PCB FR4 da PCBTok para a indústria de semicondutores

O FR4 é um material altamente estável que é comumente usado em PCBs e placas de circuito. Este material é mais adequado para aplicações de alta temperatura. Absorção de umidade refere-se à resistência do material à água. A porcentagem de umidade que uma placa de circuito pode suportar antes de se degradar é medida. FR4 absorve muito pouca água. O FR4 absorve apenas 0.1% do seu peso após 24 horas na água. Portanto, é um material ideal para fabricação de eletrônicos.

PCB FR4

O FR4 é usado para produzir filmes multicamadas de alta densidade. É adequado para o chip direto anexar e montar em superfície multicamadas. Possui propriedades mecânicas incomparáveis. Não pode ser batido porque é muito forte, mas pode ser perfurado. Este material também é muito difícil de cortar com tesouras e brocas. Apesar de sua resistência e versatilidade, o FR4 é mais caro que a resina fenólica e tem menos aplicações que outros materiais. No entanto, se o seu PCB for exposto a condições adversas, este material pode não ser a melhor escolha.

Outra desvantagem do FR4 é que ele não mantém uma impedância constante em altas frequências, resultando em degradação da integridade do sinal devido a reflexões. As placas de FR4 também não são adequadas para ambientes de alta temperatura, como o compartimento do motor de uma aeronave . Portanto, deve-se ter cuidado ao selecionar placas de FR4. Os componentes adequados para uso nesses ambientes serão determinados pelas diretrizes do fabricante para PCBs de FR4.

Gostaria de saber o que significa FR4? Existem muitas definições disponíveis, mas qual é o significado completo de FR4? Esta sigla combina cinco significados diferentes. Essas definições vêm de uma variedade de campos, incluindo técnico, médico, eletrônico e laminados. Se você não tiver certeza, confira a definição do FR4 para ajudar a esclarecer. FR4 significa “Resistente a Chamas 4”.

Os PCBs são feitos de um material base, FR4. Este material é muito barato para produzir laminados de baixa frequência, mas mais caro para produzir laminados de alta frequência. Em geral, é o material mais econômico e de alta qualidade para fabricação de PCB. No entanto, a constante dielétrica do solvente é importante porque determina se o solvente é polar ou não polar. Quanto maior a constante dielétrica, maior a polaridade e a capacidade de estabilizar a carga.

Em geral, os PCBs FR4 não devem ser usados ​​em ambientes de alta temperatura, como o compartimento do motor de um veículo aeroespacial. Portanto, é mais adequado para prototipagem e testes. Se você precisar de uma definição mais específica de FR4, consulte o dicionário. Existem outros recursos que fornecem informações detalhadas sobre as definições do FR4.

O material base para PCBs de alta velocidade é tipicamente FR4. FR4 tem uma constante dielétrica de cerca de 4.5, tornando-se um material adequado para PCBs. No entanto, FR4 tem limitações. Perde propriedades dielétricas em ambientes de alta temperatura, reduzindo o isolamento e aumentando a condutividade. A constante dielétrica de FR4 diminui com o aumento da temperatura.

O Dk de uma placa FR4 pode variar muito em sua superfície. Essas distinções são críticas ao projetar placas para ambientes quentes. Como resultado, os laminados de alta frequência têm um Dk mais baixo, o que pode ser útil em climas quentes. No entanto, eles podem não ser apropriados para todas as aplicações. Por esses motivos, antes de selecionar uma placa FR4 para seus projetos, você deve conhecer todas as suas propriedades.

A temperatura de transição vítrea de um substrato FR4 varia de 115 a 200 graus Celsius. Esse número pode ser muito influenciado pelo processo de fabricação e pela resina utilizada. PCBs FR4 típicos têm uma camada FR4 entre duas finas camadas de cobre.

Devido à presença de bromo, um elemento químico de halogênio, é resistente ao fogo. Devido às suas excelentes propriedades dielétricas de resistência-peso e boa capacidade de isolamento em ambientes secos e úmidos, o FR4 substituiu amplamente o compósito G-10 em muitas aplicações.

