Las propiedades y características del material FR-4 o FR4 le confieren una gran versatilidad a un coste asequible. Por eso está tan extendido su uso en la fabricación de circuitos impresos. Por lo tanto, no resulta sorprendente incluir un artículo sobre este tema en nuestro blog.
En este artículo se le dará más información sobre:
- Las propiedades y ventajas de FR4
- Los diferentes tipos de FR-4
- Los factores que deberán tenerse en cuenta para la elección del espesor
- Motivos por los que elegir FR4
- Los tipos de FR4 propuestos por Proto-Electronics
Propiedades y materiales de FR4
FR4 es una norma definida por la NEMA (National Electrical Manufacturers Association) para un compuesto de resina epoxídica reforzada de fibra de vidrio.
FR significa en inglés "retardante de llama" e indica que el material respeta la norma UL94V-0 sobre la inflamabilidad de los materiales de plástico. El código 94V-0 se encuentra en todos los PCB FR-4. Garantiza la no propagación del fuego y su rápida extinción cuando el material se inflama.
Su transición vítrea (TG) es de 115 °C a 200 °C para las High TG o HiTG según los métodos de fabricación y las resinas utilizadas. Un PCB estándar FR-4 estará compuesto por una capa de FR-4 en "sándwich" entre dos capas finas de cobre laminado.
El FR-4 emplea bromo, un elemento químico llamado halógeno que presenta resistencia al fuego. Reemplazó al G-10, otro compuesto con menor resistencia en la mayoría de sus aplicaciones.
El FR4 tiene la ventaja de tener una buena relación resistencia-peso. No absorbe el agua, mantiene altas cargas mecánicas y una buena capacidad de aislamiento en medio seco o húmedo.
Ejemplos de FR-4
FR4 estándar: como su nombre indica, es el FR-4 estándar con una resistencia al calor del orden de 140°C a 150°C.
FR4 High TG: Este tipo de FR-4 tiene una mayor transición vítrea (TG) a 180°C.
FR4 High CTI: Tracking Index (o IRC en francés para el índice de resistencia al recorrido) superior a 600 voltios.
FR4 sin cobre laminado: ideal para placas aislantes, plantillas y porta tarjetas
Más adelante encontrará más detalles sobre las características de estos diferentes materiales en el artículo.
Factores que deben tenerse en cuenta para el espesor
Compatibilidad con los componentes: aunque el FR-4 se utiliza en la fabricación de numerosos tipos de circuitos impresos, su espesor tiene consecuencias sobre el tipo de componentes utilizados. Por ejemplo, los componentes THT se distinguen de los demás componentes y requieren PCB de bajo espesor.
Ahorro de espacio: Ahorrar espacio es esencial para el diseño de una tarjeta electrónica, especialmente para los conectores USB y los accesorios Bluetooth. Las tarjetas más finas se usan en configuraciones en las que la economía de espacio es vital.
Diseño y flexibilidad: la mayoría de los fabricantes prefieren las tarjetas gruesas a las más finas. Con el FR-4, un sustrato demasiado fino corre el riesgo de romperse si se aumentan las dimensiones de la tarjeta. Por su parte, las tarjetas más gruesas son flexibles y pueden usarse para hacer "V-groove", también conocidas como ranuras.
Debe considerarse el entorno en el que se utilizará el PCB. Para una unidad de control electrónico en el ámbito médico, los PCB poco gruesos proporcionan un estrés reducido. Las tarjetas demasiado finas (por lo tanto demasiado flexibles) son más sensibles al calor. Pueden doblarse y tomar un ángulo indeseable durante la etapa de soldadura de los componentes.
Control de impedancia: el grosor del tablero implica el grosor del medio dieléctrico, en este caso el FR-4, y esto es lo que facilita el control de la impedancia. Cuando la impedancia es un factor importante, el grosor de la tarjeta es, por lo tanto, un criterio determinante que debe tenerse en cuenta.
Conexiones: el tipo de conector utilizado para un circuito impreso también determina el espesor del FR-4.
Motivos por los que elegir FR4
El FR4 es la opción estándar para la producción de pequeños lotes de tarjetas electrónicas o para la creación de prototipos electrónicos, gracias a su asequibilidad.
Sin embargo, el FR4 no es ideal para los circuitos impresos de alta frecuencia. Del mismo modo, si desea integrar sus placas electrónicas en productos que no permiten fácilmente la adopción de componentes y no son aptos para una placa de circuito impreso rígida, debería preferir otro material: poliimida/poliamida.
Los diferentes tipos de FR-4 propuestos por Proto-Electronics
FR4 estándar
- 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 High TG
- 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 High IRC
- FR4 SHENGYI familia S1600 : Espesor estándar 1.6 mm.
- FR4 VENTEC familia VT 42C: Espesor estándar 1.6 mm.
FR4 sin cobre
Este material es un vidrio epoxídico sin cobre destinado a la producción de placas aislantes, plantillas, soportes de tarjetas, etc. Estos están hechos con dibujos mecánicos como los archivos gerber o DXF.
Espesor de 0,3-5 mm.
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