Um guia para FR-4 para circuitos impressos

As propriedades e características do FR-4 ou FR4 o tornam muito versátil a um custo acessível. É por isso que seu uso é tão difundido na produção de circuitos impressos. Portanto, é normal que incluamos um artigo sobre o assunto em nosso blog.

Neste artigo você descobrirá mais sobre:

As propriedades e benefícios do FR4
Os diferentes tipos de FR-4
Os fatores a serem considerados na escolha da espessura
Por que escolher o FR4?
Os tipos de FR4 disponíveis na Proto-Electronics

Propriedades e materiais do FR4

FR4 é um padrão definido pela NEMA (National Electrical Manufacturers Association) para um laminado de resina epóxi reforçada com vidro.

FR significa “retardador de chama” e indica que o material está em conformidade com o padrão UL94V-0 sobre inflamabilidade de materiais plásticos. O código 94V-0 pode ser encontrado em todos os PCBs FR-4. Garante a não propagação do fogo e sua rápida extinção quando o material queima.

Sua transição vítrea (TG) é da ordem de 115°C a 200°C para os High TGs ou HiTGs dependendo dos métodos de fabricação e das resinas utilizadas. Um PCB FR-4 padrão terá uma camada de FR-4 imprensada entre duas finas camadas de cobre laminado.

O FR-4 usa bromo, um elemento químico chamado halogênio que é resistente ao fogo. Substituiu o G-10, outro compósito menos resistente, na maioria de suas aplicações.

O FR4 tem a vantagem de ter uma boa relação resistência-peso. Não absorve água, mantém alta resistência mecânica e possui boa capacidade isolante em ambientes secos ou úmidos.

Exemplos de FR-4

Padrão FR4: como o próprio nome indica, este é o padrão FR-4 com resistência ao calor da ordem de 140°C a 150°C.

Alto TG FR4: este tipo de FR-4 possui maior transição vítrea (TG) em torno de 180°C.

Alto CTI FR4: Índice de rastreamento comparativo superior a 600 Volts.

FR4 sem cobre laminado: ideal para placas isolantes e suportes de placas.

Há mais detalhes sobre as características desses diferentes materiais posteriormente neste artigo.

Fatores a serem considerados na escolha da espessura

Compatibilidade com componentes: embora o FR-4 seja utilizado para produzir diversos tipos de circuito impresso, sua espessura tem consequências nos tipos de componentes utilizados. Por exemplo, os componentes THT são diferentes de outros componentes e requerem uma PCB fina.

Economia de espaço: a economia de espaço é essencial ao projetar uma PCB, em particular para conectores USB e acessórios Bluetooth. As placas mais finas são utilizadas em configurações nas quais a economia de espaço é crucial.

Design e flexibilidade: a maioria dos fabricantes prefere placas grossas às finas. Usando o FR-4, se o substrato for muito fino, corre-se o risco de quebrar se as dimensões da placa forem aumentadas. Por outro lado, as placas mais grossas são flexíveis e permitem criar ranhuras em V.

O ambiente em que o PCB será usado deve ser considerado. Para uma unidade de controle eletrônico na área médica, PCBs finos garantem redução de estresse. Placas demasiado finas – e portanto demasiado flexíveis – são mais vulneráveis ao calor. Eles podem dobrar e assumir um ângulo indesejável durante as etapas de soldagem dos componentes.

Controle de impedância: a espessura da placa implica a espessura do ambiente dielétrico, neste caso FR-4, que é o que facilita o controle da impedância. Quando a impedância é um fator importante, a espessura da placa é um critério determinante a ter em conta.

Conexões: o tipo de conectores usados para um circuito impresso também determina a espessura do FR-4.

Por que escolher o FR4?

O custo acessível dos FR4s os torna uma opção padrão para a produção de pequenas séries de PCBs ou para prototipagem eletrônica.

Contudo, o FR4 não é ideal para circuitos impressos de alta frequência. Da mesma forma, se você deseja transformar seus PCBs em produtos que não permitem facilmente a adoção de componentes e que são pouco adequados para PCBs flexíveis, você deve preferir outro material: poliimida/poliamida.

Os diferentes tipos de FR-4 disponíveis na Proto-Electronics

Padrão FR4

FR4 família SHENGYI S1000H
Espessura de 0,2 a 3,2 mm.
Família FR4 VENTEC VT 481
Espessura de 0,2 a 3,2 mm.
Família FR4 SHENGYI S1000-2
Espessura de 0,6 a 3,2 mm.
FR4 família VENTEC VT 47
Espessura de 0,6 a 3,2 mm.
Família FR4 SHENGYI S1600
Espessura padrão 1,6 mm.
Família FR4 VENTEC VT 42C
Espessura padrão 1,6 mm.
Este material é um vidro epóxi sem cobre, projetado para uso em placas isolantes, gabaritos, suportes de placas, etc. São fabricados a partir de desenhos mecânicos tipo Gerber ou arquivos DXF.
Espessura de 0,3 a 5 mm.