O que é FR-4?
O FR-4 é o material dielétrico mais comum usado em placas de circuito impresso. Esse material de base separa as camadas de cobre nas placas de circuito impresso e fornece suporte mecânico a elas. É um padrão da National Electrical Manufacturers Association (NEMA) para material laminado de epóxi reforçado com vidro. O substrato é um material composto por natureza, obtido pela combinação de fibra de vidro e resina epóxi.
FR é uma abreviação de “Flame Retardant” (retardante de chamas) e indica que o material atende ao padrão UL94V-0 de inflamabilidade de materiais plásticos. Já o número 4 indica seu grau na família de materiais laminados de epóxi de vidro. Esse material garante a interrupção da expansão do fogo e sua extinção imediata quando o material queima.
Propriedades do material FR-4
Retardante de chamas
O FR-4 é o material de placa de circuito impresso mais comum que usa bromo, um halogênio que tem as propriedades de evitar ou retardar a propagação do fogo. É também um material padrão usado para PCB pela National Electrical Manufacturers Association (NEMA).
Excelentes propriedades elétricas
O FR-4 é usado como material de base, o que faz com que suas propriedades elétricas sejam importantes de serem observadas. Como as propriedades elétricas de um material de PCB são cruciais para a integridade do sinal, o controle de impedância e a qualidade do isolamento.
Quais são as vantagens dos materiais FR-4 para PCB?
Material de baixo custo
O material da placa de circuito impresso FR-4 é amplamente disponível e de baixo custo. Ainda assim, eles proporcionam um funcionamento de qualidade excepcional. No entanto, o preço de um material com alta temperatura de transição vítrea e alto índice de rastreamento comparativo é um pouco alto.
Alta resistência dielétrica
O material FR-4 oferece alta resistência dielétrica em algum lugar entre 4,25 e 4,55, dependendo de diferentes fatores, como estilo de trama de vidro, espessura, conteúdo de resina e rugosidade da folha de cobre. A rigidez dielétrica define o campo elétrico máximo ao qual um material dielétrico ou isolante pode resistir sem se romper ou se tornar eletricamente condutor. Portanto, a escolha de um material com maior resistência dielétrica garante a qualidade excepcional do isolante.
Suporte de carga
Como sabemos, o FR-4 é uma combinação de fibra de vidro e resina epóxi e proporciona alta capacidade de suporte de carga e resistência mecânica à PCB como um todo. Mas, principalmente, a resistência e o suporte de carga dependem da espessura do material. A espessura de um material FR-4 padrão varia de 0,2 a 3,2 m
Resistente à umidade
O FR-4 é resistente à umidade. A umidade não pode afetar as placas de circuito impresso FR-4, como sua contração e expansão. No entanto, a absorção de umidade afeta a parte elétrica e térmica do material, bem como a capacidade do material de resistir à formação de filamentos de ânodo condutor (CAF) quando o circuito é ligado. Portanto, o fornecimento de alta resistência à umidade dá uma vantagem ao FR-4 para ser usado como material de PC básico e o torna compatível com o uso em áreas altamente úmidas e outras aplicações de PCB marítimas.
Temperatura de transição de vidro mais alta
O FR-4 é altamente resistente à temperatura, fornecendo um valor de Tg de 150Tg ou 170Tg. A Tg indica a temperatura de transição vítrea da PCB. A temperatura de transição vítrea define em que ponto ou temperatura o PCB começará a amolecer e perder sua forma. É por isso que o valor de Tg do PCB é muito importante. Porque um número maior de valores de Tg garante melhor desempenho do PCB. O valor Tg do PCB não afeta apenas a resistência à temperatura, mas também afeta a resistência à umidade e a produtos químicos.
Maior valor de decomposição
A temperatura de decomposição (Td) define a temperatura em que quase 5% da massa do laminado de um PCB é perdida devido à decomposição. O material de PCB FR-4 oferece uma temperatura de decomposição mais alta, superior a 345 graus Celsius. Uma alta temperatura de decomposição oferece melhor proteção e longa vida útil para a placa de circuito impresso.
