Einlagige FR4 Leiterplatte: Technische Spezifikationen, Designregeln und Best Practices

Eine einlagige FR4 Leiterplatte (einseitige Leiterplatte) hat eine Kupferschicht auf einem FR4-Substrat. Sie ist die wirtschaftlichste Wahl für einfache analoge Schaltungen, Stromversorgungen, Beleuchtung und Bildungselektronik. Dieser Leitfaden erläutert die Kernspecs, Fertigungstoleranzen und Designregeln, damit Sie entscheiden können, wann eine einseitige Platze den besten Wert bietet – und wann ein Upgrade auf eine doppellagige FR4 Leiterplatte sinnvoll ist.

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Kern technische Spezifikationen

Einseitige FR4-Platinen sind einfach, aber gute technische Ergebnisse beruhen immer noch auf Materialdaten und realistischen Toleranzen.

FR4-Material (Typisch)

Dielektrizitätskonstante (Dk): 4,2–4,8 @ 1 MHz
Verlustfaktor (Df): ~0,02 @ 1 MHz
Glasübergangstemperatur (Tg): 130–140 °C (Standard); 170 °C+ verfügbar
Wärmeleitfähigkeit: ~0,3–0,4 W/m·K
Feuchtigkeitsaufnahme: < 0,15%

Kupferfolie

Übliche Dicke: 1 oz (≈35 µm); 2 oz (≈70 µm) optional
Leitfähigkeit: ~5,8 × 10^7 S/m
Abreißfestigkeit: ≥ 1,5 N/mm (bei ordnungsgemäßer Vorbereitung und Aushärtung)

Fertigungstoleranzen (Typische Fähigkeiten)

Parameter	Standard	Präzision
Platinenumriss	±0,20 mm	±0,10 mm
Lochdurchmesser	±0,10 mm	±0,05 mm
Lochposition	±0,15 mm	±0,08 mm
Leiterbahnbreite	±20%	±10%
Kupferdicke	±10%	±5%

Designüberlegungen und Einschränkungen

Stromtragfähigkeit & Wärme

Verwenden Sie die IPC-2152-Methodik (oder Ihren bevorzugten Rechner), um Leiterbahnen mit ausreichenden Temperaturanstiegsreserven zu dimensionieren. Praktische Ratschläge:

Schwereres Kupfer (z.B. 2 oz) unterstützt höhere Ströme und reduziert den Temperaturanstieg.
Breitere Leiterbahnen auf einer einlagigen Platine sind unkompliziert – keine Via-Einschränkungen.
Verwenden Sie Kupferflächen, um die Wärmeverteilung zu verbessern; berücksichtigen Sie Umgebungsderating und Luftströmung.

Routing-Strategien (Keine zweite Lage)

Jumper-Lösungen: Null-Ohm-Widerstände oder Drahtbrücken, um Leiterbahnen bei Bedarf zu kreuzen.
Platzierung zuerst: Gruppieren Sie verwandte Schaltungen, um Kreuzungen und Leiterbahnlänge zu minimieren.
Bauteil-als-Brücke: Gehäuse können helfen, kurze Strecken in Niederspannungsbereichen zu "überspringen".
Keepouts: Planen Sie Keepouts um mechanische Teile und große Durchstecklöcher, um Engpässe zu vermeiden.

EMI & Erdung

Bevorzugen Sie kurze Rückleitungspfade und Sternpunkterdungen für analoge Abschnitte.
Für Schaltnetzteile oder Takte halten Sie die Schleifen klein; wenn die Rauschabstände knapp sind oder die Frequenz > ~10 MHz liegt, erwägen Sie ein Upgrade auf eine doppellagige FR4 Leiterplatte oder mehrlagige FR4 Leiterplatte.

Einlagige FR4 Leiterplatte

Kostenvorteile der Herstellung einlagiger FR4 Leiterplatten

Eine einlagige FR4 Leiterplatte ist die kosteneffizienteste Option für einfache und Schaltungen niedriger bis mittlerer Komplexität. Ihr Herstellungsprozess eliminiert die mehrfachen Laminier- und Ausrichtschritte, die bei mehrlagigen Platinen erforderlich sind, was zu niedrigeren Werkzeug- und Produktionskosten führt.

