Introducir

FR4 significa «Retardante de llama 4» y es la designación de grado para el laminado epoxi reforzado con vidrio, un material compuesto de tela tejida de fibra de vidrio y un adhesivo de resina epoxi que es retardante de llama. Este material es conocido por su alta relación resistencia-peso, excelente aislamiento eléctrico y estabilidad en diferentes condiciones ambientales.

Material y función del FR4

Composición del material FR4:

• Fibra de vidrio: La columna vertebral de FR4 es fibra de vidrio tejida, que proporciona resistencia estructural, rigidez y estabilidad dimensional.
• Resina epoxi: Las fibras de vidrio están impregnadas con resina epoxi, que une las fibras y proporciona al material propiedades de aislamiento eléctrico y retardo de llama.
• Rellenos: algunos materiales FR4 también pueden contener rellenos para mejorar ciertas propiedades (como la conductividad térmica) o reducir costos.
• Agentes de curado y aceleradores: Se utilizan en mezclas de resinas epoxi para controlar el proceso de curado y las propiedades mecánicas y térmicas finales del material.

Características de FR4:

• Resistencia mecánica: la alta resistencia a la tracción y a la flexión lo hacen duradero y resistente a la flexión.
• Aislamiento eléctrico: excelentes propiedades dieléctricas y alto voltaje de ruptura dieléctrica.
• Resistencia al calor: Mantiene su integridad estructural y propiedades de aislamiento eléctrico a altas temperaturas.
• Retardante de llama: Es de naturaleza retardante de llama, lo cual es esencial para la seguridad de las aplicaciones eléctricas y electrónicas.
• Resistencia química: Resistente a muchos solventes y limpiadores utilizados en procesos industriales.
• Resistencia a la humedad: baja absorción de agua, mantiene el rendimiento en condiciones de humedad.
• Expansión térmica: el coeficiente de expansión térmica es relativamente bajo, lo cual es fundamental para mantener la alineación de las trazas de cobre en la PCB.

¿Cuál es la diferencia entre FR4 y sustrato de aluminio?

Ingrediente material:

• PCB FR4: Fabricado con laminado epoxi reforzado con fibra de vidrio con buena resistencia, resistencia al calor y aislamiento eléctrico.
• PCB de aluminio: tienen un núcleo metálico (generalmente aluminio) y también pueden incluir una capa dieléctrica térmicamente conductora para transferir el calor de los componentes.

Conductividad térmica:

• FR4: Tiene una conductividad térmica relativamente baja, lo que puede ser un factor limitante en aplicaciones de alta temperatura.
• Aluminio: la alta conductividad térmica es una de las características definitorias de los PCB de aluminio, lo que los hace ideales para aplicaciones de alta potencia y disipación de calor.

Disipación de calor:

• FR4: Mala disipación de calor, lo que puede provocar puntos calientes y potencialmente acortar la vida útil de la placa y sus componentes.
• Aluminio: Excelentes capacidades de disipación de calor, lo que ayuda a enfriar los componentes de manera efectiva y aumentar el rendimiento y la vida útil del dispositivo.

Solicitud:

• FR4: Se utiliza en una amplia gama de equipos electrónicos estándar, desde electrónica de consumo hasta sistemas de control industrial, donde las condiciones extremas no son una preocupación.
• Aluminio: comúnmente utilizado en iluminación LED, fuentes de alimentación y sistemas automotrices donde la disipación de calor es fundamental.

Durabilidad:

• FR4: Sensible a las fluctuaciones de alta temperatura y puede no ser tan duradero en condiciones ambientales adversas.
• Aluminio: Más duradero en condiciones extremas y proporciona estabilidad física adicional a la tabla.

Costo:

• FR4: normalmente es menos costoso que los PCB de aluminio, lo que lo convierte en una opción rentable para una variedad de aplicaciones.
• Aluminio: Debido al precio y al proceso de fabricación del aluminio, el costo puede ser mayor, pero esto puede compensarse con su desempeño en aplicaciones específicas.

Conclusión

En el complejo mundo del diseño electrónico, FR4 destaca por su aislamiento eléctrico superior, retardo de llama y rentabilidad, lo que lo hace omnipresente en los equipos electrónicos estándar. Su versatilidad y confiabilidad continúan respaldando su adopción generalizada en todo, desde electrónica de consumo hasta sistemas industriales complejos. El futuro se construye hoy en placas de circuitos y el FR4 sigue siendo un material clave en esa construcción. Para aquellos que están preparados para aprovechar el potencial del FR4 en sus productos, las oportunidades son infinitas.