อะไรคือ FR-4

กระบวนการตัดแผ่น PCB อีพ็อกซี่เสริมแรงด้วยแก้ว (FR4) นั้นปลอดภัยและสามารถทำได้โดยใช้เทคนิคเดียวกับที่ใช้ในการตัด PCB ตัวอย่าง นักสามารถใช้มีดคัตเตอร์คมเพื่อกรีดรอยแล้วแตกชิ้นออกมา อีกตัวเลือกหนึ่งคือการใช้เครื่องตัด Dremel หรือเลื่อย

FR4 และ FR5 PCB มีคุณสมบัติทางความร้อนที่แตกต่างกัน ในขณะที่ FR4 มี Tg ที่ 130° C (266° F) และอุณหภูมิการทำงานสูงสุดที่ 110° C (230° F) แต่ FR5 มี Tg ที่สูงกว่าคือ 160° C (320° F) และอุณหภูมิการทำงานสูงสุดที่ 140° C (284° F) นอกจากนี้ FR5 ยังมีความสม่ำเสมอทางความร้อนมากกว่า FR4 เป็นที่น่าสังเกตว่าลามิเนตชั้นในที่บางสำหรับบอร์ดหลายชั้นก็ทำจาก FR4 เช่นกัน

CEM-3 PCB เป็นคู่แข่งใกล้เคียงกับ FR4 ซึ่งใช้ผ้าผลิตแก้วประเภท ‘flies’ แทนผ้าผลิตแก้วแบบทอ CEM-3 PCB โดดเด่นด้วยสีขาวนวลและเนื้อละเอียด มันเป็นตัวแทนเต็มรูปแบบของ FR4 และมีส่วนแบ่งตลาดสำคัญในญี่ปุ่น

เมื่อเทียบกับ PCB FR4 ปกติ PCB อลูมิเนียมมีความโดดเด่นในด้านการระบายความร้อนและสามารถระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว ลองดูตัวอย่างการเปรียบเทียบระหว่าง PCB FR4 หนา 1.5mm กับ PCB อลูมิเนียม

วัสดุ PCB FR4 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผ่านรูเจาะต่าง ๆ แตกต่างจากวัสดุ FR1, FR2 หรือ FR3 ต่างจากวัสดุเหล่านี้ FR4 ไม่ก่อให้เกิดความท้าทายหรือความยากลำบากใด ๆ ซึ่งทำให้ FR4 เป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับการสร้างชั้นต่าง ๆ ของแผงวงจรพิมพ์ ตั้งแต่ชั้นเดียวไปจนถึงหลายชั้น

มีวัสดุ CEM ทางเลือกให้ใช้แทน FR4 เช่น CEM-1, CEM-2 และ CEM-3 วัสดุ CEM-1 เป็นการผสมผสานของกระดาษ, กระจกกลาสอีพ็อกซี่ และสารฟีโนลิค และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับ PCB แบบด้านเดียว มันให้คุณสมบัติฉนวนไฟฟ้าที่คล้ายคลึงกับ FR4 ในขณะที่มีต้นทุนที่คุ้มค่ากว่า

FR4 เป็นคำย่อของระดับสารหน่วงไฟ 4 เป็นวัสดุคอมโพสิตที่ประกอบด้วยเส้นใยแก้วและอีพ็อกซี่ โดยมีแผ่นทองแดงแปะบนด้านหนึ่งหรือทั้งสองด้าน ในทางกลับกัน วัสดุฐานของ Rogers มีองค์ประกอบที่แตกต่างกัน โดยบางชนิดใช้ฐานเซรามิกแทนเส้นใยแก้ว

ผู้ผลิตบอร์ดจะติดทองแดงกับ FR4 โดยการทำให้แผ่น FR4 เคลือบทองแดงด้วยฟอยล์ทองแดงทั้งสองด้านโดยใช้กาว จากนั้นพวกเขาจะเชื่อมวัสดุที่เคลือบด้วยความร้อนและแรงกด จนเกิดเป็นแผ่นทองแดงเคลือบ ซึ่งต่อมาใช้โดยผู้ผลิต PCB ในการสร้างแผ่นวงจรพิมพ์

วัสดุ FR4 เป็นประเภทของแผ่น PCB ที่เป็นเรซินและเสริมด้วยแก้ว ในทางกลับกัน วัสดุ FR2 มีลักษณะคล้ายกันแต่ใช้กระดาษเคลือบแทนแก้ว ในขณะที่ FR2 ไม่แข็งแรงเท่า FR4 แต่มีความหยาบน้อยกว่า ส่งผลให้เครื่องมือใช้งานได้นานขึ้นและต้นทุนต่ำลง ซึ่งทำให้ FR2 เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับวัตถุประสงค์ทางการศึกษา

สี FR4 แบบมีสีให้เลือกหลายเฉด รวมถึงสีดำ น้ำเงิน เหลือง และธรรมชาติ

ในการถอดอุปกรณ์ที่ผ่านรูด้วยความร้อน เริ่มต้นด้วยการวางแผ่นวงจรพิมพ์บนพื้นผิวเรียบและแห้ง โดยให้ด้านที่มีอุปกรณ์หงายลง จากนั้น เปิดเตาเชื่อมและปรับอุณหภูมิให้เป็น 375 องศาเซลเซียส

แผ่น PCB 2 ชั้น FR4 มีความหนามาตรฐาน 1.6 มม. คาดว่ากระบวนการผลิต PCB รวมถึงแกนทองแดงเคลือบ ทำให้ความหนารวมของทองแดงและวัสดุ FR4 เป็น 1.6 มม. ตามที่คาดไว้