FR4 — এছাড়াও FR-4 লেখা — বিশ্বব্যাপী মুদ্রিত সার্কিট বোর্ডের জন্য সর্বাধিক ব্যবহৃত বেস উপাদান। পদবী দাঁড়ায় শিখা প্রতিরোধক টাইপ 4 , LI 1 স্ট্যান্ডার্ডের অধীনে ন্যাশনাল ইলেকট্রিক্যাল ম্যানুফ্যাকচারার্স অ্যাসোসিয়েশন (NEMA) দ্বারা সংজ্ঞায়িত একটি গ্রেড শ্রেণীবিভাগ। এটি একটি ইপোক্সি রজন ম্যাট্রিক্সে এমবেড করা একটি বোনা ফাইবারগ্লাস কাপড়ের শক্তিবৃদ্ধি নির্দিষ্ট করে, যার মধ্যে একটি ব্রোমিন-ভিত্তিক বা ফসফরাস-ভিত্তিক শিখা retardant সিস্টেম ইউএল 94 V-0 flammability প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য রজনে অন্তর্ভুক্ত করা হয়।
FR4 প্রাধান্য পেয়েছে পিসিবি উপাদান 1970 এর দশক থেকে, কার্যত সমস্ত মূলধারার ইলেকট্রনিক্স অ্যাপ্লিকেশন জুড়ে আগের ফেনোলিক পেপার লেমিনেট (FR1, FR2) এবং কটন-গ্লাস কম্পোজিট (FR3) স্থানচ্যুত করা হয়েছে। এর বৈদ্যুতিক নিরোধক কর্মক্ষমতা, যান্ত্রিক শক্তি, মাত্রিক স্থিতিশীলতা, আর্দ্রতা প্রতিরোধের, এবং প্রতিযোগিতামূলক খরচে প্রক্রিয়াযোগ্যতার সমন্বয় তুলনামূলক মূল্য পয়েন্টে কোনো একক বিকল্প উপাদানের দ্বারা অতুলনীয় রয়ে গেছে। একটি আনুমানিক সমস্ত অনমনীয় পিসিবি সার্কিট বোর্ডের 90% বা তার বেশি বিশ্বব্যাপী উত্পাদিত FR4 বা সাবস্ট্রেট হিসাবে একটি ডেরিভেটিভ ফর্মুলেশন ব্যবহার করে।
"FR4" শব্দটি প্রযুক্তিগতভাবে সমাপ্ত বোর্ডের পরিবর্তে ল্যামিনেট উপাদান - অস্তরক বেস -কে বোঝায়। আ FR4 পিসিবি বোর্ড বা FR4 প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ড একটি সম্পূর্ণ বোর্ড যেখানে সাবস্ট্রেটটি FR4 ল্যামিনেট, তামার ফয়েল স্তরগুলি এক বা উভয় পৃষ্ঠের সাথে বন্ধন করা হয় এবং পরিবাহী ট্রেস, প্যাড এবং ভিয়াস এচিং এবং ড্রিলিং প্রক্রিয়ার মাধ্যমে গঠিত হয়।
FR4 উপাদানের বৈশিষ্ট্যগুলি প্রস্তুতকারক এবং নির্দিষ্ট ফর্মুলেশনগুলির মধ্যে একটি ডিগ্রী পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়, তবে নীচের মানগুলি IPC-4101 স্ল্যাশ শীট /21 এবং /24 (সবচেয়ে সাধারণ বাণিজ্যিক গ্রেড) এ নির্দিষ্ট করা সাধারণ-উদ্দেশ্য FR4 ল্যামিনেটের জন্য প্রতিষ্ঠিত মান পরিসীমা উপস্থাপন করে। ডিজাইন ইঞ্জিনিয়ারদের রেফারেন্স একটি FR4 উপাদান ডেটাশিট প্রদত্ত পণ্যের জন্য প্রস্তুতকারক-নির্দিষ্ট মানগুলিকে প্রামাণিক হিসাবে বিবেচনা করা উচিত, তবে নীচের পরিসংখ্যানগুলি প্রাথমিক নকশা গণনার জন্য নির্ভরযোগ্য।
