Circuito stampato in FR4

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Che cos’è un circuito stampato in FR4?

Il Flame Retardant 4, o FR4, è un tipo di materiale utilizzato nella produzione di circuiti stampati (PCB). È composto da fibra di vetro e il “4” indica lo standard di infiammabilità UL94 V-0 (deve autoestinguersi dopo essere stato incendiato). La struttura in fibra di vetro intrecciata rinforzata con resina epossidica lo rende eccellente per applicazioni che richiedono isolamento elettrico. L’FR4 è un materiale ampiamente utilizzato grazie al suo basso costo e all’elevata affidabilità.

Panoramica sul materiale FR4

FR4 indica un laminato epossidico rinforzato con fibra di vetro di classe 4 ignifugo. La costante dielettrica e il fattore di dissipazione (tangente di perdita) del materiale sono moderati. L’FR4 può essere utilizzato in applicazioni a bassa velocità e ad alta potenza, rendendolo la prima scelta per molti hobbisti. Ciò lo rende adatto a progetti elettronici di uso generale. Costante dielettrica: circa 4,5 a 1 MHz (moderata). Tangente di perdita: circa 0,02 a 1 MHz (moderata). La temperatura di transizione vetrosa (Tg) determina il comportamento del materiale sotto l’effetto del calore. È una delle proprietà termiche più importanti nella classificazione dei materiali FR4.

L'FR4 è disponibile in tre diversi intervalli di temperatura:

Basso Tg (130–140 °C)

Tg standard (150–160 °C)

Tg elevata (>170 °C)

Struttura e proprietà dell'FR4

L'FR-4 è un materiale composito utilizzato come substrato nei circuiti stampati. La sua struttura è costituita da:

1. Tessuto in fibra di vetro (fibre di vetro di tipo E): La fibra di vetro garantisce una maggiore resistenza meccanica e si presenta come un tessuto a trama fine all’interno del laminato.

2. Resina epossidica (ignifuga, bromurata): La resina epossidica funge da matrice, legando insieme le fibre di vetro e garantendo un eccellente isolamento elettrico e una notevole resistenza termica.

3. Foglio di rame (nei circuiti stampati): Gli strati di lamina di rame vengono utilizzati per realizzare le piste e vengono laminati su FR-4 mediante calore e pressione.

Vantaggi del materiale FR4 per circuiti stampati

Conveniente e facilmente reperibile

L'FR-4 è conveniente rispetto ai laminati avanzati come il Rogers. Il suo basso costo lo rende molto diffuso e lo rende lo standard di settore per la maggior parte delle applicazioni. È disponibile in tutto il mondo, il che ne facilita l'approvvigionamento per grandi volumi di produzione.

Buona resistenza meccanica

La fibra di vetro intrecciata garantisce una maggiore resistenza alla trazione, rendendola più resistente alla deformazione, alla flessione e alle sollecitazioni meccaniche.

Isolamento elettrico affidabile

Grazie alla sua costante dielettrica moderata, è ideale per applicazioni a bassa frequenza e ad alta potenza. Inoltre, la struttura in resina epossidica e fibra di vetro garantisce un maggiore isolamento del segnale.

Vantaggi del materiale FR4 per circuiti stampati

1. Integrità del segnale e controllo dell'impedenza

FR-4 più spesso aumenta la distanza dielettrica, il che comporta un aumento dell’impedenza a causa dell’introduzione di componenti parassiti. Lo spessore dell’FR-4 può essere regolato per controllare l’impedenza in base alle diverse applicazioni dei circuiti.

Diluente per FR-4 presenta una distanza dielettrica minore tra gli strati di rame, il che riduce l'impedenza delle piste. Tuttavia, la maggiore perdita dielettrica del FR-4 limita le prestazioni al di sopra di pochi GHz, indipendentemente dallo spessore.

2. Gestione termica

FR-4 più spesso garantisce una migliore distribuzione del calore e una maggiore capacità termica, contribuendo così a ridurre il rischio di surriscaldamento localizzato.

Diluente per FR-4 presenta una capacità limitata di dissipazione del calore sulle schede ad alta potenza, rendendola più soggetta alla formazione di punti caldi.

3. Stabilità meccanica

Assi più spesse sono più rigidi e resistenti alla flessione, il che rende l’FR4 più adatto agli assemblaggi sottoposti a sollecitazioni meccaniche.

Schede più sottili sono più flessibili e leggeri, il che li rende ideali per i dispositivi compatti, ma anche più soggetti a deformazioni.

Applicazioni comuni dei circuiti stampati in FR4

1. Elettronica di consumo

I circuiti stampati in FR-4 offrono un equilibrio ottimale tra costo e resistenza per i dispositivi elettronici di uso quotidiano. Dagli smartphone ai dispositivi indossabili, l’FR-4 garantisce soluzioni di circuiti stampati durevoli e affidabili.

2. Sistemi di controllo industriale

I sistemi di controllo, gli alimentatori e le schede di automazione utilizzano spesso laminati FR-4 più spessi. I circuiti stampati in FR-4 garantiscono rigidità meccanica e resistenza a cicli termici moderati.

3. Elettronica automobilistica

I quadri strumenti, i sistemi di infotainment e i moduli sensori utilizzano spesso circuiti stampati in FR-4. I circuiti stampati in FR-4 garantiscono prestazioni stabili in presenza di vibrazioni e calore moderato.

