FR4 Material

1. Was ist FR4?

FR4 ist ein Standardmaterial für die Herstellung von Leiterplatten (PCBs), das aufgrund seiner ausgezeichneten Eigenschaften weit verbreitet in der Elektronik verwendet wird. FR bedeutet "fire resistent" und besteht aus Epoxidharz + Glasfasergewebe.

2. Eigenschaften von FR4

  • Isolierung FR4 ist ein isolierendes Material, das es ermöglicht, mehrschichtige Leiterplatten ohne die Gefahr von elektrischen Unterbrechungen herzustellen.
  • Temperaturbeständigkeit Das Material ist hitzebeständig, was es für Anwendungen geeignet macht, bei denen Wärme entsteht.
  • Mechanische Festigkeit FR4 ist ein ziemlich robustes Material, das nicht leicht bricht oder verzieht.
  • Feuchtigkeitsbeständigkeit Aufgrund seiner chemischen Eigenschaften ist FR4 feuchtigkeitsbeständig und wird nicht leicht durch Kontakt mit Wasser oder Feuchtigkeit beschädigt.
  • Chemische Beständigkeit Es ist beständig gegen verschiedene Chemikalien und wird nicht leicht davon zerstört.

3. TG-Kennzeichnungen bei FR4

TG-Kennzeichnungen bei FR4 beziehen sich auf die Temperaturbeständigkeit des Materials. Die TG-Kennzeichnung steht für "Glass Transition Temperature" (Glastemperaturübergang), auch bekannt als Tg.

Tg ist die Temperatur, bei der das Material von einem festen Zustand in einen weicheren, gummiartigen Zustand übergeht. Für FR4-Leiterplatten ist die Tg-Temperatur entscheidend, da sie angibt, bis zu welcher Temperatur das Material seine strukturelle Integrität behält und seine mechanischen Eigenschaften nicht drastisch verändert.

Hier sind einige gängige TG-Kennzeichnungen für FR4-Materialien:

  • FR4 TG130 Das Material behält seine strukturelle Integrität bis zu einer Temperatur von etwa 130°C.
  • FR4 TG150 Dieses Material behält seine strukturelle Integrität bis zu einer Temperatur von etwa 150°C.
  • FR4 TG170 Das Material behält seine strukturelle Integrität bis zu einer Temperatur von etwa 170°C.
Je höher die TG-Kennzeichnung eines Materials ist, desto besser kann es hohen Temperaturen standhalten, was besonders wichtig ist für Anwendungen wie Leiterplatten in der Automobilindustrie oder Industrieanwendungen. Zudem ermöglicht eine höhere TG-Kennzeichnung höhere Dauerbetriebstemperaturen (MOT = „Maximum Operating Temperature“), was einen höheren Stromfluss erlaubt.

Die verschiedenen TG-Kennzeichnungen von FR4:

Material TG MOT
FR4-standard-TG 130°C 110°C
FR4-mittel-TG 150°C 130°C
FR4-hoch-TG 170°C 150°C
Polyimid-Super-hoch-TG-Material 250°C 230°C

4. Lieferbare Basismaterialien in FR4 für 1 und 2 lagige Platinen:

FR4 Dicke 18 µm (DS) 35 µm (DS) 70 µm (DS) 35 µm (ES) 70 µm (ES)
0.50 mm
0.80 mm
1.00 mm
1.50 mm
2.00 mm

= ab Lager lieferbar, andere Kombinationen auf Anfrage lieferbar. DS = doppelseitig, ES = einseitig.

5. Lieferbare Materialien für Multilayer - Prepregs, Kerne, Folien

5.1 Prepreg

Prepreg (von "pre-impregnated") ist ein Material, das in der Herstellung von Multylayer Leiterplatten verwendet wird. Es handelt sich um eine Struktur aus Glasfasern, die mit einem Epoxidharz vorimprägniert ist.
Hier sind einige wichtige Merkmale und Vorteile der Prepreg-Materialien :
Isolation und Unterstützung - Prepreg wird verwendet, um isolierende Schichten zwischen den Kupferschichten in der Leiterplatte zu erzeugen. Es bietet auch strukturelle Unterstützung für die PCB.
Temperaturbeständigkeit- Prepreg-Materialien sind thermisch beständig, was sie für Anwendungen geeignet macht, die bei hohen Temperaturen arbeiten müssen.
Die Prepreg-Typen variieren in Dicke und Ausführung:
  • SR Standardharz - SR
  • MR Medium-Harz - MR
  • HR High Resin - HR
SR-Harz wird für Prepreg-Materialien mit einem niedrigeren Harzanteil verwendet. Diese Art von Prepreg bietet eine standardmäßige thermische Stabilität und mechanische Festigkeit. SR-Prepreg eignet sich für allgemeine Anwendungen in Leiterplatten, bei denen keine spezielle Beständigkeit gegen hohe Temperaturen oder mechanische Belastungen erforderlich ist.
MR-Harz hat einen höheren Harzanteil in den Prepreg-Materialien. Dies bietet eine größere thermische Beständigkeit und mechanische Festigkeit im Vergleich zu SR-Prepreg. MR-Prepreg wird in Leiterplatten verwendet, bei denen eine höhere Temperaturbeständigkeit und mechanische Festigkeit erforderlich ist, wie beispielsweise in der Militär- und Luftfahrtindustrie.
HR-Harz hat den höchsten Harzanteil der drei Bezeichnungen. Diese Art von Prepreg bietet die höchste thermische Beständigkeit und mechanische Festigkeit. HR-Prepreg wird in Leiterplatten für Anwendungen verwendet, die extreme thermische und mechanische Bedingungen erfordern, wie beispielsweise in der Luft- und Raumfahrtindustrie und Verteidigung.
Typ Dicke
1080 ca. 78µm
Leiterplatte
2116 ca. 120µm
Leiterplatte
7628 ca. 180µm
Leiterplatte

5.2 Kerne

Kerne sind vorverpresste Schichtungen, ähnlich wie zweiseitiges Basismaterial, aber hier besteht die Isolationsschicht aus Prepregs.

Das Kernstück (Core) bei mehrschichtigen Leiterplatten bildet die Basis, auf der die anderen Schichten der Platine angebracht werden. Bei mehrschichtigen Leiterplatten besteht das Kernstück normalerweise aus Glasfasern, die mit Harz verklebt sind. Auf beide Seiten wird das Kerndstueck mit Kupferfolien versehen.

5.3 Folien

Kupferfolien mit den folgenden Dicken haben wir staendig auf Lager

18 µm 35 µm 70 µm 105 µm 210 µm

6. Enddicken, Bezeichung und Struktur:

Enddicken für Multilayer:

Layer Enddicke der fertigen Leiterplatte Base Prepreg Kupfer
4 0.8mm 0.30mm 35um
4 1.0mm 0.40mm 4 x 120um 35um
4 1.2mm 0.36mm 35um
4 1.6mm 1.2mm 4 x 80um 35um
4 2.0mm 0.71mm 35um
4 2.4mm 0.71mm 35um
6 1.6mm 0.36mm 35um

7. Struktur

Bezeichnung einer Multylayerplatine:

- Layeranzahl
- Enddicke der fertigen Leiterplatte
- Dicke des Kern
- Kupferdicke (Innenlagen)
- Kupferdicke (Aussenlagen)
Leiterplatte
Leiterplatte
Wenn bei einer Bestellung keine Parameter eingegeben worden sind, wird die Platine mit Standardparametern für eine Dicke von 1.5mm hergestellt.