FR4-Material:Warum es in der Leiterplattenbestückung verwendet werden sollte

08.10.2021

Fast alle heute verwendeten elektronischen Geräte haben darin eingebettete Leiterplatten (PCBs), die wie ihr Kern funktionieren. Leiterplatten sind bis zu dem Punkt entscheidend, an dem sie zu ihrer Leistung und Funktionalität beitragen, und daher müssen sie fehlerfrei sein. Dabei muss das Material zur Herstellung der Leiterplatten in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren sorgfältig ausgewählt werden. Heutzutage haben PCB-Designer und -Hersteller viele Optionen in Bezug auf die für ihre Konstruktion verwendeten Materialien, die von Glasfaser, Kupfer und Silikon bis hin zu Kunststoff und FR4 reichen. Unter allen hat FR4 eine enorme Zugkraft erlangt und ist das am meisten bevorzugte Material für die Herstellung von Leiterplatten. Was macht es so beliebt und was sind die vorteilhaften Eigenschaften von FR4? In diesem Beitrag werden einige Hinweise zur Auswahl von FR4-Material im Leiterplattenherstellungsprozess diskutiert.

Verstehen Sie das FR4-Material und seine vorteilhaften Eigenschaften

Bei FR4 steht FR für Flammschutz, und die Zahl 4 gibt eine Bewertung an, die das Material von anderen unterscheidet. FR4 ist eine dünne, gewebte, glasfaserverstärkte, epoxidbeschichtete Platte, die in der Leiterplattenherstellung verwendet wird. Auch als FR4 geschrieben, ist es eine Verbundstruktur aus Glasfaserschichten, die dem Material Stabilität und Steifigkeit verleiht.

Hier sind einige vorteilhafte Eigenschaften von FR4, die es sowohl bei OEMs als auch bei Leiterplattenherstellern zu einem beliebten Material machen. Schauen wir sie uns also an.

• Gute elektrische Eigenschaften:

  Die elektrischen Eigenschaften des Leiterplattenmaterials spielen eine Schlüsselrolle bei Überlegungen zur Signalintegrität und Impedanz, da sie für die Geschwindigkeit des elektrischen Signals wichtig sind, das sich durch das Material ausbreitet. FR4 hat eine hohe Durchschlagsfestigkeit, die zu seinen elektrischen Isoliereigenschaften beiträgt. Je nach Glasfaserwebart, Harz und Dicke variiert die FR4-Dielektrizitätskonstante (Dk) im Bereich von 3,8–4,8 MHz.

• Flammhemmend

  Flammschutzmittel sind äußerst vielseitig für verschiedene Herstellungsverfahren und liefern vorhersagbare Ergebnisse. FR4 hat hervorragende thermische, elektrische und mechanische Eigenschaften, was es zu einer bevorzugten Wahl für verschiedene Elektronikanwendungen macht.

• Feuchtigkeitsaufnahme:

  Dies ist eine der wichtigen Eigenschaften von FR4-Material. Beim Eintauchen in Wasser hat das Material eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme von 0,10 %. Außerdem ist FR4 temperaturbeständig und kann einem großen Temperaturbereich standhalten, abgesehen davon, dass es weitgehend feuchtigkeitsbeständig ist.

• Kosteneffizienz:

  FR4 ist aufgrund seiner relativ geringen Kosten neben stabilen physikalischen und chemischen Eigenschaften ein häufig verwendetes Grundmaterial für Leiterplatten. Davon profitieren mehrere kostenbewusste PCB-Hersteller und Designer.

Wichtige Richtlinien für die Auswahl des FR4-Materials bei der Leiterplattenherstellung

"Die Materialstärke spielt eine Schlüsselrolle bei der Herstellung von FR4-Leiterplatten. Einige gebräuchliche Einheiten zur Messung der Materialstärke sind Zoll, Millimeter und Tausend. Abgesehen von der Materialstärke gibt es mehrere wichtige Hinweise, die berücksichtigt werden müssen bei der Auswahl des FR4-Materials für eine Leiterplattenbaugruppe berücksichtigt werden.

• Es empfiehlt sich immer, ein Hochleistungs-FR4-Laminat auszuwählen, wenn die Betriebstemperatur 150 °C übersteigt. Wie bereits erwähnt, bieten diese Materialien einen besseren thermischen Widerstand und niedrige Ausdehnungsraten, während die Herstellbarkeit beibehalten wird.

• Berücksichtigen Sie dünnes FR4-Material mit Platzbeschränkungen, um die PCBs in Bezug auf die Funktionalität zuverlässig zu machen. Diese leichten Materialien unterstützen empfindliche Komponenten zur Herstellung von Geräten wie USB-Anschlüssen, Bluetooth-Zubehör und vielem mehr. Dünnes FR4-Material wird weithin für Anwendungen bevorzugt, bei denen der Platz immer begrenzt ist. Diese Materialien sind dafür bekannt, dass sie eine bessere Flexibilität bieten, und werden daher zum Bau komplexer, aber dünner Leiterplatten verwendet, die in der Medizin- und Automobilbranche verwendet werden.

• Wählen Sie ein Material mit einer einheitlichen Dielektrizitätskonstante über verschiedene Frequenzen, und FR4 passt in diesen Aspekt.

• Vermeiden Sie die Verwendung anderer dünner PCB-Materialien mit Rillen, da ein hohes Risiko für Bruch oder Beschädigung der Platine bestehen kann.

FR4 wird hergestellt und ist aufgrund der Nachfrage in verschiedenen Spezifikationen und Konfigurationen erhältlich. Ihre günstigen physikalischen und chemischen Eigenschaften haben zu ihrer Popularität beigetragen. Wenn Sie vorhaben, FR4 für Ihre anstehenden elektronischen Anwendungen in Betracht zu ziehen, empfiehlt es sich immer, einen Branchenakteur zu konsultieren, der technische Unterstützung einschließlich Materialauswahl bieten kann. Dieser Beitrag stellt Creative Hi-Tech vor, einen der zuverlässigen und vertrauenswürdigen Hersteller von FR4-Leiterplatten. Mit einer großen Marktpräsenz und hochqualifizierten Mitarbeitern hilft das Unternehmen seinen Kunden, die richtige Materialauswahl zu treffen und End-to-End-Lösungen anzubieten.

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