Плата FR4 — Выбор, Проектирование Слоев и Надежное Производство

Выбор правильной платы FR4 — также известной на международном уровне как FR4 PCB, FR4 circuit board или FR4 printed circuit board — напрямую определяет производительность вашего продукта, простоту сборки и его стоимость. Некоторые инженеры даже называют ее субстратом FR4 или стеклоэпоксидной PCB, поскольку она изготовлена из woven fiberglass cloth и эпоксидной смолы, армированной антипиренами.

Это руководство от HilPCB объясняет, что действительно важно при выборе платы FR4: сорт материала, проектирование слоев, планирование меди, контроль стоимости и подготовка DFM — чтобы вы могли уверенно перейти от прототипа к серийному производству.

1. Почему Платы FR4 Остаются Отраслевым Стандартом

Плата FR4 (или FR4 PCB) остается самым широко используемым в мире материалом для печатных плат, обеспечивая идеальный баланс между стоимостью, механической прочностью и электрической стабильностью. Она поддерживает все, от недорогой потребительской электроники до промышленных контроллеров и RF-модулей, что делает ее логичной отправной точкой для почти каждого электронного проекта.

Когда ваш проект масштабируется, вы обычно расширяете технологию FR4, а не переключаетесь на экзотические диэлектрики:

Увеличить количество слоев → Многослойная PCB
Локализовать плотность под BGA с мелким шагом → HDI PCB
Интегрировать размещение компонентов → SMT сборка

HilPCB обеспечивает сквозное производство и сборку PCB — охватывая FR4, высокотемпературный/низкопотерьный FR4, высокочастотные ламинаты и сложные многослойные/HDI сборки — с поддержкой строгого контроля качества и полной прослеживаемости материалов.

2. Варианты Материалов FR4 и Когда Их Использовать

Тип FR4	Диапазон Tg	Типичное использование	Примечания
Стандартный FR4	130–140 °C	Потребительская электроника, IoT, промышленное управление	Наиболее рентабельный
FR4 со средней Tg	150–160 °C	Светодиодное освещение, Автомобильная электроника	Лучшая стойкость к оплавлению
FR4 с высокой Tg	170–180 °C	Многослойные платы, BGA с мелким шагом	Меньшее расширение, стабильный выход
Низкопотерьный FR4	~170 °C	Высокоскоростные & ВЧ системы	Df ≤ 0.012 для чистых сигналов
Безгалогенный FR4	150–170 °C	Соответствие "зеленым" стандартам	Требуется для ЕС/телекома

Совет: Всегда выбирайте самый низкий сорт, который безопасно соответствует вашим требованиям по температуре, частоте и оплавлению — завышение спецификации увеличивает стоимость без повышения надежности.

Плата FR4

3. Слои, Медь и Планирование Импеданса — Основа Надежной Платы FR4

Именно здесь хороший дизайн FR4 становится отличным. Определение структуры слоев определяет точность импеданса, распределение тепла, поведение ЭМС и выход годных. В HilPCB 70% исправлений DFM связаны с неполными или нереалистичными данными о слоях, поэтому этому этапу стоит уделить внимание.

а) Дизайн Слоев и Диэлектрика

От 4 до 6 слоев покрывают большинство плат FR4.
Используйте общую толщину 1,6 мм, если не применяются ограничения по пространству или механике.
Поддерживайте симметрию (например, сердцевина-препрег-сердцевина-препрег), чтобы избежать коробления.
Определяйте пары плоскостей (GND–PWR) близко к сигнальным слоям для стабилизации импеданса.

Типичный пример структуры 4-слойной платы FR4: 1 унция Cu + 0,18 мм препрег + 1 унция Cu (сердцевина) + 0,18 мм препрег + 1 унция Cu → общая толщина ≈ 1,6 мм, диэлектрик ≈ 0,32 мм, импеданс ≈ 50 Ω несимметр. / 100 Ω дифф.

