Unha guía de FR-4 para circuítos impresos

As propiedades e características do FR-4 ou FR4 fan que sexa moi versátil a un custo accesible. É por iso que o seu uso está tan estendido na produción de circuítos impresos. Polo tanto, o normal é que incluímos un artigo ao respecto no noso blog.

Neste artigo, atoparás máis información sobre:

As propiedades e beneficios de FR4
Os diferentes tipos de FR-4
Factores a ter en conta á hora de elixir o grosor
Por que escoller FR4?
Os tipos de FR4 dispoñibles en Proto-Electronics

Propiedades e materiais FR4

FR4 é un estándar definido pola NEMA (National Electrical Manufacturers Association) para un laminado de resina epoxi reforzada con vidro.

FR significa "retardante de chama" e indica que o material cumpre coa norma UL94V-0 sobre a inflamabilidade dos materiais plásticos. O código 94V-0 pódese atopar en todas as PCB FR-4. Garante a non propagación do lume e a súa rápida extinción cando o material arde.

A súa transición vítrea (TG) é da orde de 115 °C a 200 °C para os High TG ou HiTG dependendo dos métodos de fabricación e das resinas utilizadas. Un PCB FR-4 estándar terá unha capa de FR-4 intercalada entre dúas capas finas de cobre laminado.

FR-4 usa bromo, un elemento químico chamado halóxeno que é resistente ao lume. Substituíu ao G-10, outro composto menos resistente, na maioría das súas aplicacións.

FR4 ten a vantaxe de ter unha boa relación resistencia-peso. Non absorbe auga, mantén unha elevada resistencia mecánica e ten unha boa capacidade illante en ambientes secos ou húmidos.

Exemplos de FR-4

Estándar FR4: como o seu nome indica, este é o FR-4 estándar con resistencia á calor da orde de 140 °C a 150 °C.

Alto TG FR4: este tipo de FR-4 ten unha transición vítrea (TG) máis alta de arredor de 180 °C.

Alto CTI FR4: Índice de seguimento comparativo superior a 600 voltios.

FR4 sen cobre laminado: ideal para placas illantes e soportes de placas.

Hai máis detalles sobre as características destes materiais máis adiante no artigo.

Factores a ter en conta á hora de elixir o grosor

Compatibilidade con compoñentes: aínda que FR-4 se utiliza para producir moitos tipos de circuítos impresos, o seu grosor ten consecuencias nos tipos de compoñentes empregados. Por exemplo, os compoñentes THT son diferentes dos outros compoñentes e requiren un PCB fino.

Aforro de espazo: o aforro de espazo é esencial ao deseñar un PCB, en particular para conectores USB e accesorios Bluetooth. As placas máis finas úsanse en configuracións nas que o aforro de espazo é fundamental.

Deseño e flexibilidade: a maioría dos fabricantes prefiren táboas grosas ás finas. Usando FR-4, se o substrato é demasiado delgado, correría o risco de romperse se se aumentasen as dimensións da placa. Por outra banda, as placas máis grosas son flexibles e permiten crear ranuras en V.

Debe considerarse o ambiente no que se utilizará o PCB. Para unha unidade de control electrónico no campo médico, os PCB finos garanten unha redución do estrés. As placas demasiado delgadas e, polo tanto, demasiado flexibles, son máis vulnerables á calor. Poden dobrarse e tomar un ángulo indesexable durante os pasos de soldadura dos compoñentes.

Control de impedancia: o grosor da placa implica o grosor do ambiente dieléctrico, neste caso FR-4, que é o que facilita o control da impedancia. Cando a impedancia é un factor importante, o grosor da placa é un criterio determinante a ter en conta.

Conexións: o tipo de conectores utilizados para un circuíto impreso tamén determina o grosor do FR-4.

Por que escoller FR4?

O custo accesible dos FR4 convérteos nunha opción estándar para a produción de pequenas series de PCB ou para a creación de prototipos electrónicos.

Non obstante, FR4 non é ideal para circuítos impresos de alta frecuencia. Do mesmo xeito, se queres converter os teus PCB en produtos que non permiten facilmente a adopción de compoñentes e que son pouco axeitados para os PCB flexibles, deberías preferir outro material: poliimida/poliamida.

Os diferentes tipos de FR-4 dispoñibles 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 é un vidro epoxi sen cobre, deseñado para o seu uso en placas illantes, plantillas, soportes de placas, etc. Están fabricados mediante debuxos mecánicos tipo Gerber ou arquivos DXF.
Espesor de 0,3 a 5 mm.