Bevor Sie sich für eine Leiterplatte entscheiden, müssen Sie viele Faktoren berücksichtigen. Einer davon ist, sicherzustellen, dass die Materialeigenschaften Ihren spezifischen Anforderungen und Anwendungsbereichen entsprechen. Dieser Artikel erklärt Ihnen, wie Sie ein geeignetes Leiterplattenmaterial auswählen.
Was sollten Sie bei der Auswahl von Leiterplattenmaterialien beachten?
Grundsätze beim Kauf von Leiterplatten
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Für allgemeine Elektronikprodukte wird FR4-Epoxidglasfasersubstrat verwendet.
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Für den Einsatz bei hohen Umgebungstemperaturen oder für flexible Leiterplatten werden Polyimid-Glasfaser-Substrate verwendet.
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Für Hochfrequenzschaltungen ist ein PTFE-Glasfasersubstrat erforderlich.
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Für elektronische Produkte mit hohen Anforderungen an die Wärmeableitung sollten Metallsubstrate verwendet werden.
Zu berücksichtigende Faktoren bei der Auswahl von Leiterplattenmaterialien
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Es sollte ein Substrat mit einer höheren Glasübergangstemperatur (Tg) ausgewählt werden, wobei die Tg höher sein sollte als die Betriebstemperatur der Schaltung.
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Der Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) muss niedrig sein. Aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten in X-, Y- und Dickenrichtung kann es leicht zu Verformungen der Leiterplatte kommen. Im schlimmsten Fall können die metallisierten Durchkontaktierungen brechen und die Bauteile beschädigen.
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Eine hohe Hitzebeständigkeit ist erforderlich. Im Allgemeinen müssen Leiterplatten eine Hitzebeständigkeit von 250 °C / 50 s aufweisen.
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Eine gute Planlage ist erforderlich. Die zulässige Verformung von SMT-Leiterplatten beträgt <0,0075 mm/mm.
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Im Hinblick auf die elektrischen Eigenschaften benötigen Hochfrequenzschaltungen Materialien mit hoher Dielektrizitätskonstante und geringen dielektrischen Verlusten. Isolationswiderstand, Spannungsfestigkeit und Lichtbogenfestigkeit müssen den Produktanforderungen entsprechen.
Bei der Auswahl eines Blechs müssen wir die Auswirkungen der SMT-Technologie berücksichtigen.
Bei der bleifreien Elektronikmontage erhöht sich mit steigender Temperatur die Durchbiegung der Leiterplatte. Daher ist für die SMT-Bestückung ein Substrat mit geringer Durchbiegung erforderlich, beispielsweise vom Typ FR-4. FR-4 ist eine Materialklasse und kein Material im eigentlichen Sinne. Es handelt sich um einen Verbundwerkstoff aus glasfaserverstärktem Epoxidlaminat. FR-4 besteht aus gewebtem Glasfasergewebe mit einem schwer entflammbaren Epoxidharzbinder. FR steht für „flammhemmend“ und bedeutet, dass das Material der Norm UL94V-0 entspricht. Da die Ausdehnungs- und Kontraktionsspannungen des Substrats nach dem Erhitzen die Bauteile beeinflussen, kann dies zum Ablösen der Elektroden und damit zu einer verminderten Zuverlässigkeit führen. Daher sollte der Ausdehnungskoeffizient des Materials bei der Materialauswahl unbedingt beachtet werden, insbesondere bei Bauteilen mit Abmessungen von mehr als 3,2 × 1,6 mm. Die in der Oberflächenmontagetechnik verwendete Leiterplatte muss eine hohe Wärmeleitfähigkeit, ausgezeichnete Hitzebeständigkeit (150 °C, 60 min) und Lötbarkeit (260 °C, 10 s), eine hohe Kupferfolienhaftfestigkeit (1,5 × 10⁴ Pa oder mehr) und Biegefestigkeit (25 × 10⁴ Pa), eine hohe Leitfähigkeit und eine niedrige Dielektrizitätskonstante, eine gute Stanzbarkeit (Genauigkeit ±0,02 mm) und Kompatibilität mit Reinigungsmitteln aufweisen. Darüber hinaus muss die Oberfläche glatt und eben sein und darf keine Verformungen, Risse, Kratzer oder Rostflecken aufweisen.
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