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FR4 Leiterplattenmaterial

Die meisten Leiterplatten werden mit FR4 als Basismaterial hergestellt. Obwohl diese Wahl nicht zu einer Katastrophe führen kann, kann es sein, dass Ihr Design viel weniger als für die beabsichtigte Funktion optimiert wird. Werfen wir einen Blick auf Standard FR4, zusammen mit Alternative.

Was ist FR4?

FR4 ist die gängigste Materialsorte, die hergestellte Leiterplatten umfasst. 'FR' gibt an, dass das Material flammhemmend ist und die '4' zeigt gewebtes glasverstärktes Epoxidharz an. Ein- oder doppelseitige Leiterplattenstrukturen bestehen aus einem FR4-Kern und oberen und unteren Kupferschichten. Multilayer-Boards haben zusätzliche Prepreg-Schichten zwischen dem mittleren Kern und oberen und unteren Kupferschichten. Jetzt besteht der Kern aus einem Substrat mit Kupferabdeckung, auch als kupferverkleidetes Laminat bezeichnet. Der Kern, das Laminat und das Prepreg können alle FR4 mit den Kupferblechen zwischen Signal- und Bodenschichten sein.
Die Eigenschaften von FR4 können je nach Hersteller leicht variieren; jedoch hat es in der Regel günstige Festigkeits- und Wasserbeständigkeitsattribute, die seine weit verbreitete Verwendung als Isolator für viele elektrische Anwendungen unterstützen. Es dient dem gleichen Zweck in LEITERplatten, nämlich benachbarte Kupferebenen zu isolieren und die Gesamtbiegung und Biegefestigkeit der Struktur zu gewährleisten. FR4 ist ein gutes Allzweckmaterial für die Leiterplattenherstellung; jedoch sind alternative Materialien verfügbar.

Alternative Leiterplattenmaterialien

Vor der Explosion von mehrschichtigen Leiterplatten gab es viele alternative Plattenmaterialien zu FR4. Dazu gehörten FR2, CEM 1 und CEM 3, die auf Papier basierten. Die Stärke von FR4, insbesondere bei Mehrschichtplatten, war jedoch ein wichtiger Faktor, um sie von Alternativen zu trennen, um zum Industriestandard zu werden. Heute gibt es neben FR4 weitere Materialien, die für einseitige, doppelseitige, nicht plattierte Durchgangsbohrungen (NPTH) und mehrschichtige Leiterplatten verwendet werden. Diese werden in der nachstehenden Tabelle verglichen:

 

FR4 VERSUS ALTERNATIVE ALLGEMEINE SPB MATERIALIEN

Eigenschaften

Ars

FR5

(Hohe Tg FR4)

Teflon

Polyimid

Glas

Übergang

Temperatur

-Tg

(°C)

135

150 - 210

160

250 >

Dielektrische Konstante

-dk

4.2 - 4.8

4.5 - 5.4

2.5 - 2.8

3.8

Längsbiegefestigkeit (N/mm)

600

600

600

110

Querbiegefestigkeit (N/mm)

450

490

490

100

Kupferklebstoff (N/mm)

2.0

> 1,4

> 1,4

1.2

Die obigen Ergebnisse deuten eindeutig darauf hin, dass FR4 ein gutes Allzweckmaterial ist, da seine Parameter meist mit den anderen Alternativen vergleichbar sind. Er zeichnet sich durch eine 2,0 N/mm Kupferklebstoffität durch und passt zu den Alternativen in der Biegefestigkeit. Im Vergleich zu den Alternativen hat FR4 jedoch eine niedrige Tg. Dies bedeutet, dass das Material Verformungen oder -störungen ausgesetzt sein kann, wenn es übermäßigen Temperaturen ausgesetzt ist, insbesondere im Laufe der Zeit.
FR4 ist zu Recht das am häufigsten verwendete Material im Leiterplattenbau. Die Platten aus FR4 sind stark, wasserabweisend und bieten eine gute Isolierung zwischen Kupferschichten, die Interferenzen minimiert und eine gute Signalintegrität unterstützt.
Bei Sunthone, dem Branchenführer für schnelle, hochwertige Leiterplatten-Prototypen und Kleinserienfertigung, sind wir in der Lage, Ihre Boardmaterial-Anforderungen für jeden Fall zu erfüllen. Willkommen, uns für Fragen oder FotQs zu kontaktieren.