FR4 ist das am häufigsten verwendete Substratmaterial für Leiterplatten. Neben den Materialeigenschaften spielt auch die Dicke der Leiterplatte eine wichtige Rolle für die mechanische Festigkeit, die Montagekompatibilität und das Produktdesign.

Obwohl die Hersteller Platinen in vielen verschiedenen Dicken herstellen können, haben sich in der Branche einige Standardwerte durchgesetzt. Dazu gehören 0,8 mm, 1,0 mm und 1,6 mm, die häufig in der Unterhaltungselektronik und in Industrieanlagen verwendet werden.

Die Kenntnis dieser Dickenoptionen hilft den Konstrukteuren bei der Auswahl der am besten geeigneten Leiterplattenstruktur für ihre Anwendungen.

Für einen umfassenderen Überblick über FR4-Materialien, siehe FR4 PCB Material Leitfaden: Eigenschaften, Vorteile und Anwendungen.

Warum die PCB-Dicke wichtig ist

Die Leiterplattendicke beeinflusst verschiedene Aspekte der Leistung und Herstellung von Leiterplatten.

Mechanische Festigkeit

Dickere Platten sind in der Regel steifer und biegesteifer. Dies ist wichtig für Produkte, die während des Betriebs Vibrationen oder mechanischen Belastungen ausgesetzt sein können.

Kompatibilität der Stecker

Einige Steckverbinder und Steckplätze für Edge Cards sind für bestimmte Leiterplattendicken ausgelegt. Die Verwendung von nicht standardisierten Dicken kann zu Montage- oder Passungsproblemen führen.

Thermisches Verhalten

Obwohl die Leiterplattendicke nicht direkt die Wärmeleitfähigkeit bestimmt, können dickere Leiterplatten eine etwas bessere Wärmeausbreitung durch die Kupferschichten bieten.

Erwägungen zur thermischen Auslegung werden weiter erörtert in Thermisches Management in PCB-Entwurf.

Herstellungskosten

Platten mit ungewöhnlichen Dicken erfordern möglicherweise spezielle Materialkombinationen oder Anpassungen bei der Herstellung, was die Herstellungskosten erhöhen kann.

Weitere Einzelheiten zu den Kostenfaktoren finden Sie unter PCB-Herstellungskosten-Faktoren.

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Gängige FR4 PCB-Dickennormen

Mehrere FR4-Dickenwerte sind zu gängigen Industriestandards geworden.

Diese Normen ermöglichen es den Leiterplattenherstellern, einheitliche Herstellungsverfahren beizubehalten und gleichzeitig die Kompatibilität mit gängigen elektronischen Bauteilen zu gewährleisten.

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1,6 mm FR4-Platinen

Eine Dicke von 1,6 mm ist die am häufigsten verwendete Leiterplattendicke.

Viele Leiterplatten der Unterhaltungselektronik und der Industrie verwenden diese Stärke, da sie ein gutes Gleichgewicht zwischen mechanischer Festigkeit und Herstellungskosten bietet.

Typische Anwendungen sind:

• Computer-Motherboards
• Stromversorgungen
• industrielle Steuerungen
• Kommunikationsmittel

Aufgrund ihrer Beliebtheit sind die meisten Leiterplattenherstellungsverfahren und -bestückungsanlagen für 1,6-mm-Platten optimiert.

1,0 mm FR4-Leiterplatten

A 1,0 mm Dicke der Leiterplatte wird in der Regel dort eingesetzt, wo aus Platzgründen dünnere Platten erforderlich sind.

Diese Dicke bietet eine mäßige Steifigkeit und reduziert gleichzeitig die Gesamtgröße des Produkts.

Typische Anwendungen sind:

• kompakte Unterhaltungselektronik
• eingebettete Steuerplatinen
• tragbare Geräte

Obwohl sie dünner als Standardplatinen sind, bieten 1,0-mm-Leiterplatten immer noch genügend mechanische Stabilität für viele Produkte.

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0,8 mm FR4-Platinen

Eine Dicke von 0,8 mm wird häufig in kompakten elektronischen Produkten verwendet, die leicht und platzsparend sein müssen.

Zu den üblichen Anwendungen gehören:

• mobile Elektronik
• IoT-Geräte
• kleine Steuermodule
• kompakte LED-Treiber

Da dünnere Platten flexibler sind, müssen die Konstrukteure möglicherweise mechanische Verstärkungen oder Befestigungsstrategien in Betracht ziehen.

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Andere FR4-Dickenoptionen

Neben den oben erwähnten üblichen Dicken können Leiterplattenhersteller auch viele andere Größen herstellen.

Beispiele hierfür sind:

• 0,4 mm
• 0,6 mm
• 2,0 mm
• 2,4 mm

Sehr dünne Leiterplatten werden häufig in Geräten mit begrenztem Platzangebot verwendet, während dickere Leiterplatten für Anwendungen eingesetzt werden können, die eine zusätzliche mechanische Festigkeit erfordern.

Bei der Auswahl von Nicht-Standarddicken ist es wichtig, die Fertigungsmöglichkeiten mit dem Leiterplattenlieferanten abzustimmen.

Die Herstellungsverfahren für FR4-Platten werden in PCB-Herstellungsprozess Schritt für Schritt.

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Wie sich die Leiterplattendicke auf das Stackup-Design auswirkt

Die Leiterplattendicke hängt eng mit dem inneren Lagenaufbau der Platine zusammen.

Bei mehrlagigen Platten hängt die endgültige Dicke davon ab:

• Anzahl der Kupferschichten
• Prepreg-Dicke
• Kernmaterialstärke
• Gewicht der Kupferfolie

Die Entwickler müssen bei der Definition des Schichtenstapels ein Gleichgewicht zwischen elektrischer Leistung, Impedanzkontrolle und mechanischen Anforderungen herstellen.

Weitere Überlegungen zur Gestaltung finden Sie in FR4 PCB Stackup Design Leitfaden.

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Auswahl der richtigen PCB-Dicke

Die am besten geeignete Leiterplattendicke hängt von mehreren Faktoren ab.

Ingenieure berücksichtigen in der Regel:

• Anforderungen an die mechanische Festigkeit
• verfügbarer Platz im Produktgehäuse
• Steckerkompatibilität
• Herstellungskosten
• Anforderungen an den Mehrschichtaufbau

Für viele allgemeine Elektronikprodukte sind 1,6 mm nach wie vor die praktischste Wahl. Bei kompakten oder leichten Designs können jedoch dünnere Platten bevorzugt werden.

Schlussfolgerung

Die Dicke von FR4-Leiterplatten spielt eine wichtige Rolle für die mechanische Stabilität, die Produktintegration und die Fertigungskompatibilität.

Es gibt zwar viele Dickenoptionen, aber 1,6 mm, 1,0 mm und 0,8 mm gehören zu den am häufigsten verwendeten Standards in elektronischen Produkten.

Wenn Ingenieure diese Dickenoptionen und ihre Auswirkungen auf das Design verstehen, können sie während des PCB-Designprozesses fundiertere Entscheidungen treffen.

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