Um guia para FR-4 para circuitos impressos

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

Neste artigo, você descobrirá mais sobre:

As propriedades e benefícios do FR4
Os diferentes tipos de FR-4
Os fatores a considerar 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 reforçado com vidro.

FR significa "retardante de chamas" e indica que o material está em conformidade com a norma UL94V-0 sobre inflamabilidade de materiais plásticos. O código 94V-0 pode ser encontrado em todas as placas de circuito impresso FR-4. Ele 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. Uma PCB FR-4 padrão terá uma camada de FR-4 intercalada entre duas finas camadas de cobre laminado.

O FR-4 utiliza bromo, um elemento químico chamado halogênio, resistente ao fogo. Ele substituiu o G-10, outro composto menos resistente, na maioria de suas aplicações.

O FR4 tem a vantagem de apresentar 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 FR-4 padrão com resistência ao calor da ordem de 140°C a 150°C.

Alto TG FR4: este tipo de FR-4 tem maior transição vítrea (TG) de cerca de 180°C.

Alto CTI FR4: Índice de rastreamento comparativo maior que 600 Volts.

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

Há mais detalhes sobre as características desses diferentes materiais mais adiante no artigo.

Fatores a considerar na escolha da espessura

Compatibilidade com componentes: embora o FR-4 seja usado para produzir muitos tipos de circuitos impressos, sua espessura tem consequências nos tipos de componentes utilizados. Por exemplo, os componentes THT são diferentes dos demais componentes e exigem uma PCB fina.

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

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

O ambiente em que a placa de circuito impresso será utilizada deve ser considerado. Para uma unidade de controle eletrônico na área médica, placas de circuito impresso finas garantem menor estresse. Placas muito finas – e, portanto, muito flexíveis – são mais vulneráveis ao calor. Elas podem entortar e assumir um ângulo indesejado durante as etapas de soldagem dos componentes.

Controle de impedância: a espessura da placa implica na 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 ser levado em consideração.

Conexões: o tipo de conectores usados em 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.

No entanto, o FR4 não é ideal para circuitos impressos de alta frequência. Da mesma forma, se você deseja construir seus PCBs em produtos que não permitam facilmente a adoção de componentes e que sejam pouco adequados para PCBs flexíveis, você deve preferir outro material: poliamida/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.
Família FR4 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 de isolamento, gabaritos, suportes de placas, etc. Eles são fabricados utilizando desenhos mecânicos do tipo Gerber ou arquivos DXF.
Espessura de 0,3 a 5 mm.