Unha guía para 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, é normal que incluamos un artigo sobre el no noso blog.

Neste artigo, atoparás máis información sobre:

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

Propiedades e materiais FR4

FR4 é un estándar definido pola NEMA (Asociación Nacional de Fabricantes de Electrodomésticos) para un laminado de resina epoxi reforzado con vidro.

FR significa "ignífugo" e indica que o material cumpre coa norma UL94V-0 sobre inflamabilidade de materiais plásticos. O código 94V-0 pódese atopar en todas as placas de circuíto impreso 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 TG altos ou os HiTG, dependendo dos métodos de fabricación e das resinas empregadas. Unha placa de circuíto impreso FR-4 estándar terá unha capa de FR-4 intercalada entre dúas capas finas de cobre laminado.

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

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

Exemplos de FR-4

FR4 estándarComo o seu nome indica, trátase do FR-4 estándar cunha resistencia á calor da orde de 140 °C a 150 °C.

FR4 de TG altoEste tipo de FR-4 ten unha transición vítrea (TG) máis alta, duns 180 °C.

FR4 de alta CTIÍndice de seguimento comparativo superior a 600 voltios.

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

Máis adiante neste artigo atoparás máis detalles sobre as características destes diferentes materiais.

Factores a ter en conta ao elixir o grosor

Compatibilidade cos compoñentesAínda que o FR-4 se emprega para producir moitos tipos de circuítos impresos, o seu grosor inflúe nos tipos de compoñentes empregados. Por exemplo, os compoñentes THT son diferentes doutros compoñentes e requiren unha placa de circuíto impreso delgada.

Aforro de espazo: o aforro de espazo é esencial ao deseñar unha placa de circuíto impreso (PCB), en particular para conectores USB e accesorios Bluetooth. As placas máis delgadas úsanse en configuracións nas que o aforro de espazo é crucial.

Deseño e flexibilidadeA maioría dos fabricantes prefiren as placas grosas ás delgadas. Se se usa FR-4, o substrato é demasiado delgado, corre 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.

Débese ter en conta o ambiente no que se utilizará a placa de circuíto impreso (PCB). Para unha unidade de control electrónico no campo médico, as PCB delgadas garanten unha redución da tensión. As placas demasiado delgadas (e, polo tanto, demasiado flexibles) son máis vulnerables á calor. Poden dobrarse e adoptar 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 empregados para un circuíto impreso tamén determina o grosor do FR-4.

Por que elixir 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, o FR4 non é ideal para circuítos impresos de alta frecuencia. Do mesmo xeito, se queres integrar as túas placas de circuíto impreso en produtos que non permitan facilmente a adopción de compoñentes e que sexan pouco axeitados para placas de circuíto impreso flexibles, deberías preferir outro material: poliimida/poliamida.

Os diferentes tipos de FR-4 dispoñibles en Proto-Electronics

FR4 estándar

FR4 SHENGYI familia S1000H
Grosor de 0,2 a 3,2 mm.
Familia FR4 VENTEC VT 481
Grosor de 0,2 a 3,2 mm.
FR4 SHENGYI familia S1000-2
Grosor de 0,6 a 3,2 mm.
Familia FR4 VENTEC VT 47
Grosor de 0,6 a 3,2 mm.
FR4 SHENGYI familia S1600
Grosor estándar 1,6 mm.
Familia FR4 VENTEC VT 42C
Grosor 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. Fabrícanse mediante debuxos mecánicos tipo Gerber ou ficheiros DXF.
Grosor de 0,3 a 5 mm.