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Was ist eine FR-4-Leiterplatte? Oberflächenbehandlung und Beschichtung

Views: 691 Autor: Site-Editor Veröffentlichungszeit: 2023-05-31 Herkunft: Site

Das Dielektrikum FR-4 hat im Allgemeinen eine Dielektrizitätskonstante von 4 bis 5. FR-4 ist eine Mischung aus Epoxidbindemittel und Glasfasergewebe. FR bedeutet flammhemmend.

FR-4 steht für ein spezielles glasfaserverstärktes Epoxidlaminatmaterial und wurde von der National Electrical Manufacturers Association benannt.

Papierphenolkarton (FR-1, 2)

Wird hauptsächlich für einseitige Platinen verwendet. Eine Leiterplatte aus mit Phenolharz imprägniertem Papier. Es zeichnet sich durch hohe Verarbeitbarkeit und niedrige Kosten aus und wird häufig in Verbrauchergeräten verwendet.

Es ist hitze- und feuchtigkeitsempfindlich, verformt sich leicht und weist eine geringe mechanische Festigkeit auf. Außerdem ist es nicht für Durchgangslöcher geeignet.

Die Formkosten sind günstiger als bei Glassubstraten.

Epoxidharzplatte aus Papier (FR-3)

Es wird sowohl für einseitige Platten als auch für Papier-Phenolplatten verwendet.

Aufgrund seiner hervorragenden Wärmebeständigkeit, Feuchtigkeitsaufnahme, Isolationsbeständigkeit und Hochfrequenzeigenschaften wird es häufig in Hochspannungsschaltkreisen und Schaltkreisen verwendet, die Feuchtigkeitsbeständigkeit erfordern.

Es ist möglich, Durchgangslöcher zu bilden, die für Papierphenol ungeeignet sind. Dies ist eine Zwischenqualität zwischen Papier-Phenol-Substraten und Glas/Epoxid-Substraten.

Papierbasierte Substrate sind derzeit auf dem Rückzug. Die Formkosten sind günstiger als bei Glassubstraten.

Glasverbundsubstrat (CEM-3)

Das Grundmaterial ist eine Mischung aus Glasgewebe und Glasvlies und ist mit Epoxidharz imprägniert.

Es verfügt über eine hervorragende Kriechstromfestigkeit und ist kostengünstiger als Glasepoxidharz (FR-4). Daher wird es in einer Vielzahl doppelseitiger Platinen verwendet, darunter Haushaltsgeräte und Industrieanlagen, die mit einseitigen Platinen nicht gehandhabt werden können.

Glasepoxidplatte (FR-4)

Epoxidharz wird in ein Glasgewebe aus Glasfaser imprägniert.

Obwohl der Preis höher ist als der von Glasverbundsubstraten (CEM-3), sind auch Materialien mit unterschiedlichen Kupferfolienstärken erhältlich und äußerst vielseitig und werden sowohl für mehrschichtige Substrate als auch für doppelseitige Substrate verwendet.

Teflonsubstrat

Teflon ist nicht brennbar und weist eine extrem hohe Isolierung und eine niedrige Dielektrizitätskonstante auf. Daher wird es hauptsächlich in Schaltkreisen verwendet, die Hochfrequenzeigenschaften erfordern.

Aufgrund des hohen Preises und der Verwendung spezieller Chemikalien für die Durchkontaktierung ist der Anwendungsbereich nicht sehr breit.

Keramisches Substrat

Keramiksubstrate verwenden Keramik als Grundmaterial. Es wird durch Mischen von Aluminiumoxid oder Glas mit Keramik und Brennen hergestellt.

Es verfügt über viele hervorragende Eigenschaften wie geringe Dimensionsänderung, Isolierung, Hochfrequenzeigenschaften und Wärmeleitfähigkeit, ist jedoch zerbrechlich und sehr teuer.

Flexibles Substrat

Seine größten Merkmale sind seine Dünnheit und Flexibilität. Als Basis dienen Polyimid, Polyester usw., die meist für dreidimensionale Schaltkreise und bewegliche Teile wie Drucker verwendet werden.

Metallbasissubstrat

Typische metallbasierte Substrate verwenden Aluminium oder Kupfer als Basismaterial.

