Ao criar um projeto de PCB, um dos primeiros passos é definir a estrutura da placa. Para isso, é necessário saber qual material usar. Não será possível definir a constante dielétrica, que é crucial para as linhas de circuitos com controle de impedância, se você ainda não tiver escolhido o material da placa.
Além disso, você terá que levar em consideração o custo, as propriedades mecânicas/elétricas, a durabilidade, as características térmicas, entre outros. Essas escolhas são o motivo pelo qual você precisa de um fabricante de PCBs confiável para ajudá-lo a tomar sua decisão. UET PCB (https://uetpcb.com/components-sourcing/) pode te ajudar com todas as suas necessidades de seleção de materiais e componentes para placas de circuito impresso.
Tecnologias de materiais para PCBs: novas versus antigas em 2026
Com as inovações, surge uma maior variedade de materiais. Esta seção aborda os diferentes materiais que surgiram na era seguinte.
FR4
Antigamente, o FR4 era o material mais comum para placas de circuito impresso (PCBs). Introduzido em 1968, o FR4 tornou-se o padrão universal na fabricação de PCBs até hoje. Atualmente, cerca de 70 a 80% das PCBs de dispositivos eletrônicos utilizam FR4.
Propriedades do FR4:
- Custo efetivo
- Mecanicamente forte
- Constante dielétrica estável
- Bom isolamento elétrico
- Boa resistência térmica
- Boa resistência química
- Fácil de fabricar
No entanto, o FR4 pode apresentar limitações mecânicas e térmicas. Este material possui uma estrutura rígida e temperatura de transição vítrea (Tg) de 130 °C a 180 °C. Também apresenta uma temperatura de decomposição (Td) de 300 °C a 340 °C. Devido a essas características, o FR4 não é adequado para altas temperaturas e ambientes agressivos. Além disso, o FR4 apresenta maior variabilidade na constante dielétrica (Dk, 4.2 a 4.8) e maior perda de tangente (Df, 0.015 a 0.025), o que pode degradar os sinais com o aumento da frequência. É por isso que outros materiais para placas de circuito impresso (PCBs) são utilizados atualmente, como poliimida, Rogers, PTFE, etc.
Poliimida
Foi por volta do final da década de 1960 que o filme de poliimida foi desenvolvido para aplicações em eletrônica flexível e aeroespacial. A poliimida suporta flexão e curvatura, mantendo a resistência a altas temperaturas e ambientes agressivos. Embora esse material para placas de circuito impresso (PCB) possa ser mais caro de produzir do que o FR-4, ele oferece diversas propriedades notáveis. A poliimida é amplamente utilizada em smartphones, wearables, tablets e laptops como PCB flexível ou rígido-flexível.
Propriedades da poliimida:
- Resistência extrema ao calor
- Muito flexível
- elevada resistência à tracção
- Vibração resistente
- Estabilidade elétrica em diferentes temperaturas e frequências
- Ultrafino e leve
- Alta resistência de isolamento
Rogers
Na década de 1980, começou a era de radiofrequência (RF) e micro-ondas. Com a necessidade de frequências mais altas, as placas de circuito impresso (PCBs) passaram a exigir estabilidade em suas características elétricas, térmicas e mecânicas. Como resultado, foram desenvolvidos materiais de baixa perda, como FR4, PTFE e Rogers. Cada um desses materiais apresenta vantagens em uma faixa de frequência de RF, incluindo melhores propriedades térmicas, mecânicas e de fabricação. Por isso, é comum encontrar PCBs de Rogers em dispositivos de comunicação 4G, 5G e IoT.
Exemplos de propriedades de materiais Rogers são Dk (constante dielétrica), Df (fator de dissipação) e Rz/Ra (rugosidade do cobre). Como exemplo, materiais baseados em Rogers possuem as seguintes propriedades:
Propriedades da Rogers:
- Uma baixa constante dielétrica (Dk/εr) significa que o material pode suportar sinais mais rápidos, dependendo da qualidade do material (por exemplo, RO4000 – 500 MHz – 20 GHz, RO3000 – 30 GHz, RT/duroid – 40 – 100 GHz).
