FR4 (Flame Retardant 4) es un sustrato común utilizado para fabricar placas de circuitos impresos (PCBs). Es un material compuesto de resina epoxi reforzado con fibra de vidrio con buena resistencia mecánica, resistencia al calor, aislamiento eléctrico y retardancia a la llama.

Características principales de FR4
Composición del material:

Tela de fibra de vidrio (proporciona resistencia mecánica)

Resina epoxi (proporciona aislamiento y resistencia al calor)

Retardante de llama (hace que alcance el grado de retardancia a la llama UL94-V0)

Características de rendimiento:

Resistencia a altas temperaturas (generalmente puede soportar 130-150°C, algunos FR4 de alta TG pueden alcanzar 170-180°C)

Alta resistencia mecánica (resistencia a la flexión, resistencia al impacto)

Buen aislamiento eléctrico (adecuado para circuitos electrónicos)

Baja absorción de humedad (mantiene un rendimiento estable en ambientes húmedos)

Retardante de llama (nivel UL94-V0, no inflamable)

Aplicaciones:

PCB (placa de una capa, placa multicapa)

Material de aislamiento electrónico

Componentes estructurales mecánicos

Debido a que FR4 tiene tanto aislamiento, resistencia mecánica y resistencia al calor, es ampliamente utilizado en la fabricación de PCBs y es uno de los sustratos de placas de circuitos más comunes.

¿Qué necesitas saber para hacer una máquina de perforación de PCB ?Hacer una máquina de perforación de PCB involucra conocimientos y habilidades en múltiples campos, incluyendo diseño mecánico, control eléctrico, programación de software y tecnología de procesamiento de PCB. A continuación se presentan los principales contenidos que se deben dominar:

1. Diseño de estructura mecánica
(1) Diseño de máquina herramienta
Diseño de estructura de pórtico o voladizo

Selección de guía y tornillo (tornillo de bolas de alta precisión, guía lineal)

Sistema de husillo (husillo de alta velocidad, usualmente 50,000~300,000 RPM)

Sistema automático de cambio de herramienta (ATC) para mejorar la eficiencia

(2) Control de movimiento de precisión
Motor servo o motor paso a paso de alta precisión para garantizar la precisión de perforación

Algoritmo de control de movimiento (interpolación lineal, interpolación circular)

Tecnología de compensación de errores (compensación de temperatura, compensación de error mecánico)

2. Sistemas eléctricos y de control
(1) Sistema CNC
Tarjeta de control de movimiento (como control basado en DSP, FPGA o PC)
Análisis de código G (el programa de perforación de PCB suele estar en formato Excellon)
Sistema de alineación visual (mejora la precisión de alineación)
(2) Parte eléctrica
Accionamiento de frecuencia variable de alta frecuencia (acciona el motor del husillo)
Gestión de energía (garantiza un suministro de energía estable)
Circuito de protección de seguridad (protección contra sobrecorriente, sobrecarga)
3. Tecnología de procesamiento de PCB
Materiales para PCB (FR4, CEM-3, materiales de alta frecuencia, etc.)
Proceso de perforación:
Micro agujeros (menos de 0.1mm) y agujeros ordinarios (0.2~0.5mm)
Perforación de placas multicapa (requisitos de precisión de posicionamiento entre diferentes capas)
Perforación láser vs perforación mecánica
Sistema de limpieza al vacío (limpiar el polvo de perforación y prevenir la contaminación)
4. Visión por computadora y automatización
Sistema de alineación visual CCD (identificar puntos de posicionamiento y mejorar la precisión de perforación)
Carga y descarga automática (robot o ventosa de vacío)
Detección por IA (análisis de errores de perforación)
5. Software y procesamiento de datos
Soporte de software CAM (Genesis, CAM350, AutoCAM)
Análisis de código G (procesamiento de archivos Excellon o Gerber)
Software de control de movimiento (LabVIEW, C++, Python)
6. Otras tecnologías clave
Control ambiental (temperatura y humedad constantes, reduciendo la deformación del material)
Protección electrostática (ESD) (evitar daños electrostáticos al PCB)
Automatización de la línea de producción (sistema MES, trazabilidad de datos)
Resumen
Para hacer una máquina de perforación de PCB, necesitas dominar de manera integral el diseño mecánico, el control CNC, la automatización eléctrica, el sistema visual, el proceso de PCB y otros conocimientos para crear equipos de alta precisión y eficiencia.
¿Qué parte de tu trabajo estás haciendo actualmente? ¿Estás haciendo diseño de máquina completa o centrándote en un cierto módulo?

