FR-4
FR-4 (أو FR4 ) هو تصنيف NEMA لمادة صفائح الإيبوكسي المقوى بالألياف الزجاجية. FR-4 مادة مركبة تتكون من قماش من الألياف الزجاجية المنسوجة مع مادة رابطة من راتنج الإيبوكسي ، وهي مقاومة للهب ( ذاتية الإطفاء ).
يشير اختصار "FR" إلى "مثبط اللهب"، ولا يدل على أن المادة مطابقة للمعيار UL94V-0 إلا إذا تم إجراء اختبار وفقًا للمعيار UL 94، اختبار اللهب الرأسي في القسم 8، في مختبر معتمد. وقد تم استحداث تصنيف FR-4 من قبل الرابطة الوطنية لمصنعي المعدات الكهربائية (NEMA) في عام 1968.
يُعدّ إيبوكسي الزجاج FR-4 نوعًا شائعًا ومتعدد الاستخدامات من صفائح البلاستيك الحراري عالي الضغط، يتميز بنسبة قوة إلى وزن جيدة. وبفضل امتصاصه شبه المعدوم للماء، يُستخدم FR-4 بشكل شائع كعازل كهربائي يتمتع بقوة ميكانيكية عالية. ومن المعروف أن هذه المادة تحتفظ بقيمها الميكانيكية العالية وخصائصها العازلة للكهرباء في كل من الظروف الجافة والرطبة. هذه الخصائص، إلى جانب سهولة تصنيعها، تجعل هذا النوع مناسبًا لمجموعة واسعة من التطبيقات الكهربائية والميكانيكية.
تُصنّف صفائح الإيبوكسي الزجاجية إلى أربع فئات: G-10 ، G-11، FR-4، FR-5 ، و FR-6 . وتُعدّ FR-4 الفئة الأكثر استخدامًا اليوم. أما G-10، وهي الفئة السابقة لـ FR-4، فتفتقر إلى خاصية الإطفاء الذاتي للاشتعال التي تتميز بها FR-4. ولذلك، حلت FR-4 محل G-10 في معظم التطبيقات.
تستخدم أنظمة راتنجات الإيبوكسي FR-4 عادةً البروم ، وهو أحد الهالوجينات، لتعزيز خصائص مقاومة اللهب في رقائق الإيبوكسي الزجاجية FR-4. في بعض التطبيقات التي تتطلب مقاومة التلف الحراري للمادة، يُستخدم راتنج G-10 غير المقاوم للهب .
ملكيات
يُحدد معيار NEMA LI 1-1998 المواد التي تندرج ضمن فئة "FR-4". وفيما يلي الخصائص الفيزيائية والكهربائية النموذجية لـ FR-4. يشير الاختصاران LW (طولي، اتجاه خيوط السدى) وCW (عرضي، اتجاه خيوط اللحمة) إلى اتجاهات الألياف العمودية التقليدية في المستوى XY للوحة (داخل المستوى). من حيث الإحداثيات الديكارتية ، يكون الاتجاه الطولي على طول المحور x، والاتجاه العرضي على طول المحور y، ويُشار إلى المحور z بالاتجاه العمودي على المستوى. القيم الموضحة أدناه هي مثال لمادة من مُصنِّع مُعين. عادةً ما تكون لمواد مُصنِّعين آخرين قيم مختلفة قليلاً. يُعد التحقق من القيم الفعلية لأي مادة مُحددة، من ورقة بيانات المُصنِّع، أمرًا بالغ الأهمية، على سبيل المثال في تطبيقات الترددات العالية .
