Servicio de fabricación del tablero del PWB del sustrato del material Fr4 del PWB
Como sabe, la placa de circuito impreso juega un papel vital en los productos electrónicos, por lo que debe considerar cómo elegir el material adecuado en la fabricación de su PCB . JHYPCB puede ofrecerle los costos más bajos posibles y lo mejor en fabricación de PCB de alta calidad y ensamblaje de PCB de alta calidad . Sin embargo, hay muchos tipos diferentes de materiales de PCB, como material FR-4 , material HDI, material de PCB Rogers, etc. En general, utilizamos el material FR-4 estándar para las placas de circuito impreso para reducir los costos del producto, lo cual es una buena opción porque el material FR-4 es asequible y útil para muchas aplicaciones. Sin embargo, el material FR-4 no es el único tipo de material de PCB; comparar con el material de PCB, el material FR-4 y el material de Rogers es esencial.
¿Qué es FR4?
FR4 es un estándar definido por NEMA (Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos) para un laminado de resina epoxi reforzado con vidrio. "FR" indica que el material es ignífugo, y "4" indica resina epoxi reforzada con vidrio tejido. Las estructuras de PCB de una o dos caras constan de un núcleo FR4 y capas de cobre superior e inferior. Las placas de PCB multicapa tienen capas preimpregnadas adicionales entre el núcleo central y las capas de cobre superior e inferior. El núcleo consta de un sustrato con recubrimiento de cobre, también conocido como laminado revestido de cobre (CCL) . El núcleo, el laminado y el preimpregnado pueden ser todos FR4 con las láminas de cobre entre las capas de señal y tierra. FR4 es el grado de material más común que comprende placas de circuito fabricadas. Las propiedades y características de FR-4 o FR4 lo hacen muy versátil a un costo asequible. Antes de la explosión de los PCB multicapa, existían muchos materiales de placa alternativos al FR4. Estos incluyeron FR2, CEM 1 y CEM 3, que estaban basados en papel. Sin embargo, la resistencia de FR4, especialmente para placas de PCB multicapa , fue un factor importante que lo separó de las alternativas para convertirse en el estándar de la industria. Por lo tanto, la mayoría de los PCB se fabrican con FR4 como material base.
Materiales y características FR4
Su transición vítrea (TG) es de 115 ° C a 200 ° C para los High TG o HiTG, según los métodos de fabricación y las resinas utilizadas. Un PCB FR-4 estándar tendrá una capa de FR-4 intercalada entre dos capas delgadas de cobre laminado.
FR-4 utiliza bromo, un elemento químico llamado halógeno que es resistente al fuego. Reemplazó al G-10, otro composite menos resistente, en la mayoría de sus aplicaciones.
FR4 tiene la ventaja de tener una excelente relación resistencia-peso. No absorbe agua, mantiene una alta resistencia mecánica y tiene una excelente capacidad aislante en ambientes secos o húmedos.
Ejemplos de FR-4
- Estándar FR4: como su nombre indica, es el estándar FR-4 con una resistencia al calor del orden de 140 ° C a 150 ° C.
- TG FR4 alto: este tipo de FR-4 tiene una transición vítrea (TG) más alta de alrededor de 180 ° C.
- Alto CTI FR4: Índice de seguimiento comparativo superior a 600 voltios.
- FR4 sin cobre laminado: ideal para placas aislantes y soportes de tableros.
- Hay más detalles de las características de estos diferentes materiales más adelante en el artículo.
Factores a considerar a la hora de elegir el espesor
- Compatibilidad con componentes : aunque el FR-4 se utiliza para producir muchos tipos de circuitos impresos, su grosor afecta a sus componentes. Por ejemplo, los componentes THT son diferentes de otros componentes y requieren una PCB delgada.
- Ahorro de espacio: el ahorro de espacio es esencial al diseñar una PCB, especialmente para conectores USB y accesorios Bluetooth. Las tablas más delgadas se utilizan en configuraciones en las que el ahorro de espacio es crucial.
- Diseño y flexibilidad : la mayoría de los fabricantes prefieren las placas gruesas a las delgadas. Con FR-4, si el sustrato es demasiado delgado, correría el riesgo de romperse si se aumentaran las dimensiones del tablero. Por otro lado, las tablas más gruesas son flexibles y permiten crear ranuras en V.
- Se debe considerar el entorno en el PCB que se utilizará . Para una unidad de control electrónico en el campo médico, los PCB delgados garantizan un estrés reducido. Las tablas que son demasiado delgadas y, por lo tanto, demasiado flexibles, son más vulnerables al calor. Pueden doblarse y adoptar un ángulo no deseado durante los pasos de soldadura de componentes.
