Методы измерения и испытания плотности FR4

Плита из эпоксидного стекловолокна FR4 — широко используемый изоляционный материал в электронике, электротехнике и промышленном оборудовании. Стабильность её характеристик напрямую влияет на безопасную и надежную работу оборудования. Среди различных технических параметров плотность материала FR4 является ключевым показателем для оценки его структурной плотности, механической прочности и электрических характеристик. В данной статье подробно описаны методы измерения, отраслевые стандарты и меры предосторожности при испытании плотности FR4, что послужит ориентиром для инженерного выбора и контроля качества.

Необходимость испытания плотности FR4

Плотность FR4 напрямую отражает плотность внутренней структуры материала и долю содержания стекловолокна, непосредственно влияя на следующие свойства:

Механическая прочность: включая сопротивление изгибу, прочность на сжатие и ударопрочность.

Электрические изоляционные характеристики: включая диэлектрическую прочность и выдерживаемое напряжение.

Водопоглощение: равномерность плотности помогает снизить риск водопоглощения.

Стабильность размеров: уменьшает термическое расширение или деформацию материала. Таким образом, определение плотности в процессе производства и закупки является важнейшим этапом обеспечения качества материалов FR4.

Распространенные методы измерения плотности FR4

1. Метод вытеснения (метод Архимеда)

Принцип: Плотность рассчитывается на основе соотношения между объемом, вытесненным жидкостью, и массой материала.

Этапы:

Точно взвесить образец FR4 (m).

Погрузить образец в жидкость, поставляемую с ареометром (например, воду), и измерить объем вытесненной жидкости (V).

Рассчитать плотность по формуле ρ = m / V.

Преимущества: Высокая точность измерения, подходит для лабораторных и контрольных испытаний.

Меры предосторожности: Выбранная жидкость не должна растворять материал FR4. Поддерживать стабильную температуру во избежание ошибок.

2. Объёмный метод (геометрический метод измерения)

Принцип: Объём определяется путём измерения внешних размеров листа FR4, а плотность рассчитывается путём умножения этих размеров на массу.

Этапы:

Измерьте длину (L), ширину (W) и толщину (H) листа с помощью штангенциркуля или толщиномера.

Рассчитайте объём V = L × W × H.

Точно взвесьте массу образца (m) и рассчитайте плотность по формуле ρ = m / V.

Преимущества: Простота в использовании, подходит для листов стандартных размеров. Недостатки: Более низкая точность измерения для материалов с неровной поверхностью или различной толщиной.

3.Денситометр и специализированные методы измерения 

Цифровые денситометры, ареометры, рентгеновские плотномеры и другое оборудование широко используются в лабораториях и на заводах для проведения испытаний. Эти устройства позволяют быстро определять плотность FR4 и автоматически записывать данные испытаний, обеспечивая прослеживаемость качества.

Стандарты и технические условия определения плотности FR4

1. Международные стандарты

IEC 60641-2/60641-1: Метод измерения плотности изоляционных материалов;

ASTM D792: Метод определения плотности и относительной плотности пластмасс;

GB/T 1447: Определение плотности листов стеклоткани на основе эпоксидной смолы. Китайский национальный стандарт.

2. Рекомендуемая частота испытаний

Складирование сырья: Испытание каждой партии.

Производственный процесс: Испытание не реже одного раза за производственную смену.

Конечный продукт: Испытание в соответствии с планом выборочного контроля качества (AQL).

Значение испытаний плотности FR4 в различных областях применения

Печатные платы: Равномерность плотности обеспечивает адгезию медной фольги и стабильность цепи.

Электроизоляционные компоненты: Стабильная плотность снижает риск частичного разряда.

Детали промышленного оборудования: Обеспечение сопротивления материала сжатию и изгибу, продление срока службы.

Измерение плотности эффективно проверяет соответствие материалов FR4 стандартам на этапах закупки и производства, предотвращая нестабильность оборудования или сбои в работе из-за дефектов материала.

Распространенные проблемы и решения при измерении плотности FR4

Вопрос 1: Как справиться с большими колебаниями результатов испытаний?

Возможные причины:

Образец недостаточно высушен

Большие колебания температуры воды для испытаний

Пузырьки на поверхности образца

Решения:

Высушите образец в печи при температуре 105℃ в течение 2 часов

Используйте водяную баню с постоянной температурой для контроля температуры

Добавьте небольшое количество смачивающего агента для уменьшения образования пузырьков

Вопрос 2: Как выбрать метод испытаний?

Рутинный контроль качества: Используйте метод Архимеда, обеспечивая баланс между точностью и эффективностью.

Анализ в НИОКР: Комбинируйте несколько методов для перекрестной проверки.

Онлайн-тестирование: Рекомендуется использовать бесконтактный денситометр (например, рентгеновский метод).

Вопрос 3: Что означает аномальный результат измерения плотности?

Низкая плотность: может указывать на недостаточное отверждение материала, избыточное содержание смолы или чрезмерное количество внутренних пустот.

Высокая плотность: может указывать на избыточное содержание стекловолокна или чрезмерное сжатие во время формования материала.

Точное измерение плотности FR4 имеет основополагающее значение для обеспечения качества и производительности печатных плат. Выбирая соответствующие методы тестирования, строго контролируя условия тестирования и точно интерпретируя данные испытаний, компании могут эффективно контролировать качество материала, оптимизировать производственные процессы и повышать надежность продукции.

Свяжитесь с нами для получения индивидуальных решений по материалам FR4 и расценок на продукцию. Независимо от того, нужны ли вам платы стандартной толщины, высокочастотные материалы или изделия на заказ со специальными свойствами, наша техническая команда сможет предложить вам подходящее решение.