Empilhamento para FR4 e IMS

Os PCBs FR4 são construídos a partir de fios de vidro trançados de grade quadrada. O substrato FR4 PCB é então semi-curado após ser impregnado com resina epóxi. Embora este material tenha alta resistência elétrica, não é adequado para circuitos impressos de alta frequência. Se você precisa de uma placa de circuito rígido, a poliimida/poliamida é a melhor escolha.

Um dos fatores mais importantes a considerar ao selecionar materiais de PCB é o ambiente operacional. Isso inclui os níveis de temperatura e umidade. Os laminados de alta frequência oferecem maior resistência ao calor e à umidade sem sacrificar a funcionalidade do circuito. Esta propriedade é especialmente importante se o seu PCB for exposto a condições industriais e externas severas. Se você está pensando em usar o FR4 para o seu PCB, certifique-se de usar um laminado de alta frequência.

O FR4 oferece muitas vantagens, incluindo acessibilidade, leveza e uma ampla variedade de espessuras para escolher. No entanto, não é a melhor placa para todas as aplicações. Por exemplo, o laminado HF pode ser uma escolha melhor para rádios. Em outros casos, você deve comparar os valores de Df para ver qual deles atende melhor às suas necessidades. Devido às suas propriedades elétricas, o FR4 não é adequado para aplicações de alta frequência.

O material FR4 para placas de circuito impresso também é sensível ao calor. Para evitar rachaduras, a DuPont e a Rogers utilizam fibras de vidro impregnadas com resina. Devido à sua temperatura de transição vítrea extremamente alta, a fibra de vidro não é adequada para aplicações com alta intensidade de calor. Outras limitações incluem sua inflexibilidade ou falta de resistência química e desempenho inferior em comparação a materiais mais caros.

Materiais FR4

Embora o material FR-4 PCB seja mais barato que o cobre laminado, a perda de sinal aumenta com a frequência. Como o FR-4 tem um fator de perda maior do que os laminados de alta frequência, os circuitos FR-4 terão perdas maiores do que os circuitos laminados de alta frequência. Um valor típico de FR-4 é 0.020, comparado a 0.004 para laminados HF, que é um quarto do valor de FR-4.

O FR4 é um dos materiais mais comuns usados ​​na fabricação de PCBs. Tem um intervalo de constante dielétrica de 6 a 11. Portanto, usá-lo em placas de circuito as torna menores. Devido à sua alta constante dielétrica, este material também é uma excelente escolha para aplicações de alta frequência. Por esse motivo, é frequentemente usado em projetos laminados e placas de circuito FR4.

O tipo de aplicação afeta a escolha do material FR4 em um projeto de PCB. PCBs FR4 mais espessos aumentarão o peso do dispositivo, dificultando o transporte e limitando a portabilidade. As placas FR4 mais finas melhorarão a portabilidade e atrairão os compradores. Ao projetar placas multicamadas, as propriedades térmicas do material devem ser consideradas.

Textura de onda FR4

Altas temperaturas e processos de montagem sem chumbo são típicos dos materiais FR4. Isso ocorre porque eles têm a mesma constante dielétrica que a velocidade da luz no vácuo. A constante dielétrica dos materiais FR4 normalmente varia de 3.8 a 4.8, dependendo do padrão de tecelagem do vidro e do teor de resina. A rugosidade da folha de cobre também afeta a constante dielétrica, então procure uma com uma constante dielétrica mais baixa.

Como o material FR4 PCB vem em várias formas, você deve pesquisar para encontrar o melhor material para o seu projeto. É um material muito popular com uma variedade de características e especificações. Discuta suas necessidades com o fabricante para encontrar a melhor solução. A Twisted Traces é a principal fabricante de placas de circuito impresso FR4 nos Estados Unidos e tem anos de experiência auxiliando clientes na seleção do melhor material FR4.