FR4



FR4 on lasikuituvahvistettu epoksilaminaatti, jota käytetään piirilevymateriaalina. [1] FR eli Flame Retardant tarkoittaa tulenkestävyyttä. Tyyppi 4 kertoo, että kyseessä on lasikuidulla lujitettu epoksihartsi. FR4-laminaatti rakentuu epoksihartsilla kyllästetystä lasikuidusta, jota kutsutaan pre-pregiksi, ja kuparifoliosta. Kuparifolion yleisimmät paksuudet laminaattikäytössä ovat 18 mikroa (half-ounce) ja 35 mikroa (one-ounce). Jäykkä 1,6 mm paksuinen laminaatti tehdään liittämällä kuumaprässäyksellä yhteen kahdeksan kerrosta pre-pregiä 18 mikron kuparifolio molemmin puolin. Kupari FR4 on yleisimmin käytetty materiaali, etenkin PTH- ja monikerrospiirilevyissä. [3]
FR4-laminaatti on kohtuullinen kompromissiratkaisu mekaanisten, sähköisten ja lämpöominaisuuksiensa suhteen. Mittapysyvyys riippuu rakenteesta ja hartsipitoisuudesta. Yleisesti ottaen raskaammat lasikuidut ovat mittapysyvämpiä materiaaleja, tosin kevyempiä materiaaleja on tarpeen käyttää monikerroslevyissä. Dielektrisyysvakio on tyypillisesti 4,4-5,2, riippuen lasi-hartsipitoisuussuhteesta. Dielektrisyysvakio pienenee hartsipitoisuuden kasvaessa ja signaalitaajuuden kasvaessa. Pienillä taajuuksilla FR4 on sopimaton dielektrisen häviön vuoksi, joten esimerkiksi PTFE on parempi vaihtoehto. [3]




Kuva 1. FR4-materiaalia
Kuva 1. FR4-materiaalia





PIIRILEVY

Piirilevy on elektroniikkakomponentti, jonka tehtävä on yhdistää komponentit sähköiseksi kokonaisuudeksi ja tarjota mekaaninen tuki rakenteelle, sekä kuljettaa pois lämpöä komponenteista. Piirilevyt voidaan jakaa erilaisin perustein ryhmiin, esimerkiksi jäykkiin ja taipuisiin tai käytetyn eristemateriaalin mukaan. Piirilevyt jaetaan myös yksipuolisiin, kaksipuolisiin ja monikerroslevyihin. Piirilevyn valmistusprosessi on monivaiheinen. Valmistus alkaa piirilevyn suunnittelusta. Seuraavaksi tehdään tarvittavat maski- ja poraustiedostot, jotta päästään aloittamaan varsinainen valmistusprosessi. Valmistusprosessi alkaa piirilevylaminaatin valmistamisella eli laminoidaan prepregin pintaan kuparifolio molemmille puolille paineen ja lämmön avulla. Seuraavaksi pinnoitetaan kupari fotoresistillä ja kuvioidaan maskin avulla halutun filmin mukaisesti, sekä poistetaan ylimääräinen fotoresisti. Seuraava vaihe on etsaus eli syövytys, jossa poistetaan kupari fotoresistittömiltä alueilta ja tämän jälkeen poistetaan fotoresisti. Kun kaikki tarvittavat kerrokset on valmistettu laminaatteina, asetetaan laminaattien väliin prepregit ja liitetään kerrokset yhteen koknaiseksi laminaattilevyksi [5]


DSC_0040_small.jpg
Kuva 2. Tietokoneen muistipiiri




DSC_0042_small.jpg
Kuva 3. Kaukosäätimen piirilevy



Lähteet:
[1] http://en.wikipedia.org/wiki/FR-4 (viitattu 29.1.2010)
[2] http://www.airborn.com.au/method/fr4pcb.html (viitattu 29.1.2010)
[3] http://www.emtworldwide.com/article.aspx?ArticleID=8609 (viitattu 29.1.2010)
[4] http://img.diytrade.com/cdimg/544408/3579583/0/1178183001/FR4_Spacer.jpg (viitattu 29.1.2010)
[5] Elektroniikan materiaalit, kurssikalvot 2008
[6] http://de.wikipedia.org/wiki/Leiterplatte (viitattu 29.1.2010)