۱. مقدمه: تعریف و وضعیت صنعتی FR-4

۲. ترکیب و ساختار هسته FR-4

۲.۱ اجزای ترکیب هسته

• مواد تقویت کنندهپارچه الیاف شیشه بدون قلیا (E-Glass Fiber Cloth) استفاده می‌شود که منبع اصلی استحکام مکانیکی FR-4 است. مشخصات پارچه الیاف شیشه (مانند ظرافت نخ و تراکم بافت) مستقیماً بر ضخامت، استحکام و مقاومت خمشی زیرلایه تأثیر می‌گذارد. مدل‌های رایج پارچه الیاف شیشه شامل 106، 1080، 2116، 7628 و غیره است. در میان آنها، پارچه 7628 به دلیل ضخامت متوسط ​​(حدود 0.18 میلی‌متر) و استحکام بالا، به طور گسترده در بردهای هسته‌ای و پیش‌آغشته‌های PCBهای چندلایه استفاده می‌شود.
• ماتریس رزینرزین اپوکسی جزء اصلی است که چسبندگی عالی، عایق الکتریکی و پایداری شیمیایی دارد. هنگامی که رزین اپوکسی با مواد تقویت کننده ترکیب می‌شود، می‌تواند یک ساختار متراکم تشکیل دهد تا از ورود رطوبت و ناخالصی‌ها جلوگیری کند.
• بازدارنده شعلهبرای برآورده کردن الزامات مربوط به بازدارنده شعله، باید بازدارنده‌های شعله به رزین اضافه شوند. رایج‌ترین نوع مورد استفاده، بازدارنده شعله برومینه (مانند تترابروموبیسفنول A، TBBPA) است که با مهار رادیکال‌های آزاد در واکنش احتراق، از گسترش شعله جلوگیری می‌کند. با سخت‌تر شدن مقررات زیست‌محیطی، بازدارنده شعله بدون هالوژن FR-4 (با استفاده از بازدارنده‌های شعله مبتنی بر فسفر و نیتروژن) نیز به تدریج محبوب شده است.
• سایر افزودنی‌ها: شامل عوامل پخت (مانند دی سیان دی آمید)، شتاب دهنده ها، پرکننده ها (مانند سیلیس) و غیره. عامل پخت باعث می شود که رزین واکنش پیوند عرضی را برای تشکیل یک ساختار جامد انجام دهد؛ شتاب دهنده فرآیند پخت را سرعت می بخشد؛ پرکننده می تواند نرخ انقباض رزین را کاهش داده و مقاومت حرارتی و پایداری ابعادی را بهبود بخشد.

۲.۲ فرم‌های سازه‌ای

• برد اصلیزیرلایه FR-4 کاملاً پخته شده با فویل مس الکترولیتی (معمولاً با ضخامت 12μm، 18μm، 35μm) که در دو طرف پوشش داده شده است. این لایه پایه PCB های تک لایه و PCB های چند لایه است. ضخامت برد اصلی طیف وسیعی از 0.2mm تا 3.2mm دارد که می تواند طبق الزامات طراحی PCB انتخاب شود.
• پیش‌آغشته: یک ماده FR-4 که ​​به طور ناقص پخت شده است، با آغشته کردن پارچه الیاف شیشه با رزین اپوکسی و سپس خشک کردن آن، به شکل ورق ساخته می‌شود. در ساخت PCB چند لایه، پیش آغشته بین تخته‌های هسته قرار می‌گیرد و تحت دما و فشار بالا (معمولاً ۱۸۰-۲۲۰ درجه سانتیگراد، ۲۰-۴۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع) گرم و فشرده می‌شود. رزین ذوب و جاری می‌شود، شکاف‌های بین لایه‌ها را پر می‌کند و همزمان پخت می‌شود تا یک ساختار یکپارچه تشکیل دهد و اتصال و عایق‌بندی هر لایه از تخته‌های هسته را محقق سازد.

۳. شاخص‌های کلیدی عملکرد و ویژگی‌های FR-4

۴. فرآیند تولید FR-4

1. آماده سازی پارچه الیاف شیشهمواد اولیه شیشه بدون قلیا را ذوب کرده و آن را به نخ الیاف شیشه تبدیل کنید، سپس آن را از طریق دستگاه بافندگی به پارچه الیاف شیشه تبدیل کنید و در نهایت عملیات سطحی (مانند پوشش عامل اتصال) را برای افزایش نیروی پیوند با رزین انجام دهید.
2. آماده سازی چسب رزینرزین اپوکسی، بازدارنده شعله، عامل پخت، شتاب‌دهنده و غیره را به نسبت مساوی مخلوط کنید، به طور یکنواخت هم بزنید تا چسب رزینی تشکیل شود و ویسکوزیته و محتوای جامد چسب را کنترل کنید.
3. اشباع و خشک کردن (تولید پیش آغشته)پارچه الیاف شیشه را به طور مداوم از مخزن چسب رزین عبور دهید، آن را کاملاً با رزین آغشته کنید، سپس برای خشک شدن وارد فر خشک کن (با دمای حدود ۱۲۰ تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد) شوید، به طوری که رزین تا حدی پخته شود (مرحله B) تا پیش آغشته تشکیل شود.
4. پرس تخته هستهپیش‌آغشته را با فویل مسی (معمولاً یک لایه فویل مسی در هر طرف) لایه‌بندی کنید، آن را در یک لمیناتور قرار دهید و تحت دما و فشار بالا (مرحله C) آن را پخت کنید. در طول فرآیند پخت، رزین کاملاً شبکه‌ای می‌شود تا حالت جامد تشکیل دهد و محکم با فویل مسی و پارچه الیاف شیشه ترکیب می‌شود تا یک برد با هسته مسی پوشیده شده با روکش مس ساخته شود.
5. خنک‌سازی و برشپس از خنک شدن تخته هسته پرس شده، آن را مطابق با مشخصات مورد نیاز به صورت صفحات مستطیلی برش دهید.
6. بازرسی کیفیتضخامت صفحه اصلی، ضخامت فویل مسی، ظاهر و شاخص‌های عملکرد (مانند Tg، ثابت دی‌الکتریک، بازدارندگی شعله) را بررسی کنید تا از مطابقت با استانداردهای صنعتی اطمینان حاصل شود.

۵. زمینه‌های کاربرد FR-4

۵.۱ لوازم الکترونیکی مصرفی

۵.۲ الکترونیک خودرو

۵.۳ کنترل و ارتباطات صنعتی

۵.۴ تجهیزات و ابزار پزشکی