FR4 印刷电路板材料因其均衡的机械、热和电气性能而广泛应用于电子领域。其玻璃纤维增强材料具有高刚性和高强度，使其在标准印刷电路板应用中经久耐用。不过，它的尺寸稳定性可能会受到热量或湿气的影响，虽然它比聚四氟乙烯等材料更容易加工，但其热性能和高频性能可能需要额外的设计考虑。其主要机械性能包括阻燃性（UL94 V-0）、中等热容（Tg 130-180°C）和高绝缘阻抗，但其热导率较低（约 0.3 W/m-K），限制了没有热管理的大功率应用。
要点说明：
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刚性和强度
- FR4 的玻璃纤维增强材料使其具有高刚性和拉伸强度，在机械应力作用下不易弯曲或断裂。这对于在使用过程中需要搬运、组装或振动的印刷电路板至关重要。
- 与聚四氟乙烯相比，FR4 更坚硬，但柔韧性较差，这简化了制造过程（如钻孔）并降低了成本。
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尺寸稳定性
- FR4 在正常条件下可保持形状，但长时间暴露在高温（>Tg）或潮湿环境中会发生翘曲或膨胀。在热循环或潮湿的环境中，设计人员必须考虑到这一点。
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可加工性
- FR4 比 PTFE 更容易钻孔和切割，可加快 PCB 原型开发和批量生产。它的玻璃纤维层会造成工具磨损，但使用标准硬质合金钻头可以解决这个问题。
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热性能
- 玻璃转化温度（Tg）： 从 130°C 到 180°C，超过此温度，材料会变软并失去机械完整性。高 Tg FR4 变体（如 Tg 170-180°C）用于无铅焊接。
- 导热性： 低（~0.3 W/m-K）意味着散热性差，需要在功率电路中使用散热片或热导孔。
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阻燃性
- FR4 符合 UL94 V-0 标准，可自行熄灭，防止火势蔓延。这对消费电子产品和工业设备的安全至关重要。
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介电和绝缘特性
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虽然不是纯粹的机械特性，但这些特性会影响机械设计：
- 击穿电压： 高（10-20 kV/mm），确保高电压下的绝缘完整性。
- 介电常数 (Dk)： ~4.3-4.8 会导致高频率下的信号损失，但这对刚性、低频电路板来说并不那么重要。
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虽然不是纯粹的机械特性，但这些特性会影响机械设计：
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设计人员的权衡
- FR4 的成本效益和机械坚固性使其成为大多数刚性印刷电路板的理想选择，但大功率或高频设计可能需要混合材料（如金属芯 FR4）或辅助冷却。
对于购买者来说，在这些特性与应用需求（如环境暴露、频率要求）之间取得平衡，可确保在不增加工程成本的情况下选择最佳材料。
汇总表：
| 特性 | FR4 印刷电路板特性 |
|---|---|
| 刚性和强度 | 玻璃纤维加固带来的高刚性和拉伸强度；比 PTFE 硬。 |
| 尺寸稳定性 | 在正常条件下稳定，但在高温（>Tg）或受潮时可能会翘曲。 |
| 机械加工性能 | 比 PTFE 更容易钻孔/切割；玻璃纤维层可能会造成工具磨损。 |
| 耐热性 | Tg 130-180°C；热传导率低（~0.3 W/m-K），需要进行热管理。 |
| 阻燃性 | 符合 UL94 V-0 标准，自熄灭，确保电子产品的安全。 |
| 介电特性 | 高击穿电压（10-20 kV/mm）；Dk ~4.3-4.8 限制了高频性能。 |
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