б) Стратегия Веса Меди

Внешние слои: 1 унция для пайки и трассировки с мелким шагом.
Внутренние плоскости: 2–3 унции для распределения питания или рассеивания тепла.
Тяжелая медь (>3 унций) требует более широких дорожек/зазоров и контролируемой компенсации травления — четко укажите в примечаниях к производству. Сбалансированная медь помогает предотвратить коробление и скручивание во время ламинации.

в) Контроль Импеданса на FR4

Диэлектрическая проницаемость FR4 (Dk ≈ 4,2–4,6) варьируется в зависимости от содержания смолы и частоты. Чтобы поддерживать вариацию импеданса < ±10 %:

Рано зафиксируйте геометрию дорожек с помощью калькулятора импеданса HilPCB.
Выбирайте низкопотерьный FR4 (Df < 0,012) для сигналов 2–10 ГГц.
Включайте impedance coupons на каждой панели для TDR-сэмплирования.

г) Термический и Механический Баланс

Теплопроводность FR4 (~0,3 Вт/м·К) ограничивает распространение тепла, поэтому используйте:

Толстые медные плоскости под силовыми приборами,
Тепловые переходные отверстия рядом с источниками тепла,
FR4 с высокой Tg для уменьшения расширения по оси Z (50 → 45 ppm/°C). Сбалансированная структура слоев с симметричной медью снижает напряжение при оплавлении и улучшает выход годных.

4. Стоимость, Срок Поставки и Факторы Качества

Рычаги стоимости:

Сократите ненужные слои или HDI-зоны.
Согласуйте контуры платы FR4 со стандартными панелями.
Используйте Immersion Silver/Tin вместо ENIG для проектов без мелкого шага.
Объедините несколько небольших проектов в одну панель для прототипирования.

Типичные сроки поставки:

Платы FR4 2–4 слоя: 5–7 рабочих дней
Платы FR4 6–12 слоев: 10–12 дней
Серийное производство: 12–15 дней (ускорение по запросу)

Контрольные точки качества: HilPCB выполняет 100% электрическое тестирование, AOI и опционально Рентген. Все материалы соответствуют стандартам UL 94 V-0 и IPC-4101. Узнайте больше в нашем обзоре производства PCB.

Запрос Стоимости Вашей Платы FR4

5. Как Получить Быстрый и Точный Расход на Плату FR4

Независимо от того, являетесь ли вы покупателем, собирающим цены, или инженером, подготавливающим файлы, мы упрощаем получение четкого и точного расчета стоимости для вашей платы FR4 (также называемой FR4 PCB или FR4 circuit board). Вам не нужно иметь каждый файл готовым — просто отправьте то, что у вас уже есть, и наши инженеры позаботятся об остальном.

Что Вы Можете Отправить

Файл Gerber / ODB++ / CAD — любой формат из Altium, KiCad, Eagle или других
BOM (Ведомость материалов) — даже частичный список помогает нам подготовить расчет на сборку
Спецификации платы, если у вас нет файлов проекта: количество слоев, размер платы, толщина (например, 1,6 мм), вес меди и отделка поверхности
Особые требования: контролируемый импеданс, высокочастотные материалы или HDI-функции
Количество и целевое время доставки

Что Произойдет Дальше

Как только мы получим вашу информацию, наша инженерная команда:

Проверит ваши файлы на технологичность (DFM)
Порекомендует подходящие материалы FR4 и конфигурацию слоев
Подтвердит, требуется ли сборка
Предоставит подробный расчет стоимости и срок поставки в течение 24 часов

Если чего-то не хватает, мы проведем вас шаг за шагом — технический опыт не требуется.

Независимо от того, начинаете ли вы с концепции, CAD-макета или полного пакета данных, HilPCB гарантирует, что каждый расчет стоимости на PCB FR4 включает проверенные материалы, технологичный дизайн и надежный график поставки.