দ FR4 এর অস্তরক ধ্রুবক — যাকে আপেক্ষিক অনুমতিও বলা হয় (Dk বা εr) — PCB ডিজাইনের সবচেয়ে উল্লেখিত প্যারামিটারগুলির মধ্যে একটি। এটি সংকেত প্রচারের বেগ এবং নিয়ন্ত্রিত-প্রতিবন্ধকতার চিহ্নগুলির প্রতিবন্ধকতা নির্ধারণ করে। স্ট্যান্ডার্ড FR4 আছে a প্রায় 4.2-4.6 এর অস্তরক ধ্রুবক 1 MHz এ পরিমাপ করা হয়, সাধারণত ডিজাইন রেফারেন্সের জন্য 4.3 বা 4.4 হিসাবে উল্লেখ করা হয়। উচ্চতর ফ্রিকোয়েন্সিতে (1 গিগাহার্জ), দ FR4 এর আপেক্ষিক অস্তরক ধ্রুবক ইপোক্সি-গ্লাস কম্পোজিটের ফ্রিকোয়েন্সি বিচ্ছুরণের কারণে সাধারণত 4.0-4.2 রেঞ্জে নেমে যায়।
এই ফ্রিকোয়েন্সি নির্ভরতা উচ্চ-গতির ডিজিটাল এবং আরএফ ডিজাইনে স্ট্যান্ডার্ড FR4 এর একটি গুরুত্বপূর্ণ সীমাবদ্ধতা। আনুমানিক 1-2 GHz এর উপরে, এর মধ্যে বৈচিত্র FR4 এর আপেক্ষিক অনুমতি ফ্রিকোয়েন্সি সহ সংকেত অখণ্ডতা সমস্যা সৃষ্টি করার জন্য যথেষ্ট তাৎপর্যপূর্ণ হয়ে ওঠে — প্রচার বিলম্ব প্রকরণ, ডিফারেনশিয়াল পেয়ার স্কু, এবং নামমাত্র থেকে প্রতিবন্ধক বিচ্যুতি। লো-লস FR4 ভেরিয়েন্ট এবং উদ্দেশ্য-পরিকল্পিত উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ল্যামিনেট (রজার্স, আইসোলা, টাকোনিক) উচ্চ খরচে এটির সমাধান করে।
দ dissipation factor (Df, loss tangent) of standard FR4 is ০.০১৭–০.০২৫ 1 MHz এ , ফ্রিকোয়েন্সি সঙ্গে ক্রমবর্ধমান. তুলনা করার জন্য, রজার্স RO4003C-এর একটি Df 0.0027 — মোটামুটিভাবে নিম্ন মাত্রার একটি অর্ডার — যে কারণে স্ট্যান্ডার্ড FR4 অস্তরক উপাদান মাইক্রোওয়েভ বা মিলিমিটার-তরঙ্গ অ্যাপ্লিকেশন ব্যবহার করা হয় না.
FR4 ভাল নমনীয় শক্তি সহ একটি শক্ত, অনমনীয় ল্যামিনেট:
দse values make FR4 substantially stronger than thermoplastic PCB substrates and sufficiently rigid for automated PCB assembly processes including pick-and-place, wave soldering, and reflow without requiring fixture support for standard board thicknesses (1.0–3.2 mm).
