Wissenswertes über semiflexible FR4-Leiterplatten

FR4 ist ein flammhemmendes Material

Leiterplatten aus FR4 sind extrem langlebig. Allerdings sind die Kosten für diese Leiterplatten höher als für solche aus anderen Materialien. Außerdem neigen diese Leiterplatten leicht zur Delaminierung und geben beim Löten einen schlechten Geruch ab. Das macht sie für hochwertige Unterhaltungselektronik ungeeignet.

FR4 ist ein Verbundwerkstoff, der hervorragende mechanische, elektrische und flammhemmende Eigenschaften aufweist. Es handelt sich um ein gelbes bis hellgrünes Material, das hohen Temperaturen standhält. Es besteht aus einer Glasfaserschicht, die dem Material seine strukturelle Stabilität verleiht. Außerdem verfügt das Material über eine Epoxidharzschicht, die ihm seine flammhemmenden Eigenschaften verleiht.

FR4-Leiterplatten können mit unterschiedlicher Dicke hergestellt werden. Die Dicke des Materials wirkt sich auf das Gewicht der Leiterplatte und die Kompatibilität der Bauteile aus. Ein dünnes FR4-Material kann dazu beitragen, eine Leiterplatte leichter zu machen, was sie für den Verbraucher attraktiver macht. Dieses Material ist außerdem leicht zu transportieren und hat eine ausgezeichnete Temperaturbeständigkeit. Es ist jedoch nicht für den Einsatz in Umgebungen mit hohen Temperaturen, wie z. B. in der Luft- und Raumfahrt, zu empfehlen.

Es hat hervorragende thermische, mechanische und elektrische Eigenschaften.

FR-4 ist ein gängiges Leiterplattensubstrat aus Glasgewebe, das mit Epoxid- oder Hybridharz imprägniert ist. Es wird häufig in Computern und Servern verwendet und ist für seine hervorragenden thermischen, mechanischen und elektrischen Eigenschaften bekannt. Es kann hohen Temperaturen standhalten, was es zu einer idealen Wahl für empfindliche Elektronik macht.

FR4-Semiflex-Leiterplatten stellen jedoch einige Herausforderungen dar, wenn es um das tiefenkontrollierende Fräsen geht. Um mit dieser Art von Material gute Ergebnisse zu erzielen, muss die Restdicke der Leiterplatte gleichmäßig sein. Auch die Menge des verwendeten Harzes und Prepregs muss berücksichtigt werden. Die Frästoleranz sollte entsprechend eingestellt werden.

Neben den hervorragenden thermischen, mechanischen und elektrischen Eigenschaften ist FR4 leicht und kostengünstig. Seine geringe Dicke ist ein großer Vorteil gegenüber FR1-Leiterplatten. Es ist jedoch zu beachten, dass dieses Material eine niedrigere Glasübergangstemperatur als FR1 oder XPC hat. FR4-Leiterplatten werden aus acht Lagen Glasfasermaterial hergestellt. Diese Leiterplatten können Temperaturen zwischen 120 und 130 Grad Celsius standhalten.

Es hat einen hohen Signalverlust im Vergleich zu einem Hochfrequenzlaminat

Die niedrigen Kosten und die relative mechanische und elektrische Stabilität von FR4 machen es zwar für viele elektronische Anwendungen attraktiv, aber es ist nicht für alle Anwendungen geeignet. In Fällen, in denen Hochfrequenzsignale erforderlich sind, ist ein Hochfrequenzlaminat die bessere Wahl.

Die Dielektrizitätskonstante des Laminatmaterials spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der besten Leiterplatte. Je höher die Dielektrizitätskonstante, desto geringer ist der Signalverlust auf der Leiterplatte. Diese Dielektrizitätskonstante ist ein Maß für die Fähigkeit der Leiterplatte, elektrische Energie zu speichern.

Vergleicht man den Signalverlust einer Leiterplatte mit dem eines Hochfrequenzlaminats, so stellt man fest, dass Ersteres eine höhere Dielektrizitätskonstante aufweist. Mit anderen Worten: Das Semi-Flex FR4-Material hat eine höhere Dielektrizitätskonstante als letzteres. Eine hohe Dielektrizitätskonstante ist für Hochgeschwindigkeitsanwendungen wünschenswert, da sie Signalverluste verhindert.

FR-4 war nicht das erste Leiterplattenmaterial, das für die Elektronik verwendet wurde. Vorläufer war die FR-2-Platte, die aus gepresstem Phenol-Baumwoll-Papier hergestellt wurde. Dieses Material diente als Brücke zwischen diskret verdrahteten, handgelöteten Schaltungen und FR-4. In einigen Magnavox-Werbungen wurde damit geworben, dass die Fernsehgeräte "handgelötet" seien. FR-2-Platinen waren oft einseitig, aber die Konstrukteure konnten das Problem durch die Verwendung von Steckbrücken auf der Oberseite und Null-Ohm-Widerständen lösen.

Es kann zu geringen Kosten hergestellt werden

Halbflexible Leiterplatten sind flexibel und eignen sich ideal für Anwendungen, bei denen der Platz eine Rolle spielt. Diese Leiterplatten sind zwar teurer als herkömmliche FR4-Leiterplatten, aber die Flexibilität, die sie bieten, macht sie ideal für viele medizinische Anwendungen. Außerdem ist die Flexibilität, die sie bieten, besser geeignet, um dynamische Belastungen zu bewältigen, die durch gebogene Leiterplatten entstehen.

Halbflexible Leiterplatten werden aus Materialien hergestellt, die in der Regel auf Rollen gefertigt werden. Diese Materialien werden dann entsprechend der Endgröße des Produkts zugeschnitten. So wird beispielsweise eine Rolle Kupferfolie in die gewünschte Form geschnitten, die dann mechanisch gebohrt werden muss, um die Durchgangslöcher herzustellen. Es werden verschiedene Lochdurchmesser verwendet, die je nach den Bedürfnissen des Kunden variieren.

Die Biegeeigenschaften dieses Materials können jedoch Probleme verursachen. FR4 eignet sich beispielsweise nicht zum Biegen bei sehr hohen Temperaturen, da es zum Verziehen neigt. Um solche Probleme zu vermeiden, muss sichergestellt werden, dass die Materialien aus einem flexiblen Material bestehen, bevor sie geätzt oder geformt werden.