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Standard IPC-4101/24

FR-4

Glasfaserverstärktes Epoxidlaminat und die Referenz, gegen die jedes andere Material bepreist wird. Etwa acht von zehn Leiterplatten starten hier — aus guten Gründen: berechenbar, überall verfügbar und das Günstigste, was funktioniert.

Auf einen Blick
Norm IPC-4101/24
Tg 150 °C
Td > 300 °C
Dk (1 GHz) 4,3 – 4,7
Kosten Basis

FR-4 ist Glasgewebe, mit Epoxidharz getränkt und ausgehärtet. Die Bezeichnung ist eine Brand- und Materialklasse, kein einzelnes Produkt — dahinter stehen dutzende Laminate verschiedener Hersteller mit leicht unterschiedlichen Harzsystemen, austauschbar genug, dass Verfügbarkeit praktisch nie ein Problem ist.

Die Grenzen zeigen sich an zwei Stellen. Oberhalb von etwa 150 °C erweicht das Harz, und ab ungefähr acht Lagen oder zwei bleifreien Reflow-Zyklen beginnt die kumulierte thermische Belastung zu zählen. Beides ist keine harte Wand — aber genau der Punkt, an dem ein Aufpreis von 10 – 20 % für High-Tg überproportional viel Prozessreserve kauft.

Was die Linie leistet

[ Überblick ]
01

Überall verfügbar

Mehrere qualifizierte Lieferanten je Werk. Kein Allokationsrisiko, keine Single-Source-Qualifizierung, keine Lieferzeitüberraschung beim Laminat selbst.

02

Günstigste planbare Option

Der Referenzpreis der gesamten Branche. Alles andere in dieser Liste wird als Aufschlag darauf kalkuliert.

03

Gut charakterisiert

Bohr-, Galvanik- und Pressparameter sind seit langem eingefahren. Das zeigt sich in der Ausbeute und damit im Preis.

FR-4 Kennwerte

[ Spezifikation ]
Eigenschaft Wert Prüfung / Hinweis
Glasübergang Tg 150 °C DSC, IPC-TM-650 2.4.25
Zersetzung Td > 300 °C TGA, 5 % Masseverlust
Dielektrizitätszahl Dk 4,3 – 4,7 Bei 1 GHz; steigt zu niedrigeren Frequenzen
Verlustfaktor Df 0,015 – 0,025 Zu hoch für HF oberhalb weniger GHz
CTE z-Achse 4,0 – 5,0 % 50 – 260 °C, der für Vias relevante Wert
Wärmeleitfähigkeit 0,3 W/mK Schlecht — Wärme verteilt sich im Kupfer, nicht im Harz
Wasseraufnahme ≤ 0,15 % Nach langer Lagerung vor dem Löten trocknen
Brandklasse UL 94 V-0 Erreicht mit bromiertem Flammschutz

Richtwerte zur Vorauswahl. Verbindliche Werte bestätigen wir projektbezogen anhand Ihrer Daten.

Typische Anwendungen

[ Einsatz ]
Industriesteuerungen und Automatisierung
Consumer- und Hausgeräteelektronik
Netzteile unterhalb hoher thermischer Last
Komfort- und Karosserieelektronik
Prototypen und Vorserien jeder Art
Backplanes und Trägerplatinen bis 8 Lagen

Designregeln

[ Layout ]

Die folgenden Punkte kommen nach der Datenprüfung am häufigsten als Rückfrage zurück. Wer sie vor dem Layout-Freeze klärt, spart eine Schleife.

01

Auf die Lagenzahl achten

Jenseits von etwa acht Lagen bringt der Presszyklus genug kumulierte thermische Last auf, dass die z-Ausdehnung die Via-Hülsen belastet. Das ist der praktische Auslöser für High-Tg — mehr als die Betriebstemperatur.

02

Lötzyklen zählen

Bleifreier Reflow liegt bei 245 – 260 °C Spitze. Ein Durchlauf ist unproblematisch; drei plus Nacharbeit ist die Zone, in der Standard-FR-4 zu delaminieren beginnt. Zählen Sie die Zyklen inklusive erwarteter Nacharbeit.

03

Nicht über 2 – 3 GHz einsetzen

Der Verlustfaktor ist eine Größenordnung schlechter als bei einem HF-Laminat, und Dk driftet mit Frequenz und Temperatur. Für alles mit echtem Link-Budget gehört ein Hybridaufbau her.

04

Nach langer Lagerung trocknen

FR-4 nimmt langsam, aber stetig Feuchtigkeit auf. Monatelang gelagerte Leiterplatten sollten vor der Bestückung getrocknet werden — eingeschlossene Feuchte verdampft beim Reflow und wirft Blasen.

Designhinweis Ab acht Lagen oder mehreren bleifreien Lötzyklen ist High-Tg die sichere Wahl — der Aufpreis ist klein gegen das Delaminationsrisiko.

Häufige Fragen

[ FAQ ]
Ist jedes FR-4 gleich?

Nein — die Bezeichnung umfasst eine Familie. Harzsysteme unterscheiden sich in Td, CTE und im Bohrverhalten. Für die meisten Designs ist der Unterschied unsichtbar; bei hohen Lagenzahlen oder engen Aspect Ratios nicht — dann nennen wir das konkrete Laminat im Aufbau.

Wann genau sollte ich auf High-Tg wechseln?

Drei Auslöser: mehr als etwa acht Lagen, mehr als zwei bleifreie Lötzyklen, oder eine Dauerbetriebstemperatur über rund 110 °C. Jeder einzelne davon macht die 10 – 20 % Aufpreis zu einem guten Geschäft.

Ist FR-4 halogenfrei?

Standard-FR-4 nicht — es erreicht UL 94 V-0 über bromierte Flammschutzmittel. Wenn Sie halogenfrei brauchen, ist das eine eigene Materialgruppe mit eigenen Handhabungsregeln.

Kann FR-4 gebogen werden?

Nicht im Lieferzustand. Auf eine dünne Reststärke tiefengefräst verträgt es eine einmalige kontrollierte Biegung — genau das ist Semiflex. Für wiederholtes Biegen brauchen Sie Polyimid.

Passt dazu

[ Querverweis ]

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