Obwohl es teurer als CEM-3 und FR-4 ist, ist es günstiger als Keramiksubstrate und verfügt über eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit.

 FR-4

Auf der Oberfläche der Leiterplatte befinden sich freiliegende, nicht mit Lack beschichtete Anschlussflächen und Pads, auf denen elektronische Komponenten verlötet werden.

Die Anschlussflächen und Pads bestehen aus Kupfer und oxidieren und rosten daher, wenn sie unbehandelt bleiben. Aufgrund von Rost kann es vorkommen, dass das Lot bei der Montage von Teilen nicht gut haftet, was zu Defekten führt.

Um die Oxidation von Kupfer zu verhindern, ist es erforderlich, die Kupferoberfläche nur schwer zu oxidieren und mit Chemikalien zu beschichten, um die Oxidation zu verhindern. Diese werden als Oberflächenbehandlungen bezeichnet.

Es gibt verschiedene Arten von Oberflächenbehandlungsmethoden wie Vorflussmittelbehandlung (Tough Ace-Behandlung), eutektisches Lotausgleichsmittel, bleifreies Lotausgleichsmittel, stromlose Vergoldung und elektrolytische Vergoldung.

Es ist auch notwendig, eine geeignete Oberflächenbehandlung entsprechend den Montagebedingungen der Komponenten und den Produktspezifikationen (RoHs-Konformität usw.) auszuwählen. Wenn also nicht klar ist, welche kompatibel ist, muss dies überprüft werden.

Wasserlösliche Vorflussbehandlung

Prefluxing ist die am häufigsten verwendete Oberflächenbehandlungsmethode bei der Herstellung von Leiterplatten.

Es wird häufig aufgrund seiner geringen Kosten und der hervorragenden Verbindungszuverlässigkeit mit Lot während der Montage gewählt.

Allerdings beträgt die empfohlene Lagerdauer nach dem Auftragen des Preflux nur ca. 3 Monate und ist daher nicht für eine Langzeitlagerung geeignet. Die Vorbehandlung mit dem Flussmittel hält die Kosten niedrig, aber die Lagerzeit ist kurz.

Eutektischer Lotausgleicher

Ein eutektischer Lotausgleicher ist eine Oberflächenbehandlungsmethode, bei der eine Leiterplatte in einem Gerät namens HAL in geschmolzenes Lot getaucht wird und das Lot auf das Kupfer der Kontaktfläche und des Pads aufgetragen wird. Überschüssiges Lot wird mit heißer Luft aus einem sogenannten Luftmesser abgeblasen. 

Lot besteht aus einer Legierung aus 63 % Sn (Zinn) und 37 % Pb (Blei). In den letzten Jahren hat die Verwendung von bleifreien Lotausgleichsmitteln zugenommen, da Bedenken bestehen, dass der Bleibestandteil von Lot den menschlichen Körper beeinträchtigen könnte. Ich bin hier.

Der eutektische Lotausgleicher weist eine ausgezeichnete Lotbenetzbarkeit auf, obwohl Bedenken bestehen, dass er für den menschlichen Körper schädlich sein könnte.

Bleifreier Lotausgleicher

Bleifreies Lot wird auch bleifreies Lot oder Pb-freies Lot genannt.

Bleifreies Lot ist eine Legierung mit einem Bleigehalt von 1000 ppm (0.1 Gew.-%), was es zu einem RoHS-konformen Lotausgleicher macht.

Da es einen höheren Schmelzpunkt als eutektisches Lot hat und die Benetzbarkeit des Lots schlechter ist, verursachte es früher Probleme bei der Montage, doch in den letzten Jahren scheint es sich deutlich verbessert zu haben.

*Da kein Blei verwendet wird, hat es nur geringe Auswirkungen auf den menschlichen Körper. Die Eigenschaften des bleifreien Lotausgleichers bestehen jedoch darin, dass er eine schlechte Benetzbarkeit aufweist und die Temperaturkontrolle des Lötkolbens erschwert. Wir unterstützen sowohl die Behandlung mit eutektischem Lotausgleicher als auch mit bleifreiem Lotausgleicher.

Vernickelung

Es ist hochglänzend und rostbeständig und wird zu Dekorations- und Korrosionsschutzzwecken verwendet.

