Una guia de FR-4 per a circuits impresos

Les propietats i característiques de l'FR-4 o FR4 el fan molt versàtil a un cost assequible. És per això que el seu ús està tan estès en la producció de circuits impresos. Per tant, és normal que incloem un article sobre ell al nostre blog.

En aquest article, descobriràs més sobre:

Les propietats i els beneficis de l'FR4
Els diferents tipus de FR-4
Factors a tenir en compte a l'hora d'escollir el gruix
Per què escollir FR4?
Els tipus de FR4 disponibles a Proto-Electronics

Propietats i materials FR4

FR4 és un estàndard definit per la NEMA (Associació Nacional de Fabricants d'Elèctrics) per a un laminat de resina epoxi reforçada amb vidre.

FR significa "ignífug" i indica que el material compleix amb la norma UL94V-0 sobre inflamabilitat de materials plàstics. El codi 94V-0 es pot trobar a totes les plaques de circuit imprès FR-4. Garanteix la no propagació del foc i la seva ràpida extinció quan el material crema.

La seva transició vítria (TG) és de l'ordre de 115 °C a 200 °C per als High TG o HiTG, depenent dels mètodes de fabricació i de les resines utilitzades. Una placa de circuit imprès FR-4 estàndard tindrà una capa de FR-4 intercalada entre dues capes primes de coure laminat.

L'FR-4 utilitza brom, un element químic anomenat halogen que és resistent al foc. Va substituir el G-10, un altre compost menys resistent, en la majoria de les seves aplicacions.

L'FR4 té l'avantatge de tenir una bona relació resistència-pes. No absorbeix aigua, manté una alta resistència mecànica i té una bona capacitat aïllant en ambients secs o humits.

Exemples de FR-4

FR4 estàndard: com el seu nom indica, aquest és l'FR-4 estàndard amb una resistència a la calor de l'ordre de 140 °C a 150 °C.

FR4 d'alt TGAquest tipus de FR-4 té una transició vítria (TG) més alta, d'uns 180 °C.

FR4 d'alta CTIÍndex de seguiment comparatiu superior a 600 volts.

FR4 sense coure laminat: ideal per a plaques d'aïllament i suports de plaques.

Més endavant a l'article trobareu més detalls sobre les característiques d'aquests diferents materials.

Factors a tenir en compte a l'hora d'escollir el gruix

Compatibilitat amb componentsTot i que l'FR-4 s'utilitza per produir molts tipus de circuits impresos, el seu gruix té conseqüències en els tipus de components utilitzats. Per exemple, els components THT són diferents d'altres components i requereixen una placa de circuit imprès prima.

Estalvi d'espaiL'estalvi d'espai és essencial a l'hora de dissenyar una placa de circuit imprès (PCB), en particular per a connectors USB i accessoris Bluetooth. Les plaques més primes s'utilitzen en configuracions en què l'estalvi d'espai és crucial.

Disseny i flexibilitatLa majoria dels fabricants prefereixen les plaques gruixudes a les primes. Si s'utilitza FR-4, si el substrat és massa prim, hi hauria risc de trencar-se si s'augmentessin les dimensions de la placa. D'altra banda, les plaques més gruixudes són flexibles i permeten crear ranures en V.

Cal tenir en compte l'entorn en què s'utilitzarà la placa de circuit imprès. Per a una unitat de control electrònic en l'àmbit mèdic, les plaques de circuit imprès primes garanteixen una reducció de l'estrès. Les plaques massa primes (i, per tant, massa flexibles) són més vulnerables a la calor. Es poden doblegar i adoptar un angle no desitjat durant els passos de soldadura dels components.

Control d'impedància: el gruix de la placa implica el gruix de l'entorn dielèctric, en aquest cas FR-4, que és el que facilita el control d'impedància. Quan la impedància és un factor important, el gruix de la placa és un criteri determinant a tenir en compte.

Connexions: el tipus de connectors utilitzats per a un circuit imprès també determina el gruix del FR-4.

Per què escollir FR4?

El cost assequible dels FR4 els converteix en una opció estàndard per a la producció de petites sèries de PCB o per a la creació de prototips electrònics.

Tanmateix, el FR4 no és ideal per a circuits impresos d'alta freqüència. De la mateixa manera, si voleu integrar les vostres plaques de circuit imprès en productes que no permetin fàcilment l'adopció de components i que siguin poc adequats per a plaques de circuit imprès flexibles, hauríeu de preferir un altre material: poliimida/poliamida.

Els diferents tipus de FR-4 disponibles a Proto-Electronics

FR4 estàndard

FR4 SHENGYI família S1000H
Gruix de 0,2 a 3,2 mm.
Família FR4 VENTEC VT 481
Gruix de 0,2 a 3,2 mm.
FR4 SHENGYI família S1000-2
Gruix de 0,6 a 3,2 mm.
Família FR4 VENTEC VT 47
Gruix de 0,6 a 3,2 mm.
FR4 SHENGYI família S1600
Gruix estàndard 1,6 mm.
Família FR4 VENTEC VT 42C
Gruix estàndard 1,6 mm.
Aquest material és un vidre epoxi sense coure, dissenyat per al seu ús en plaques d'aïllament, plantilles, suports de plaques, etc. Es fabriquen mitjançant dibuixos mecànics tipus Gerber o fitxers DXF.
Gruix de 0,3 a 5 mm.