| المعلمة | قيمة |
|---|---|
| الكثافة النوعية | 1.850 جم/سم 3 (0.0668 رطل/بوصة مكعبة ) |
| امتصاص الماء | -0.125 في < 0.10% |
| مؤشر درجة الحرارة | 140 درجة مئوية (284 درجة فهرنهايت) |
| الموصلية الحرارية ، عبر المستوى | 0.29 واط/(م·ك)، [ 1 ] 0.343 واط/(م·ك) [ 2 ] |
| الموصلية الحرارية، في المستوى | 0.81 واط/(م·ك)، [ 1 ] 1.059 واط/(م·ك) [ 2 ] |
| صلابة روكويل | مقياس 110 متر |
| قوة الترابط | > 1000 كجم (2200 رطل) |
| قوة الانحناء (أ؛ 0.125 بوصة) – الوزن الخفيف | > 415 ميجا باسكال (60200 رطل لكل بوصة مربعة) |
| قوة الانحناء (أ؛ 0.125 بوصة) – اتجاه عقارب الساعة | > 345 ميجا باسكال (50000 رطل لكل بوصة مربعة) |
| الانهيار العازل (أ) | > 50 كيلو فولت |
| انهيار العازل (D48/50) | > 50 كيلو فولت |
| قوة العزل الكهربائي | 20 ميجا فولت/متر |
| السماحية النسبية (أ) | 4.4 |
| السماحية النسبية (D24/23) | 4.4 |
| عامل التبديد (أ) | 0.017 |
| عامل التبديد (D24/23) | 0.018 |
| ثابت العزل الكهربائي (ε r ) | 3.9 – 4.7 ، [ 3 ] 4.4 @ 1 جيجاهرتز (المورد Isola) [ 4 ] |
| ظل الزاوية المفقود (tanδ) | 0.02 – 0.03، [ 3 ] 0.030 @ 1 جيجاهرتز [ 5 ] [ 4 ] |
| درجة حرارة التحول الزجاجي | قد تختلف، لكنها تتجاوز 120 درجة مئوية |
| معامل يونغ – LW | 3.5 × 10 |
| معامل يونغ – CW | 3.0 × 10 |
| معامل التمدد الحراري – المحور السيني | 1.4 × 10-5 كلفن -1 |
| معامل التمدد الحراري – المحور الصادي | 1.2 × 10-5 كلفن -1 |
| معامل التمدد الحراري – المحور z | 7.0 × 10-5 كلفن -1 |
| نسبة بواسون – الوزن الخفيف | 0.136 |
| نسبة بواسون – CW | 0.118 |
| سرعة الصوت LW | 3602 م/ث |
| سرعة الصوت في اتجاه عقارب الساعة | 3369 م/ث |
| المعاوقة الصوتية LW | 6.64 ميل |
أين:
- LW
- بالطول
- سي دبليو
- بالعرض
- PF
- عمودي على سطح الرقائق
التطبيقات
يُعدّ FR-4 مادة شائعة الاستخدام في صناعة لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs). تُغلّف عادةً طبقة رقيقة من رقائق النحاس على أحد جانبي لوحة FR-4 المصنوعة من الإيبوكسي الزجاجي أو كليهما. [ 6 ] وتُعرف هذه اللوحات عادةً باسم الرقائق النحاسية المُغلّفة. يختلف سُمك النحاس أو وزنه ، لذا يُحدّد بشكل منفصل.
يُستخدم FR - 4 أيضًا في صناعة المرحلات والمفاتيح والفواصل وقضبان التوصيل والغسالات ودروع القوس الكهربائي والمحولات وشرائط التوصيل اللولبية .
انظر أيضاً
مراجع
- 1 2 آزار، كافيه؛ غرايبنر، جون إي. (1996). "التحديد التجريبي للتوصيل الحراري للوحات الدوائر المطبوعة". وقائع الندوة السنوية الثانية عشرة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات حول قياس وإدارة الحرارة لأشباه الموصلات. الصفحات 169-182 . doi : 10.1109/STHERM.1996.545107 . ISBN 0-7803-3139-7. S2CID 110285100 .
- 1 2 سارفار، ف.؛ بول، ن. ج.؛ ويتينغ، ب. أ. (1990). "صفائح الألياف الزجاجية للوحات الدوائر المطبوعة: قياسات التوصيل الحراري وتأثيرها على المحاكاة". مجلة المواد الإلكترونية . 19 (12): 1345-1350 . Bibcode : 1990JEMat..19.1345S . doi : 10.1007/bf02662823 . S2CID 95273262 .
- 1 2 "استخدام ما قبل التركيز والمعادلة مع Stratix GX" (ملف PDF) . ورقة بيانات ALTERA . شركة Altera : 3. 2003.
- 1 2 "نقل الترددات العالية" (ملف PDF) . شركة أتميل : 7. 2003.
- ↑ "إرشادات تصميم لوحة الدوائر المطبوعة باستخدام أجهزة الإرسال والاستقبال Avago SFP+" (ملف PDF) . Avago Technologies : 2. 2005.
- ↑ "مادة FR4 في لوحات الدوائر" . 2024-12-25 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2025-03-16 .
للمزيد من القراءة
- منتجات اللدائن الحرارية الصناعية المصفحة . الرابطة الوطنية لمصنعي المعدات الكهربائية (NEMA). 2012-02-01 [2011، 1998]. NEMA LI 1-1998 (R2011).
- تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة
- البوليمرات المقواة بالألياف