Die Härte (HV) ist hoch und die Ni-Härte (450–550 HV) ist höher als die Ag-Härte (90–110 HV). Aus diesem Grund wird es für Steckerklemmen oder Schaltkontakte (Schieber) verwendet. Die Vernickelung wird auch zur Unterdrückung galvanischer Korrosion eingesetzt.

Galvanische Korrosion ist ein Phänomen, bei dem Metalle mit hoher Ionisationstendenz und Metalle mit geringer Ionisationstendenz korrodieren, wenn sie miteinander in Kontakt kommen.

Wenn ein Potentialunterschied zwischen unterschiedlichen Metallen auftritt, entsteht eine lokale Batterie, die das Metall ionisiert und Korrosion verursacht.

Um diese galvanische Korrosion zu unterdrücken, wird eine Nickelbeschichtung angewendet, um galvanische Korrosion zu verhindern.

Chemische Vergoldung

Die chemische Vergoldung und die elektrolytische Vergoldung haben ähnliche Namen und Ausführungen, ihre Einsatzmöglichkeiten und Kosten sind jedoch völlig unterschiedlich.

Bei der chemischen Vergoldung handelt es sich um eine Legierungsbehandlung aus Ni und Au. Grundsätzlich beträgt die Nickelbeschichtungsschicht 3.0 μm und die Goldbeschichtungsschicht 0.03 μm, und die meisten Komponenten bestehen aus Nickel.

Es verfügt über eine ausgezeichnete Lotbenetzbarkeit und eine hohe Oberflächenglätte, wodurch es für die Montage kleiner Teile geeignet ist.

Elektrolytische Vergoldung

Die elektrolytische Vergoldung hat eine Dicke von 0.3 μm und ist damit dicker als die stromlose Vergoldung. Auch die Kosten werden höher sein.

Es eignet sich für Orte, an denen es häufig eingesetzt und entfernt wird. Für die Komponentenmontage ist es nicht geeignet, da es eine schlechte Lotbenetzbarkeit aufweist.

Stromlose Bindung

Hauptsächlich für COB-Anwendungen, insbesondere zur Vergoldung von Drahtbondpads.

Aufgrund der Miniaturisierung und der hohen Dichte wurde es schwierig, Leitungsdrähte anzuordnen, weshalb sie in die Praxis umgesetzt wurden.

Auf der Nickelbasis ist eine Weichvergoldung aufgebracht.

Elektrolytische Bindung

Dies bezieht sich auf die Vergoldungsbehandlung von Drahtbondpads. Der aktuelle Mainstream ist das stromlose Bonden. Wir lagern sowohl die stromlose Vergoldung als auch die elektrolytische Vergoldung aus. Die Lötplattierung ist nur mit der elektrolytischen Lötplattierungsmethode kompatibel.

In der Vergangenheit wurde es weithin im Gegensatz zum Goldregistergesetz übernommen und viele wurden in landlosen Gebieten eingesetzt.

In den letzten Jahren wurde aufgrund von Umweltproblemen auf eine andere Methode umgestellt, bei der keine Lotplattierung zum Einsatz kommt.

Warum Victory PCB?

Victory-Platine bietet zuverlässige und hitzebeständige FR4-Leiterplatten, sodass Sie sicher sein können, eine zu finden, die Ihren Anforderungen entspricht. Sie bieten außerdem wettbewerbsfähige Preise, sodass Sie bei Ihren Leiterplatten Geld sparen können.

Bei der Auswahl eines FR4-Leiterplattenherstellers in China müssen unbedingt die folgenden entscheidenden Faktoren berücksichtigt werden:

· Preis

· Qualität

· Seitenwechsel

· Kundendienst

Wenn Sie diese Faktoren berücksichtigen, können Sie sicher sein, dass Sie den besten FR4-Leiterplattenhersteller für Ihre Anforderungen auswählen.

Über den Autor

Ich bin seit 2015 als Leiter für Technik und Vertrieb bei Victorypcb tätig. In den letzten Jahren war ich für alle Messen im Ausland verantwortlich, beispielsweise in den USA (IPC Apex Expo), Europa (Munich Electronica) und Japan (Nepcon) usw. Unsere Fabrik wurde 2005 gegründet 1521, jetzt haben wir XNUMX Kunden auf der ganzen Welt und genießen bei ihnen einen sehr guten Ruf.

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