Materialauswahl nach IPC-4101

Bibliothek des Wissens Band 11 - Die Anforderungen und Einsatzgebiete von Leiterplatten und deren Materialien unterliegen einem stetigen Wandel. Waren es vor Jahren noch die Struktur bezüglich Leiterbahnbreite und -abstände, so sind es heute zunehmend Dauertemperaturbelastungen, wie z. B. im Motorraum von Autos oder die Hochstromkonzepte aus dem Bereich erneuerbare Energien, die an Einfluss bei der Materialauswahl gewinnen.

Hinzu kommen steigende Umweltanforderungen, die in umweltgerechte Prozesse wie beispielsweise bleifreie Lötprofile münden. Aber auch die steigende Anzahl der Lötprozesse selbst, die eine Leiterplatte schadensfrei überstehen muss, erfordern den richtigen Griff in die aterialauswahlkiste.
Baugruppenhersteller und Layouter äußerten gleichermaßen den Wunsch nach einem Leitfaden für die Auswahl von geeigneten Basismaterialien, der in die Konstruktions- und Bestellunterlagen einfließen kann. Vom AK Leiterplatte des FED wurde dieser Wunsch aufgegriffen, beschrieben und in der "Materialauswahl nach IPC 4101" zusammengefasst. Als Grundlage kam die Revision „C” zum Einsatz. So entstand ein Leitfaden von Praktikern für Praktiker. Er gibt nützliche Ratschläge, dient als Diskussionsgrundlage und hilft Anwendern wie Kunden bei der Entscheidungsfindung, das richtige Material für den geforderten Anforderungsbereich zu finden. Hinweis: Es wurden hier nur Materialien der Kategorie FR4 betrachtet. Für Materialien mit anderen Harzsystemen und Füllstoffen sind bei den mitwirkenden Leiterplattenherstellern umfangreiche Erfahrungswerte vorhanden.
Fragen Sie nach. Wichtig ist die frühzeitige Einbindung des Leiterplattenherstellers in den Auswahlprozess. Wenn möglich, bereits im Entwicklungsprozess.

Das Dokument ist für Mitglieder kostenfrei herunterladbar (siehe PDF unten).

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Denn es reicht nicht mehr aus, mit der bloßen Angabe "FR4" das Material für die Leiterplattenfertigung zu spezifizieren. Heute stehen für die unterschiedlichsten Anwendungen auch unterschiedlichste Materialien zur Verfügung und das weltweit. Eine genaue Beschreibung der Kriterien und der Anforderungen, wie z. B. Oberflächen, Dickkupfer, Semiflex, Strukturen, HAL bleifrei, Lötprozesse (3x Reflow), Signalgeschwindigkeiten, Temperatureinsatz usw. ist zwingend erforderlich. Je genauer die Angaben sind, umso zielorientierter ist die Materialauswahl. Allein die FR4-Materialien mit ihren Bereichen TG 130°, Mid-TG 150° und Hoch-TG 170° lassen kostengünstige, technologisch interessante Lösungen fixieren.
Eins ist sicher, die Anforderungen an die Materialien, bezogen auf die Herstellprozesse von Leiterplatten und Baugruppen, wie auch die Einsatzgebiete der fertigen Produkte werden zukünftig wachsen, was die Materialauswahl nicht leichter machen wird. Der vorliegende Leitfaden basiert auf Erfahrungswerten der beteiligten Autoren und Firmen und erhebt nicht den Anspruch, alle auftretenden Eventualitäten abzudecken. Es sollte für jedes Projekt immer die Einzelbetrachtung mit den Beteiligten unter Einbeziehung aller Umweltfaktoren erfolgen. Wir bedanken uns für die Unterstützung des FED sowie bei den beteiligten Autoren und Firmen und den dazugehörenden Familien für das Verständnis, damit dieser Leitfaden entstehen konnte.