FR4 Leiterplatten

Was ist eine FR4-Leiterplatte?

Flame Retardant 4 oder FR4 ist eine Materialklasse, die in der PCB-Herstellung verwendet wird. Sie besteht aus Glasfaser, und die „4“ steht für den UL94 V-0 Brennbarkeitsstandard (sie muss sich nach dem Entzünden selbst löschen). Glasfaserverstärktes Gewebe aus Glasfaser und Epoxidharz machen es ausgezeichnet für elektrisch isolierte Anwendungen. FR4 ist aufgrund seiner geringen Kosten und hohen Zuverlässigkeit ein weit verbreitetes Material.

FR4 Materialübersicht

FR4 steht für flammhemmende Glasfaser-Epoxidharz-Laminate der Klasse 4. Die dielektrische Konstante und der Verlustfaktor (Loss Tangent) des Materials sind moderat. FR4 kann in Niedriggeschwindigkeits- und Hochleistungsanwendungen eingesetzt werden und ist daher die erste Wahl für viele Hobbyisten. Dies macht es geeignet für allgemeine elektronische Designs.

Dielektrische Konstante: ca. 4,5 bei 1 MHz (moderat). Verlustfaktor: ca. 0,02 bei 1 MHz (moderat). Die Glasübergangstemperatur (Tg) bestimmt, wie sich das Material unter Hitze verhält. Sie ist eine der wichtigsten thermischen Eigenschaften bei der Klassifizierung von FR4-Materialien.

• Niedrig Tg (130–140°C)
• Standard Tg (150–160°C)
• Hoch Tg (>170°C)

Struktur und Eigenschaften von FR4

FR4 ist ein Verbundmaterial, das als Substrat in Leiterplatten verwendet wird. Seine Struktur besteht aus:

1. Gewebtes Glasfasergewebe (E-Glasfasern): Glasfaser bietet höhere mechanische Festigkeit und erscheint als feines Gewebe innerhalb des Laminats.

2. Epoxidharz (flammschutzmittelhaltig, bromiert): Epoxid dient als Matrix, die die Glasfasern zusammenhält und ausgezeichnete elektrische Isolation und Hitzebeständigkeit bietet.

3. Kupferfolie (in Leiterplatten): Kupferfolienschichten werden verwendet, um Leiterbahnen herzustellen, und werden mittels Hitze und Druck auf FR4 laminiert.