- Um valor baixo de tangente ((Df/tan δ)) significa baixa perda de sinal em frequências mais altas.
- Alta condutividade térmica e baixo coeficiente de expansão térmica (CTE) significam que ele pode atuar como um melhor dissipador de calor e se expande menos com o aumento da temperatura, respectivamente.
- A baixa absorção de umidade significa que ele pode ter um bom desempenho mesmo em um ambiente úmido.
- Pode manter seu tamanho e forma sob certas condições de tensão.
Custo dos materiais de PCB
Agora que você conhece as diferenças entre as diversas tecnologias de materiais para PCBs, você poderá calcular com precisão os custos de fabricação. Veja abaixo as vantagens e desvantagens de cada material em relação ao custo.
Vantagens/Desvantagens do FR4
O FR4 oferece o melhor custo-benefício. Ele é ideal para praticamente qualquer aplicação eletrônica de uso geral com requisitos de frequência abaixo de 1 GHz. No entanto, devido à variabilidade da constante dielétrica (Dk) do FR4 em frequências mais altas, é impossível controlar as variações de desempenho com as mudanças de temperatura. Essa característica é crucial para linhas com controle de impedância. Além disso, a maior tangente de perda (Df) causa atenuação do sinal em frequências mais altas. Portanto, o uso de FR4 em aplicações de micro-ondas ou ondas milimétricas em frequências mais altas certamente resultará em menor eficiência da antena.
Vantagens/Desvantagens da Poliimida
Se o seu projeto exigir flexibilidade e tiver altas exigências térmicas ou mecânicas, a poliimida é a melhor opção. Observe que, assim como o FR4, a poliimida apresenta limitações devido à sua tangente de perda (Df) mais alta (0.0004 – 0.009) e constante dielétrica (Dk) variável. Por isso, a poliimida raramente é usada em aplicações de micro-ondas/ondas milimétricas de alta frequência.
No entanto, a poliimida se destaca em ambientes extremos (como nas indústrias aeroespacial, de petróleo e gás e militar), e você certamente terá um excelente custo-benefício. Além disso, a poliimida é uma ótima opção para smartphones, wearables e eletrônicos selados e não reparáveis.
Vantagens/Desvantagens da Rogers
A melhor aplicação dos materiais Rogers reside em projetos de PCBs para micro-ondas/ondas milimétricas de alta frequência. O Rogers apresenta todas as vantagens distintas em termos de Dk e Df. Além disso, alguns materiais Rogers podem simular a facilidade de fabricação de PCBs FR4. Essa característica representa uma vantagem em comparação com outro material de alta frequência chamado PTFE, um laminado à base de Teflon. O PTFE é complexo de fabricar, pois requer processos adicionais. Necessita de brocas especiais, materiais de adesão para revestimento e ciclos especiais de laminação multicamadas. Esse processo torna o Rogers uma alternativa mais econômica ao PTFE.
Os materiais da Rogers são utilizados em projetos de 4G, 5G e IoT. O 5G pode se estender ainda mais para ondas milimétricas (30 GHz a 300 GHz). É impossível usar materiais FR4 ou poliimida nesses projetos de PCB. Com isso, os materiais da Rogers se tornaram a escolha preferida para sistemas de comunicação modernos devido ao seu desempenho superior em radiofrequência e facilidade de fabricação.
Conclusão
FR4, poliimida e Rogers estão entre os materiais mais populares para placas de circuito impresso (PCBs) atualmente. É importante saber qual material usar em seus projetos de PCB. Além disso, você deve sempre considerar o custo, a aplicação específica e a facilidade de fabricação ao fazer sua escolha. Para isso, escolha um fabricante de PCBs com amplo conhecimento e experiência na área, como a UET PCB. A UET PCB é uma parceira confiável com mais de 15 anos de experiência na indústria eletrônica.