- Control de impedancia : el espesor de la placa implica la consistencia del ambiente dieléctrico, en este caso, FR-4, lo que facilita el control de impedancia. Cuando la impedancia es un factor esencial, el espesor del tablero es un criterio determinante a tener en cuenta.
- Conexiones : el tipo de conectores utilizados para un circuito impreso también determina el grosor del FR-4.
Los diferentes tipos de FR-4 disponibles en JHYPCB
PROPIEDADES DEL MATERIAL ESTÁNDAR FR-4 JHYPCB
- Alta temperatura de transición vítrea (Tg) (150Tg o 170Tg)
- Alta temperatura de descomposición (Td) (> 345 ° C)
- Bajo coeficiente de expansión térmica (CTE) ((2,5% -3,8%)
- Constante dieléctrica (@ 1 GHz): 4.25-4.55
- Factor de disipación (@ 1 GHz): 0.016
- Clasificación UL (94V-0, CTI = 3 mínimo)
- Compatible con montaje estándar y sin plomo.
- Espesor laminado disponible de 0.005 "a 0.125"
- Espesores preimpregnados disponibles (aproximados después de la laminación):
- (Estilo de vidrio 1080) 0,0022 "
- (Estilo de cristal 2116) 0,0042 "
- (Estilo de vidrio 7628) 0,0075 "
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 alto 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 alto 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 epoxi sin cobre, diseñado para uso en placas aislantes, plantillas, soportes de tablero, etc. Se fabrican mediante dibujos mecánicos tipo Gerber o limas DXF.
- Espesor de 0,3 a 5 mm.
La diferencia entre el material FR-4 y el material Rogers
1. El material FR-4 es más barato que el material Rogers.
2. En comparación con el material FR-4, el material de Rogers es excelente con altas frecuencias.
3. El material FR-4 tiene un factor de disipación o Df alto que el material Rogers, sufriendo más pérdida de señal.
4. En estabilidad de impedancia, el material Rogers tiene un rango más amplio de valores Dk que el material FR-4.
5. Para la constante dieléctrica, FR-4 presenta un Dk de aproximadamente 4.5, que es más bajo que el material de Rogers con alrededor de 6.15 a 11.
6. En el manejo de la temperatura, el material Rogers tiene una variación menor en comparación con el material FR-4.
¿Cuándo FR4 no es el mejor material para su tabla?
FR4 es de hecho una buena opción estándar o predeterminada para el material de su tablero en la mayoría de los casos. Sin embargo, hay casos en los que FR4 no es el mejor material para su placa, como se indica a continuación.
- Si se requiere soldadura sin plomo
Si sus placas se distribuirán en Europa y deben adherirse a la Directiva de restricción de sustancias peligrosas (RoHS) o su cliente necesita que se utilice soldadura sin plomo, es posible que desee explorar otras opciones de materiales. Esto se debe al hecho de que las temperaturas de reflujo para PCBA sin plomo (ensamblaje de PCB sin plomo) pueden alcanzar los 250 ° C, lo que supera sustancialmente la Tg para muchas versiones de FR4.- Si se utilizan señales de alta frecuencia
A altas frecuencias, las placas FR4 no pueden mantener una impedancia constante y pueden producirse reflejos que afecten negativamente la integridad de la señal. Esto es una consecuencia del valor relativamente alto de dk.- Si la placa estará expuesta a temperaturas extremadamente altas durante el funcionamiento
También es desaconsejable utilizar FR4 si se requerirá que la PCB funcione en un entorno con temperaturas extremadamente altas. Un ejemplo sería cerca del compartimiento del motor de un vehículo aeroespacial.
FR4 es, con razón, el material más utilizado en la construcción de PCB. Las placas fabricadas con FR4 son fuertes, resistentes al agua y proporcionan un buen aislamiento entre las capas de cobre que minimiza la interferencia y admite una buena integridad de la señal. Sin embargo, a altas frecuencias y en entornos, FR4 no es el mejor material para usar en sus placas. En JHYPCB, el líder de la industria en prototipos de PCB rápidos y de alta calidad y fabricación de bajo volumen , somos capaces de satisfacer sus necesidades de material de placa para cualquier caso. Trabajaremos con usted para ayudarlo a seleccionar los materiales que mejor implementarán su intención de diseño.
Y para ayudarlo a comenzar en el mejor camino, proporcionamos información para sus comprobaciones DFM . Si está listo para que le fabriquen su diseño, intente contactarnos por correo electrónico.
Ms. Megan