Una guía de FR-4 para circuitos impresos

Las propiedades y características del FR-4 o FR4 lo hacen muy versátil a un costo asequible. Por este motivo su uso está tan extendido en la producción de circuitos impresos. Por eso, es normal que incluyamos algún artículo al respecto en nuestro blog.

En este artículo descubrirás más sobre:

Las propiedades y beneficios del FR4
Los diferentes tipos de FR-4
Los factores a considerar al elegir el espesor
¿Por qué elegir FR4?
Los tipos de FR4 disponibles en Proto-Electronics

Propiedades y materiales FR4

FR4 es un estándar definido por la NEMA (Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos) para un laminado de resina epoxi reforzado con vidrio.

FR significa "retardante de llama" e indica que el material cumple con la norma UL94V-0 sobre inflamabilidad de materiales plásticos. El código 94V-0 se puede encontrar en todas las PCB FR-4. Garantiza la no propagación del fuego y su rápida extinción cuando el material arde.

Su transición vítrea (TG) es del orden de 115°C a 200°C para los High TG o HiTG dependiendo de los métodos de fabricación y las resinas utilizadas. Una PCB FR-4 estándar tendrá una capa de FR-4 intercalada entre dos capas delgadas de cobre laminado.

FR-4 utiliza bromo, un elemento químico llamado halógeno que es resistente al fuego. Reemplazó al G-10, otro composite menos resistente, en la mayoría de sus aplicaciones.

FR4 tiene la ventaja de tener una buena relación resistencia-peso. No absorbe agua, mantiene una alta resistencia mecánica y tiene una buena capacidad aislante en ambientes secos o húmedos.

Ejemplos de FR-4

Estándar FR4: como su nombre indica, este es el FR-4 estándar con resistencia al calor del orden de 140°C a 150°C.

Alto TG FR4: este tipo de FR-4 tiene una transición vítrea (TG) más alta, de alrededor de 180 °C.

Alto CTI FR4: Índice de seguimiento comparativo superior a 600 Voltios.

FR4 sin cobre laminado: ideal para placas aislantes y soportes de tableros.

Hay más detalles sobre las características de estos diferentes materiales más adelante en el artículo.

Factores a considerar al elegir el espesor

Compatibilidad con componentes: aunque el FR-4 se utiliza para producir muchos tipos de circuitos impresos, su espesor influye en los tipos de componentes utilizados. Por ejemplo, los componentes THT son diferentes de otros componentes y requieren una PCB delgada.

Ahorro de espacio: el ahorro de espacio es fundamental a la hora de diseñar una PCB, en particular para los conectores USB y los accesorios Bluetooth. Las placas más finas se utilizan en configuraciones en las que el ahorro de espacio es fundamental.

Diseño y flexibilidad: la mayoría de los fabricantes prefieren las tablas gruesas a las delgadas. Usando FR-4, si el sustrato es demasiado delgado, correría el riesgo de romperse si se aumentaran las dimensiones del tablero. Por el contrario, los tableros más gruesos son flexibles y permiten crear ranuras en V.

Se debe considerar el entorno en el que se utilizará la PCB. Para una unidad de control electrónico en el campo médico, los PCB delgados garantizan una tensión reducida. Las tablas que son demasiado delgadas y, por tanto, demasiado flexibles, son más vulnerables al calor. Pueden doblarse y adoptar un ángulo no deseado durante los pasos de soldadura de los componentes.

control de impedancia: el espesor de la placa implica el espesor del ambiente dieléctrico, en este caso FR-4, que es el que facilita el control de la impedancia. Cuando la impedancia es un factor importante, el espesor del tablero es un criterio determinante a tener en cuenta.

Conexiones: el tipo de conectores utilizados para un circuito impreso también determina el espesor del FR-4.

¿Por qué elegir FR4?

El coste asequible de los FR4 los convierte en una opción estándar para la producción de pequeñas series de PCB o para la creación de prototipos electrónicos.

Sin embargo, FR4 no es ideal para circuitos impresos de alta frecuencia. Del mismo modo, si desea convertir sus PCB en productos que no permitan la adopción de componentes fácilmente y que sean poco adecuados para PCB flexibles, debería preferir otro material: poliimida/poliamida.

Los diferentes tipos de FR-4 disponibles en Proto-Electronics

Estándar FR4

FR4 SHENGYI familia S1000H
Espesor de 0,2 a 3,2 mm.
FR4 VENTEC familia VT 481
Espesor de 0,2 a 3,2 mm.
FR4 SHENGYI familia S1000-2
Espesor de 0,6 a 3,2 mm.
FR4 VENTEC familia VT 47
Espesor de 0,6 a 3,2 mm.
FR4 SHENGYI familia S1600
Espesor estándar 1,6 mm.
FR4 VENTEC familia VT 42C
Espesor estándar 1,6 mm.
Este material es un vidrio epoxi sin cobre, diseñado para su uso en placas aislantes, plantillas, soportes de tableros, etc. Se fabrican mediante planos mecánicos tipo Gerber o archivos DXF.
Espesor de 0,3 a 5 mm.