O FR-4 é o material dielétrico mais comum usado em placas de circuito impresso. Esse material de base separa as camadas de cobre nas placas de circuito impresso e fornece suporte mecânico a elas. É um padrão da National Electrical Manufacturers Association (NEMA) para material laminado de epóxi reforçado com vidro. O substrato é um material composto por natureza, obtido pela combinação de fibra de vidro e resina epóxi.
FR é uma abreviação de “Flame Retardant” (retardante de chamas) e indica que o material atende ao padrão UL94V-0 de inflamabilidade de materiais plásticos. Já o número 4 indica seu grau na família de materiais laminados de epóxi de vidro. Esse material garante a interrupção da expansão do fogo e sua extinção imediata quando o material queima.
Propriedades do material FR-4
Retardante de chamas
O FR-4 é o material de placa de circuito impresso mais comum que usa bromo, um halogênio que tem as propriedades de evitar ou retardar a propagação do fogo. É também um material padrão usado para PCB pela National Electrical Manufacturers Association (NEMA).
Excelentes propriedades elétricas
O FR-4 é usado como material de base, o que faz com que suas propriedades elétricas sejam importantes de serem observadas. Como as propriedades elétricas de um material de PCB são cruciais para a integridade do sinal, o controle de impedância e a qualidade do isolamento.
Quais são as vantagens dos materiais FR-4 para PCB?
Material de baixo custo
O material da placa de circuito impresso FR-4 é amplamente disponível e de baixo custo. Ainda assim, eles proporcionam um funcionamento de qualidade excepcional. No entanto, o preço de um material com alta temperatura de transição vítrea e alto índice de rastreamento comparativo é um pouco alto.
Alta resistência dielétrica
O material FR-4 oferece alta resistência dielétrica em algum lugar entre 4,25 e 4,55, dependendo de diferentes fatores, como estilo de trama de vidro, espessura, conteúdo de resina e rugosidade da folha de cobre. A rigidez dielétrica define o campo elétrico máximo ao qual um material dielétrico ou isolante pode resistir sem se romper ou se tornar eletricamente condutor. Portanto, a escolha de um material com maior resistência dielétrica garante a qualidade excepcional do isolante.
Suporte de carga
Como sabemos, o FR-4 é uma combinação de fibra de vidro e resina epóxi e proporciona alta capacidade de suporte de carga e resistência mecânica à PCB como um todo. Mas, principalmente, a resistência e o suporte de carga dependem da espessura do material. A espessura de um material FR-4 padrão varia de 0,2 a 3,2 m
Resistente à umidade
O FR-4 é resistente à umidade. A umidade não pode afetar as placas de circuito impresso FR-4, como sua contração e expansão. No entanto, a absorção de umidade afeta a parte elétrica e térmica do material, bem como a capacidade do material de resistir à formação de filamentos de ânodo condutor (CAF) quando o circuito é ligado. Portanto, o fornecimento de alta resistência à umidade dá uma vantagem ao FR-4 para ser usado como material de PC básico e o torna compatível com o uso em áreas altamente úmidas e outras aplicações de PCB marítimas.
Temperatura de transição de vidro mais alta
O FR-4 é altamente resistente à temperatura, fornecendo um valor de Tg de 150Tg ou 170Tg. A Tg indica a temperatura de transição vítrea da PCB. A temperatura de transição vítrea define em que ponto ou temperatura o PCB começará a amolecer e perder sua forma. É por isso que o valor de Tg do PCB é muito importante. Porque um número maior de valores de Tg garante melhor desempenho do PCB. O valor Tg do PCB não afeta apenas a resistência à temperatura, mas também afeta a resistência à umidade e a produtos químicos.
Maior valor de decomposição
A temperatura de decomposição (Td) define a temperatura em que quase 5% da massa do laminado de um PCB é perdida devido à decomposição. O material de PCB FR-4 oferece uma temperatura de decomposição mais alta, superior a 345 graus Celsius. Uma alta temperatura de decomposição oferece melhor proteção e longa vida útil para a placa de circuito impresso.
