Leiterplattentechnik - Was ist FR4 TG?

FR4 TG spielt eine entscheidende Rolle bei der Leistung und Zuverlässigkeit von Leiterplatten. Genauso wie das Substratmaterial grundlegend für die Gesamtfunktion der Leiterplatte ist. Die Leistung, Haltbarkeit und Zuverlässigkeit von Leiterplatten hängen stark von den Eigenschaften des verwendeten Substratmaterials ab. PCB können je nach Art ihrer Substrate in zwei Hauptkategorien eingeteilt werden: organische Substrate und anorganische Substrate. Jeder Typ hat seine eigenen Eigenschaften und Anwendungen, die durch Faktoren wie Arbeitstemperatur, Frequenz und mechanische Festigkeit bestimmt werden.

FR-4 ist ein weit verbreitetes Verbundmaterial, das aus gewebtem Glasfasergewebe und Epoxidharz besteht. Der Begriff "FR-4" bezieht sich auf die spezifische Materialart, die für das Glasfasergewebe verwendet wird. Aufgrund seiner hervorragenden elektrischen, mechanischen und chemischen Stabilität ist es ein extrem verbreitetes Material in der Elektronikindustrie. Darüber hinaus ist FR-4 hochisolierend und beständig gegen hohe Temperaturen, was es ideal für Hochtemperatur- und Hochdruckumgebungen macht. Die Standardstärken für FR-4 Platten auf dem Markt sind 1,6mm und 1,2mm, obwohl sie in Länge und Breite je nach Kundenwunsch angepasst werden können.

FR4 TG ist insbesondere in Hochleistungsanwendungen entscheidend dafür, dass Leiterplatten den hohen Betriebstemperaturen moderner Elektronik standhalten können. Eine der wichtigsten Eigenschaften des in FR-4 verwendeten Harzmaterials ist seine Glasübergangstemperatur (Tg). Dies bezieht sich auf den Temperaturpunkt, an dem das Material von einem starren, "glasigen" Zustand in einen flexibleren, gummierten Zustand übergeht. Wenn die Temperatur unter dem Tg liegt, befindet sich das Material in einem harten, glasartigen Zustand. Wenn die Temperatur die Tg überschreitet, wird es weich und flexibel wie Gummi. Der Tg-Wert ist seit Jahren ein kritischer Parameter für die Klassifizierung der Qualitäten von FR-4 Substratmaterial. Je höher die Tg, desto zuverlässiger ist das Material. Zum Beispiel wird Standard-FR-4-Material mit einem Tg von rund 135°C häufig in der Unterhaltungselektronik wie Motherboards verwendet, während höhere Tg-Materialien mit Tg-Werten von 180°C für anspruchsvollere Anwendungen wie CPU-Motherboards, DDR3-Speichersubstrate und IC-Packaging-Substrate verwendet werden.

FR4 TG

FR4 TG Materialien sind nicht nur wichtig für die thermische Stabilität, sondern auch für ihren Einfluss auf die mechanischen und elektrischen Eigenschaften der Leiterplatte. Der Einsatz von High Tg-Materialien in der Leiterplattenherstellung gewinnt weltweit an Dynamik, insbesondere in Branchen, die Hochleistungselektronik benötigen, wie Telekommunikation, Automobil und industrielle Steuerungssysteme. Hohe Tg-Leiterplatten bieten mehrere Vorteile gegenüber Standard-Tg-Leiterplatten, obwohl sie zu höheren Kosten kommen. Einige der wichtigsten Vorteile von PCBs mit hohem Tg sind:

1.Better Haftung und mechanische Festigkeit

2.Stronger Feuchtigkeitsbeständigkeit und niedrigere Wasseraufnahme

3.Dimensionsstabilität

4.Höhere thermische Zersetzungsschwellen

5.Erhöhte chemische Beständigkeit

6.Enhanced Hitzebeständigkeit und thermische Spannungstoleranz

7.Longer Lebensdauer für die PCB-Laminate

8.Improved Zuverlässigkeit in plattierten Durchgangslöchern (PTH)

9.Lower Koeffizient der thermischen Ausdehnung (CTE) entlang der Z-Achse

Wenn eine Leiterplatte keine hohen thermischen Belastungen verträgt, insbesondere wenn ihre Tg 25°C niedriger als die Betriebstemperatur ist, wird eine hohe Tg Leiterplatte für einen sicheren und zuverlässigen Betrieb notwendig. Dies ist besonders relevant für Anwendungen, bei denen die Betriebstemperatur regelmäßig 130°C übersteigt. Der Wandel hin zu Hoch-Tg-Leiterplatten wird zum Teil durch die zunehmende Einführung von RoHS-konformen Leiterplatten (Restriction of Hazardous Substances) vorangetrieben, die bleifreies Lot benötigen, das bei höheren Temperaturen aufgetragen werden muss. Folglich wechseln immer mehr Leiterplattenhersteller auf Materialien mit hohem Tg um die Anforderungen dieser bleifreien Lötprozesse zu erfüllen.

FR4 TG muss beim PCB Design berücksichtigt werden. Beim Design einer Leiterplatte ist die Auswahl eines Materials mit einem geeigneten Tg-Wert unerlässlich. Der spezifische Tg-Wert hängt von den Betriebsbedingungen des Geräts ab, z.B. ob es niedrigen oder hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Weitere zu berücksichtigende Faktoren sind thermische Ausdehnung, elektrische Eigenschaften, mechanische Festigkeit und Beständigkeit gegen hohe Temperaturen. Für Hochleistungsanwendungen ist es entscheidend, ein Material mit hohem Tg zu wählen, das die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Leiterplatte, insbesondere unter thermischer Beanspruchung, gewährleistet. Viele Industrien verlagern sich auf Materialien mit hohem Tg-Gehalt für Anwendungen in fortschrittlichen Kommunikationssystemen, industriellen Bedienfeldern und Computersystemen, in denen Wärmemanagement ein wichtiges Anliegen ist.

Zusammenfassend stellt FR4 TG die Zukunft der PCB-Materialentwicklung dar, da sich Industrien hin zu komplexeren und leistungsfähigeren Geräten bewegen. Das Substratmaterial spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Leistung und Zuverlässigkeit einer Leiterplatte. Mit der wachsenden Nachfrage nach leistungsfähigeren und kompakteren elektronischen Geräten kann die Bedeutung der Auswahl des richtigen Substratmaterials, ob organisch oder anorganisch, nicht überbewertet werden. Hoch-Tg-Leiterplatten werden zunehmend auf dem globalen Elektronikmarkt verbreitet und bieten zahlreiche Vorteile für Anwendungen, die eine hohe thermische Beständigkeit und Haltbarkeit erfordern. Irgendwelche Fragen? Bitte benachrichtigen Sie uns.