About / Advertise
FR4 är värmekänsligt och dämpar signalen vid höga frekvenser
Det traditionella mönsterkortslaminatet FR4 får i allt större utsträckning lämna plats åt nya material. Främst är det telekomindustrin och deras krav på bra högfrekvensegenskaper som driver på utvecklingen.
Det traditionella mönsterkortslaminatet FR4 får i allt större utsträckning lämna plats åt nya material. Främst är det telekomindustrin och deras krav på bra högfrekvensegenskaper som driver på utvecklingen.
- För tillämpningar med frekvenser under 1 GHz fungerar i de flesta fall traditionella FR4-kort tillräckligt bra, säger Kent Berg, säljare på Ageto.
För nästa generations mobiltelefoner och annan radiokommunikation räcker dock inte det klassiska mönsterkortet riktigt till.
FR4-laminatet har en rad olika begränsningar som göra att nya material nu vinner mark. Kompakta konstruktioner med många och fina ledare på mönsterkorten ställer krav på att den dielektriska konstanten bör vara så låg och så konstant som möjligt, allt för att minimera signalförlusterna. Samma krav gäller om man har radiotilllämpningar som arbetar vid höga frekvenser.
- FR4 har en relativt hög dielektriskt konstant, vilket leder till att material som Arlon, Rogers och Thermount med lägre dielektricitetsvärden blir alltmer intressanta, säger Jan Nielsen på den danska mönsterkortstillverkaren Printca.
Fukt påverkar egenskaperna
Att mönsterkort med FR4-laminat har en benägenhet att ta upp fukt är ytterligare ett problem. Vatten är en dipol och påverkar därmed dielektricitetskonstanten. Ju mer fukt, desto högre värde.
Jan-Eric Ericsson på Aros Electronics tillverkar mönsterkort för Bluetooth-produkter med industritillämpning och han har hittills inte märkt att FR4-laminatet har gett upphov till några större signalförluster. Han anser att det skulle räcka om man hade hf-anpassat material där det verkligen behövs, mellan Bluetooth-modulen och antennen. Resten av korten kan bestå av ett billigare standardmaterial.
- Däremot är hf-laminat ett grundläggande krav för att få tillräcklig antennprestanda om man vill integrera antennen på mönsterkorten, säger han.
FR-4 har även problem med att vara värmekänsligt och anisotropt, vilket innebär att mönsterkorten expanderar ojämnt i olika riktningar när det utsätts för värme. Därmed blir det svårt att skapa kompakta konstruktioner, det krävs att man lägger på lite extra yta för lödöar och ledningsmönster för att vara på den säkra sidan.
Dessutom har materialet en dålig förmåga att leda bort värme vilket kommer att bli ett allt större problem för mönsterkort som ska härbärgera minimala kapslar som CSP, mikro-BGA och flipchip där värmeutvecklingen sker på en begränsad yta. Då måste det finnas bra möjligheter att effektivt leda bort värmen.
FR4 har dock en viktig fördel, mönsterkortsmaterial med bra hf- och värmeegenskaper kostar betydligt mer.
- Det är som alltid en avvägning mellan behov och kostnad. Det kommer alltid att finnas en marknad för billiga mönsterkort, säger Kent Berg, försäljare på Ageto.
För nästa generations mobiltelefoner och annan radiokommunikation räcker dock inte det klassiska mönsterkortet riktigt till.
FR4-laminatet har en rad olika begränsningar som göra att nya material nu vinner mark. Kompakta konstruktioner med många och fina ledare på mönsterkorten ställer krav på att den dielektriska konstanten bör vara så låg och så konstant som möjligt, allt för att minimera signalförlusterna. Samma krav gäller om man har radiotilllämpningar som arbetar vid höga frekvenser.
- FR4 har en relativt hög dielektriskt konstant, vilket leder till att material som Arlon, Rogers och Thermount med lägre dielektricitetsvärden blir alltmer intressanta, säger Jan Nielsen på den danska mönsterkortstillverkaren Printca.
Fukt påverkar egenskaperna
Att mönsterkort med FR4-laminat har en benägenhet att ta upp fukt är ytterligare ett problem. Vatten är en dipol och påverkar därmed dielektricitetskonstanten. Ju mer fukt, desto högre värde.
Jan-Eric Ericsson på Aros Electronics tillverkar mönsterkort för Bluetooth-produkter med industritillämpning och han har hittills inte märkt att FR4-laminatet har gett upphov till några större signalförluster. Han anser att det skulle räcka om man hade hf-anpassat material där det verkligen behövs, mellan Bluetooth-modulen och antennen. Resten av korten kan bestå av ett billigare standardmaterial.
- Däremot är hf-laminat ett grundläggande krav för att få tillräcklig antennprestanda om man vill integrera antennen på mönsterkorten, säger han.
FR-4 har även problem med att vara värmekänsligt och anisotropt, vilket innebär att mönsterkorten expanderar ojämnt i olika riktningar när det utsätts för värme. Därmed blir det svårt att skapa kompakta konstruktioner, det krävs att man lägger på lite extra yta för lödöar och ledningsmönster för att vara på den säkra sidan.
Dessutom har materialet en dålig förmåga att leda bort värme vilket kommer att bli ett allt större problem för mönsterkort som ska härbärgera minimala kapslar som CSP, mikro-BGA och flipchip där värmeutvecklingen sker på en begränsad yta. Då måste det finnas bra möjligheter att effektivt leda bort värmen.
FR4 har dock en viktig fördel, mönsterkortsmaterial med bra hf- och värmeegenskaper kostar betydligt mer.
- Det är som alltid en avvägning mellan behov och kostnad. Det kommer alltid att finnas en marknad för billiga mönsterkort, säger Kent Berg, försäljare på Ageto.
Lisa Ringström
