Процесс производства FR4 в основном включает три основных этапа: пропитку смолой, подготовку препрега и ламинирование.
1. Предварительная обработка стеклоткани: обработка поверхности (например, нанесение связующего агента) выполняется на стеклоткани типа E для улучшения ее адгезии к смоле.
2. Пропитка смолой и сушка (формование препрега): ткань из стекловолокна погружают в раствор эпоксидной смолы (содержание смолы примерно 35–50%). Сушка горячим воздухом или инфракрасным излучением (120–180°C) удаляет растворитель и частично сшивает смолу, образуя препрег (стадия Б, растворимая и плавкая).
3. Ламинирование и горячее прессование. Несколько листов препрега (обычно 1–12 слоев) поочередно укладываются друг на друга и помещаются в горячий пресс. Смола полностью сшивается и отверждается (этап С) при высоких температурах (170–200°C) и высоком давлении (3–7 МПа), в результате чего образуется плотный ламинат. Затем ламинат разрезается до желаемого размера и обрабатывается поверхность для улучшения характеристик последующей обработки.
III. Характеристики и преимущества FR4
FR4 с его композитной структурой «смола + стекловолокно» обладает следующими основными свойствами:
1. Электрические характеристики
• Высокая изоляция: объемное сопротивление >10¹⁴Ом·см, напряжение пробоя >30 кВ/мм, подходит для применения под высоким напряжением.
• Низкие диэлектрические потери: диэлектрическая проницаемость (Dk) примерно 4,2–4,8 (1 ГГц), коэффициент затухания (Df) примерно 0,008–0,015 (1 ГГц), что соответствует требованиям большинства высокочастотных цепей.
2. Механические характеристики
• Высокая прочность: прочность на растяжение ≥300 МПа, прочность на изгиб ≥500 МПа (превосходит обычные пластмассы).
• Устойчивость к усталости: стабильная производительность при длительных нагрузках, подходит для сценариев динамических нагрузок.
3. Тепловые характеристики
• Теплостойкость: температура стеклования (Tg) обычно составляет 130–180°C (обычный FR4 составляет примерно 135°C, FR4 с высокой Tg может достигать более 180°C) с кратковременной термостойкостью 200–260°C.
• Низкое тепловое расширение: Коэффициент теплового расширения (КТР) составляет примерно 12–18 частей на миллион/°C (ниже в направлении оси Z).
4. Другие преимущества
• Огнестойкость: Самозатухает без необходимости нанесения дополнительного огнезащитного покрытия.
• Химическая стойкость: Устойчива к кислотам, щелочам и органическим растворителям (кроме концентрированной азотной кислоты и сильных щелочей), с превосходной атмосферостойкостью.
• Технологичность: легко резать, сверлить и гальванизировать, подходит для крупномасштабного промышленного производства.
• Экономическая эффективность: при сбалансированных общих характеристиках цена значительно ниже, чем у высококачественных материалов, таких как керамика и полиимид (ПИ), что обеспечивает отличное соотношение цены и качества.
Ⅳ. Применение листа стекловолокна FR4
1. Электротехническое и силовое оборудование
Основные области применения: изоляция структурных частей
• Изоляционные опоры для двигателей, трансформаторов, инверторов и другого оборудования: например, клинья с пазами (для крепления обмоток), изолирующие шайбы (для изоляции компонентов высокого и низкого напряжения) и бобины катушек (для проводов обмотки).
• Изоляция высоковольтного оборудования: перегородки для высоковольтных распределительных устройств, дугогасительные колпаки для выключателей, изолирующие тяги (более легкая и ударопрочная альтернатива традиционной керамике).
2. Промышленное оборудование и машины
Основные области применения: структурные опоры и защитные детали.
• Корпуса/кронштейны оборудования: например, промышленные шкафы управления, корпуса инверторов и панели управления оборудованием автоматизации (требуется изоляция и виброустойчивость).
• Направляющие/износостойкие детали: благодаря армированию стекловолокном из него можно изготавливать направляющие и износостойкие пластины (например, направляющие пресса), которые более устойчивы к царапинам, чем обычные пластмассы.
3. Автомобильная электроника и компоненты.
Основные области применения: носители автомобильных электронных компонентов.
• Печатные платы автомобильного ЭБУ (электронного блока управления), сенсорные модули и платы бортового зарядного устройства (OBC).
• Применение при высоких температурах: компоненты изоляции системы зажигания в моторном отсеке, платы управления светодиодными фарами (требуется термостойкость выше 125°C, подходит для FR4 с высоким Tg).
4. Бытовая техника и товары народного потребления.
Основные области применения: миниатюрная изоляция и структурные компоненты.
• Платы управления бытовой техникой: базовые платы для пультов дистанционного управления кондиционерами, компьютерными платами стиральных машин и панелями управления микроволновыми печами.
• Малые изолирующие компоненты: изоляционные крышки для выключателей электроинструментов (электродрели) и изолирующие кронштейны для термостатов электрочайников.
5. Специальные приложения
• Высокочастотный: модифицированный FR4 используется в антенных подложках 5G и радиочастотных устройствах.
• Устойчивость к химической коррозии: Антикоррозийные покрытия для химического оборудования.
Лист стекловолокна FR4 с его композитной структурой «армирование стекловолокном + эпоксидная смола» предлагает превосходный баланс комплексных свойств — изоляции, прочности и термостойкости — охватывая практически все области применения, требующие легких, изоляционных и долговечных свойств. Типичные области применения варьируются от сложных электронных устройств (таких как печатные платы мобильных телефонов) до тяжелого промышленного оборудования (например, компонентов изоляции двигателей), от высоковольтного силового оборудования до бытовой техники повседневного использования. Благодаря технологическим достижениям модифицированный лист FR4 с высокими свойствами Tg и низким Dk постоянно расширяет свое применение в передовых областях, таких как 5G и автомобильная электроника.
Заказчик использовал плату AHD G10/FR4 для изготовления деталей из стекловолокна G10 FR4, и качество было высоко оценено. Мы также предлагаем услуги по обработке деталей, поэтому, пожалуйста, свяжитесь с нами.
Свяжитесь