter avlägsnas överskott av kopparskikt genom etsning, så att endast de nödvändiga kretsmönstren behålls. Denna process kräver hög precision för att säkerställa intrikata och tydliga kretsmönster.
6.Metallisering och plätering
Metallisering förbättrar kretsens ledningsförmåga. Vanligtvis genomgår både de yttre skikten och de pläterade genomgående hålen (PTH) metallisering. För de yttre skikten används vanligtvis elektropläterad koppar- eller guldplätering för att förbättra den elektriska prestandan och korrosionsbeständigheten. PTH kräver också kopparplätering för att säkerställa elektrisk kontinuitet. I vissa avancerade applikationer kan FR4 pcb dessutom genomgå guld- eller silverplätering för att förbättra tillförlitligheten hos de elektriska anslutningarna.
7.Lödmask och screentryck
För att förhindra kortslutningar mellan olika metalliska områden på kretskortet behandlas FR4 pcb vanligtvis med en lödmask. Lödmaskens funktion är att skydda kretsområden som inte är avsedda för lödning. Detta skyddande skikt bildas genom att applicera lödmasksbläck, som sedan härdas med ultraviolett ljus. Efter lödmaskeringen utförs screentryck för att markera olika etiketter och symboler på kretskortet, såsom text, ikoner och varumärkeslogotyper, vilket underlättar efterföljande montering och underhåll.
8.Skärning och avskärning
Efter att alla bearbetningssteg har slutförts skärs FR4 pcb till lämpliga former och dimensioner. I detta skede kan flera kretskort lamineras ihop och separeras med hjälp av metoder som laserskärning, V-skärning eller mekanisk skärning.
9.Elektrisk testning och kvalitetskontroll
När detta är klart genomgår FR4 pcb en slutlig elektrisk testning. I detta skede verifieras främst överensstämmelsen med konstruktionsspecifikationerna, inklusive detektering av kortslutningar eller öppna kretsar. Vanliga testmetoder omfattar automatiserad testning (ICT), funktionstestning och flygande probtestning. Efter testningen genomgår kretskortet en visuell inspektion för att säkerställa att det inte finns några defekter, repor eller sprickor.
10.Slutlig bearbetning
Slutligen genomgår det färdiga FR4 pcb förpackning. Beroende på kraven kan beläggnings- eller ytbehandlingssteg tillämpas för att säkerställa kretskortets långsiktiga stabilitet och hållbarhet. När substratet är förpackat är det klart för leverans till kunden eller för vidare bearbetning i monteringsprocesser.
Användningsområden för FR4 pcb
Konsumentelektronik
Inom konsumentelektronikbranschen används FR4 pcb ofta i kretskort för enheter som smartphones, surfplattor och tv-apparater. Deras stabila elektriska egenskaper och robusta mekaniska hållfasthet gör att de uppfyller kraven på högpresterande kretskort i dessa apparater.
Fordonselektronik
Med utvecklingen av smarta fordon och elbilar blir fordonselektroniken allt mer komplex och kraven allt högre. FR4 pcb, som är kända för sin överlägsna högtemperaturbeständighet och störningsskydd, används i stor utsträckning i elektroniska system ombord, såsom batterihanteringssystem, navigationssystem och underhållningssystem i fordon.
Industriell styrning
Inom industriell automationsutrustning fungerar FR4 pcb ofta som kärnkomponenter i olika sensorer och motorstyrkort. Deras höga hållfasthet och hållbarhet säkerställer stabil drift under långvarig användning.
Medicinsk utrustning
Tack vare sin tillförlitliga prestanda och precisa bearbetbarhet används FR4 pcb i stor utsträckning i kretskort för medicinsk utrustning, inklusive patientövervakningsutrustning, kirurgiska instrument och diagnostisk utrustning.
Flyg- och rymdindustri
Inom flyg- och rymdindustrin är stabiliteten och säkerheten hos elektronisk utrustning av största vikt. FR4 pcb, med sin vibrationsbeständighet och högtemperaturtolerans, används i stor utsträckning i elektroniska system i rymdfarkoster och satelliter.
FR4 pcb har tack vare sin enastående prestanda många användningsområden inom elektroniska enheter i olika branscher. Oavsett om det gäller konsumentelektronik, fordonselektronik, industriella styrsystem, medicinsk utrustning eller rymdteknik, spelar FR4 pcb en oumbärlig roll. I takt med att den elektroniska tekniken fortsätter att utvecklas kommer FR4 pcb att fortsätta att fylla viktiga funktioner i olika högpresterande enheter och driva innovation och framsteg inom moderna elektroniska produkter.