Capacità produttive di JKRGLO per circuiti stampati in FR4

Capacità produttive per circuiti stampati in FR4

Caratteristiche	Funzionalità
Numero di strati	1, 2, 4, 6, ...32 strati
Impedenza controllata	4/6/8/10/12/14/16/18/20/.../32 strati
Tolleranza di impedenza	±10% (±5 Ω se il valore è ≤ 50 Ω)
Dimensioni massime	670 × 600 mm (spessore ≥ 0,8 mm);
	500 × 600 mm (Spessore < 0,8 mm);
	Il formato a 2 strati raggiunge le dimensioni di 1020 × 600 mm.
Dimensioni minime	3 × 3 mm; 70 × 70 per pannello con taglio a V
Spessore esterno del rame	1 oz, 2 oz (2,5 oz, 3,5 oz, 4,5 oz per il modello a 2 strati)
Spessore interno del rame	0,5 once, 1 oncia, 2 once
Finitura superficiale	HASL (con piombo / senza piombo), ENIG (1u" / 2u")
Diametro minimo del foro via	0,15 mm / 0,25 mm
Tolleranza sulle dimensioni dei fori	① Placcati: fori passanti: +0,13 / -0,08 mm; fori a pressione: ±0,05 mm
Tolleranza sulle dimensioni dei fori	② Non placcato: ±0,2 mm
Numero minimo di slot placcati	0,5 mm
Numero minimo di slot non placcati	1,0 mm
Bordi placcati	Disponibile con scheda a circuiti stampati (PCB) di dimensioni 10 × 10 mm e spessore: 0,6 mm. È richiesto il rivestimento ENIG.
Slot cieco	Disponibili in schede da 2 a 32 strati con uno spessore ≥ 0,8 mm.
Foro svasato	Disponibili in schede da 2 a 32 strati con uno spessore ≥ 0,6 mm. Angolo di svasatura supportato: 90°/135°
Foratura a ritroso	Disponibili in schede da 4 a 32 strati con uno spessore ≥ 0,8 mm. I fori saranno riempiti con resina epossidica dopo la foratura posteriore.
Fori merlati	Disponibile con scheda a circuiti stampati (PCB) di dimensioni 10 × 10 mm.
Larghezza minima della pista e distanza tra le piste	① 1 oz: 0,10 / 0,10 mm (4 / 4 mil) per 1/2 strato; 0,09 / 0,09 mm (3,5 / 3,5 mil) per multistrato
Larghezza minima della pista e distanza tra le piste	② 2 oz: 0,16 / 0,16 mm (6,5 / 6,5 mil) per 1/2 strato; 0,16 / 0,20 mm (6,5 / 8 mil) per multistrato
Diametro minimo del pad BGA	0,25 mm
Smussatura Gold Fingers	30° o 45°

Perché scegliere i circuiti stampati FR4 di JKRGLO?

Produzione efficiente in termini di costi

Circuiti stampati in FR4 a partire da soli $1. Grazie ai nostri impianti di produzione professionali, siamo in grado di produrre fino a 200.000 pezzi al giorno.

Ampie funzionalità

Supporta da 1 a 32 strati, spessori della scheda da 0,2 mm a 3,2 mm e spessori di rame fino a 3 once.

Elevato grado di personalizzazione

Scegli tra 7 colori di maschera di saldatura, diverse finiture e diverse opzioni di spessore del rame per adattarti a qualsiasi progetto.

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Domande frequenti sui circuiti stampati in FR4

Qual è la costante dielettrica (Dk) del materiale FR4?

Il FR4 presenta in genere una costante dielettrica compresa tra 4,2 e 4,8 a 1 MHz. Questa proprietà influisce sulla velocità di trasmissione del segnale e sul controllo dell'impedenza, rendendola un fattore importante nei progetti ad alta velocità e in quelli a radiofrequenza.

Qual è la temperatura di transizione vetrosa (Tg) del FR4?

Il FR4 standard ha una Tg di circa 130–140 °C, mentre le varianti FR4 ad alta Tg possono raggiungere i 170–180 °C o anche di più. La scelta della Tg adeguata garantisce la stabilità del PCB in presenza di temperature di esercizio elevate.

Il FR4 è adatto ai circuiti ad alta frequenza?

Il FR4 è adatto alla maggior parte delle applicazioni a bassa e media frequenza. Tuttavia, per i circuiti RF o a microonde con frequenze superiori a ~1 GHz, si raccomandano materiali specializzati come il Rogers o il PTFE, grazie alle loro minori perdite dielettriche.

Quali sono le prestazioni del FR4 nei progetti di circuiti stampati multistrato?

Il FR4 è ampiamente utilizzato per i circuiti stampati multistrato (fino a oltre 40 strati). Le sue proprietà isolanti, la resistenza meccanica e il rapporto qualità-prezzo lo rendono una scelta affidabile per configurazioni complesse.

I circuiti stampati in FR4 sono conformi alla direttiva RoHS e sicuri dal punto di vista ambientale?

Yes. Most modern FR4 laminates areRoHS- and REACH-compliant; halogen-free options are also available, supporting eco-friendly and sustainable electronics manufacturing.

In che modo il materiale FR4 per circuiti stampati si confronta con altri substrati per circuiti stampati?

Rispetto ai materiali per circuiti stampati ad alta frequenza come il Rogers o il PTFE, l’FR4 presenta una perdita dielettrica maggiore, ma è di gran lunga più conveniente. Per la maggior parte delle applicazioni standard, l’FR4 è la scelta più diffusa, mentre per i circuiti RF o a microonde si ricorre a materiali specializzati.