দrmal performance is the most commonly cited limitation of FR4 in power electronics and high-dissipation applications:
দ FR4 এর CTE অ্যানিসোট্রপিক - এটি প্লেনে (x-y) এবং প্লেনের বাইরের (z-অক্ষ) দিকগুলির মধ্যে উল্লেখযোগ্যভাবে পৃথক:
দ high z-axis CTE is the principal cause of barrel cracking in plated through-holes (PTH) during thermal cycling. The z-axis expansion stresses the copper barrel of the via, which has a CTE of only 17 ppm/°C, creating fatigue cracks at the knee radius after repeated thermal excursions. This is a design-life concern in high-cycle environments such as automotive and industrial electronics, and it drives the specification of high-Tg or halogen-free FR4 variants with lower z-axis CTE.
| সম্পত্তি | মান / পরিসর | টেস্ট স্ট্যান্ডার্ড |
|---|---|---|
| অস্তরক ধ্রুবক (Dk) @ 1 MHz | 4.2-4.6 | IPC-TM-650 2.5.5 |
| ডিসিপেশন ফ্যাক্টর (Df) @ 1 MHz | 0.017–0.025 | IPC-TM-650 2.5.5 |
| ঘনত্ব | 1.85–1.95 গ্রাম/সেমি³ | ASTM D792 |
| দrmal conductivity | 0.25-0.35 W/(m·K) | ASTM E1530 |
| গ্লাস ট্রানজিশন টেম্প। (Tg), মান | 130–140°C | IPC-TM-650 2.4.25 |
| CTE x-y (Tg এর নিচে) | 14-17 পিপিএম/°সে | IPC-TM-650 2.4.41 |
| CTE z-অক্ষ (Tg এর নিচে) | 50-70 পিপিএম/°সে | IPC-TM-650 2.4.41 |
| নমনীয় শক্তি (দৈর্ঘ্য অনুযায়ী) | 415-550 MPa | ASTM D790 |
| জল শোষণ (24 ঘন্টা) | 0.10-0.20% | ASTM D570 |
| জ্বলনযোগ্যতা | UL 94 V-0 | UL 94 |
পিসিবি লেআউট ইলেকট্রনিক উপাদান স্থাপন এবং তামার ট্রেস, প্লেন এবং ভিয়াগুলিকে একটি মুদ্রিত সার্কিট বোর্ডে বৈদ্যুতিকভাবে সংযুক্ত করার প্রক্রিয়া। পরিকল্পিত ক্যাপচারের পরে EDA (ইলেক্ট্রনিক ডিজাইন অটোমেশন) সফ্টওয়্যার ব্যবহার করে লেআউটটি সঞ্চালিত হয় এবং এটি এমন একটি স্তর যেখানে সাবস্ট্রেট উপাদানের শারীরিক বৈশিষ্ট্যগুলি — FR4 এর অস্তরক ধ্রুবক, তাপ পরিবাহিতা এবং CTE — সরাসরি নকশা পছন্দগুলিকে প্রভাবিত করে৷
দ four FR4 properties most directly relevant to PCB layout decisions are:
সব নয় FR4 সার্কিট বোর্ড উপাদান সমতুল্য বেস উপাধিটি রজন সিস্টেম এবং ফিলার রসায়নের উপর নির্ভর করে অর্থপূর্ণভাবে বিভিন্ন পারফরম্যান্স প্রোফাইল সহ ফর্মুলেশনের একটি পরিবারকে কভার করে।
দ baseline formulation, adequate for consumer electronics, general industrial, and telecom applications processed with tin-lead solder (peak reflow ~220°C). Not recommended for lead-free reflow without confirmation that the specific laminate product is rated for 260°C peak process temperatures.