¿En qué materiales se dividen las placas PCB?

PCB (Placa de Circuito Impreso) puede dividirse en los siguientes materiales principales según el tipo de sustrato. Cada material es adecuado para diferentes productos electrónicos y escenarios de aplicación:
1. Clasificación por tipo de sustrato
(1) Material de PCB rígido
Usado en la mayoría de los dispositivos electrónicos tradicionales, con resistencia mecánica estable y rendimiento eléctrico.
FR-4 (más común)

Composición: tela de fibra de vidrio + resina epoxi + retardante de llama

Características: resistencia a altas temperaturas (valor TG usualmente 130°C~180°C), buen aislamiento, retardante de llama (UL94-V0)

Aplicación: electrónica de consumo, electrónica automotriz, equipos de control industrial, etc.

CEM-1, CEM-3 (alternativa económica a FR-4)

Composición: fibra de vidrio + base de papel (CEM-1), o fibra de vidrio + tela no tejida (CEM-3)

Características: bajo costo, rendimiento entre FR-4 y sustrato de papel

Aplicación: electrodomésticos, electrónica de consumo de gama baja

Materiales de alta frecuencia (PTFE, materiales de relleno cerámico)

Composición: politetrafluoroetileno (PTFE), materiales de relleno cerámico

Características: constante dieléctrica baja (Dk), baja pérdida (Df), resistencia a la interferencia de señales de alta frecuencia

Aplicación: comunicación 5G, comunicación satelital, circuito de RF microondas

PCB de base metálica (base de aluminio, base de cobre)

Composición: sustrato de metal (aluminio, cobre) + capa de aislamiento + lámina de cobre

Características: Excelente conductividad térmica, adecuado para aplicaciones con altos requisitos de disipación de calor

Aplicaciones: Iluminación LED, módulos de potencia, electrónica automotriz

(2) Materiales de PCB flexible (FPC)

Usado para productos electrónicos que necesitan ser doblados o plegados.

PI (poliimida, Kapton)

Características: Alta flexibilidad, resistencia a altas temperaturas (resistente a más de 300°C), resistencia química

Aplicaciones: Teléfonos inteligentes, dispositivos portátiles, electrónica aeroespacial

PET (tereftalato de polietileno)

Características: Bajo costo, resistencia general a la temperatura (usualmente menos de 150°C)

Aplicaciones: FPC de gama baja, como interruptores de membrana de teclado

(3) Materiales de PCB rígido-flexible

Combinando materiales FR-4 y FPC para lograr una combinación de rigidez y flexibilidad, adecuado para estructuras complejas.

Parte rígida (FR-4) + parte flexible (PI)

Características: plegable y mantiene cierta resistencia mecánica

Aplicaciones: electrónica de consumo de gama alta, equipos médicos, electrónica militar

2. Clasificación por nivel de resistencia al calor (valor TG)
**TG (temperatura de transición vítrea)** indica la temperatura a la que el material del PCB cambia de duro a blando a alta temperatura.

Valor TG Categoría de material Escenarios aplicables
TG ordinario (<130°C) CEM-1, CEM-3 de gama baja Electrodomésticos generales
TG medio (130~170°C) Materiales convencionales FR-4 La mayoría de los productos electrónicos
FR-4 especial de alta TG (>170°C), materiales de alta frecuencia Servidores, automóviles, equipos 5G

3. Materiales especiales para PCB
PCB basado en cerámica (Al₂O₃, AlN)

Características: conductividad térmica extremadamente alta, resistencia a altas temperaturas

Aplicación: industria militar, semiconductores de potencia, equipos láser

PCB HDI (placa de interconexión de alta densidad)

Material: FR-4 de alta TG, PI

Aplicación: teléfonos inteligentes, empaquetado de chips

Resumen
La elección de los materiales para PCB depende del escenario de aplicación:

Electrónica de consumo ordinaria → FR-4

Comunicación de alta frecuencia (5G, RF) → PTFE, materiales de relleno cerámico

Disipación de alta potencia (LED, fuente de alimentación) → basado en aluminio, basado en cobre

Dispositivos flexibles (teléfonos móviles, wearables) → PI (poliimida)

Alta fiabilidad (automóviles, servidores) → FR-4 de alta TG