একটি পরিবর্তিত ইপোক্সি রজন (প্রায়শই বহুমুখী ইপোক্সি বা সায়ানেট এস্টার মিশ্রণ) দিয়ে প্রণয়ন করা হয় যা Tg-কে 170-180°C পর্যন্ত বাড়ায়। এটি সীসা-মুক্ত প্রক্রিয়াকরণের জন্য বৃহত্তর তাপীয় মার্জিন প্রদান করে, z-অক্ষ CTE হ্রাস করে এবং বহুস্তর বোর্ডে উচ্চ ঘনত্বের মাধ্যমে ডিলামিনেশন প্রতিরোধের উন্নতি করে। হাই-Tg FR4 হল স্বয়ংচালিত, শিল্প, সার্ভার, এবং সামরিক-সংলগ্ন অ্যাপ্লিকেশনের আদর্শ স্পেসিফিকেশন।
ঐতিহ্যগত FR4 ব্রোমিন-ভিত্তিক শিখা প্রতিরোধক (টেট্রাব্রোমোবিসফেনল এ, টিবিবিপিএ) ব্যবহার করে যা পোড়ালে বিষাক্ত হাইড্রোজেন ব্রোমাইড গ্যাস উৎপন্ন করে। হ্যালোজেন-মুক্ত রূপগুলি এগুলিকে ফসফরাস-নাইট্রোজেন বা অ্যালুমিনিয়াম ট্রাইহাইড্রোক্সাইড (ATH) শিখা প্রতিরোধী সিস্টেমের সাথে প্রতিস্থাপন করে। হ্যালোজেন-মুক্ত FR4-এর কম Dk (সাধারণত 3.8–4.2) এবং ব্রোমিনেটেড সমতুল্য থেকে সামান্য ভিন্ন যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এটি RoHS এবং REACH ফ্রেমওয়ার্কের অধীনে ইউরোপীয় ভোক্তা ইলেকট্রনিক্সে এবং নির্দিষ্ট স্বয়ংচালিত সরবরাহ শৃঙ্খলে ক্রমবর্ধমানভাবে বাধ্যতামূলক।
PCB FR1 ফাইবারগ্লাস-ইপক্সি কম্পোজিটের পরিবর্তে একটি ফেনোলিক পেপার লেমিনেট — ফেনোলিক রজন দিয়ে গর্ভধারিত কাগজের স্তর। এটি FR4 এর তুলনায় যথেষ্ট সস্তা, পরিষ্কারভাবে ড্রিল করার পরিবর্তে ঘুষি, এবং রিমোট কন্ট্রোল, খেলনা ইলেকট্রনিক্স এবং সাধারণ পাওয়ার সাপ্লাই বোর্ডের মতো খরচ-সংবেদনশীল অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সাধারণ একতরফা পিসিবিতে ব্যবহৃত হয়। FR1 এর FR4 এর তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে নিম্নমানের বৈদ্যুতিক নিরোধক, আর্দ্রতা প্রতিরোধ এবং যান্ত্রিক শক্তি রয়েছে সার্কিট বোর্ড উপাদান, এবং এটি মাল্টিলেয়ার নির্মাণ, সূক্ষ্ম-পিচ উপাদান স্থাপন, বা তাপ সাইক্লিং বা আর্দ্রতা এক্সপোজার অধীনে নির্ভরযোগ্যতা প্রয়োজন এমন কোনো অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত নয়।
এর আধিপত্য সত্ত্বেও, PCB FR4 উপাদান ভালভাবে সংজ্ঞায়িত অ্যাপ্লিকেশন সীমানা আছে. এটি কোথায় কম পড়ে তা বোঝা ইঞ্জিনিয়ারদের পরীক্ষার সময় সীমাবদ্ধতাগুলি আবিষ্কার করার পরিবর্তে শুরুতেই সঠিক স্তর নির্বাচন করতে সহায়তা করে।
আ FR4 উপাদান তথ্য শীট একটি ল্যামিনেট প্রস্তুতকারকের কাছ থেকে (Isola, Shengyi, Kingboard, Nan Ya, Ventec, Panasonic) সাধারণত বিভিন্ন পরিমাপের শর্ত জুড়ে বৈশিষ্ট্যগুলি তালিকাভুক্ত করবে। নিম্নলিখিত মানগুলি ইঞ্জিনিয়ারদের সবচেয়ে বেশি প্রয়োজন এবং পণ্যগুলির তুলনা করার সময় কী কী লক্ষ্য রাখতে হবে।