Warum einlagige FR4 Leiterplatten erschwinglicher sind

Keine Zwischenlagen-Registrierung – Nur eine Kupferschicht vereinfacht Belichtung und Entwicklung.
Höhere Panel-Ausnutzung – Effizientes Layout reduziert Materialverschwendung und verbessert die Ausbeute.
Einfacherer Prozessablauf – Weniger Produktionsstufen bedeuten schnellere Durchlaufzeiten und reduzierte Rüstzeiten.
Geringere Werkzeugkosten – Einseitige Panels benötigen minimale Bohr- und Ausrichtvorrichtungen.

Durch die Reduzierung von Prozesskomplexität und Zykluszeit bieten einlagige FR4 Leiterplatten ein hervorragendes Preis-Leistungs-Verhältnis für Stromversorgungsschaltungen, LED-Platinen und grundlegende Steuerungssysteme.

Standardprozessablauf

Materialvorbereitung: FR4-Platte mit Kupferfolie
Bohren: Durchgangslöcher und Montageelemente
Belichtung: Fotolackaufbringung & Belichtung
Ätzen: Kupfer strukturieren, um Schaltungen zu bilden
Lötstopplack: Farbe auftragen (z.B. schwarze FR4 Leiterplatte oder andere)
Bestückungsdruck: Referenz- und Polarisierungsmarkierungen
Oberflächenveredelung: HASL, ENIG oder OSP je nach Designanforderung
Ausschneiden/Depaneling: CNC oder V-Score nach Bedarf
Testen: Elektrische Verifikation (Flying Probe/Testadapter)

Warum HILPCB für die Herstellung einlagiger Leiterplatten wählen?

Wenn Sie eine einlagige FR4 Leiterplatte entwerfen, macht HILPCB Ihr Design zu einem fertigen Produkt – genau wie spezifiziert, mit zuverlässiger Qualität und Farbkonstanz. Wenn Sie es entwerfen können, können wir es herstellen.

Was HILPCB auszeichnet

Volle Designkompatibilität – Wir akzeptieren alle standard Gerber- und Fertigungsformate. Jedes Design, das Leiterplatten-Layout-Standards entspricht, kann genau produziert werden.
Stabile Qualitätskontrolle – Jede Platine durchläuft automatische optische Inspektion (AOI) und elektrische Tests, um Kurz- und Unterbrechungsschüsse auszuschließen.
Flexible Auftragsgrößen – Vom Einzelprototyp bis zur Großserie halten wir die gleiche Prozessgenauigkeit und Lieferzuverlässigkeit ein.
Benutzerdefinierte Lötstopplackfarben – Wählen Sie aus Rot, Blau, Grün, Gelb, Schwarz, Weiß oder einem beliebigen benutzerdefinierten Pantone-Farbton.
Schnelle Lieferzeiten – Streamlined Produktion und eine starke Lieferkette unterstützen kurze Durchlaufzeiten ohne Qualitätseinbußen.
Konsistente Ergebnisse – Ob ein Panel oder tausend, Farbton, Kupferdicke und Lötstopplackausrichtung bleiben einheitlich.

HILPCB bietet zuverlässige Herstellung einlagiger FR4 Leiterplatten für Ingenieure, die Genauigkeit, Flexibilität und Vertrauen benötigen. Für anspruchsvollere Schaltungen erkunden Sie unsere Optionen für mehrlagige FR4 Leiterplatten oder Premium-FR4-Leiterplattenmaterialien für engere Toleranzen und verbesserte Leistung.

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FAQ: Einlagige FR4 Leiterplatte

F1: Wie dimensioniere ich Leiterbahnen für Strom auf einer einseitigen Platine? Verwenden Sie einen IPC-2152-basierten Rechner mit Ihrem erlaubten Temperaturanstieg, Kupfergewicht und Umgebung. Im Zweifel erhöhen Sie die Breite oder wechseln zu 2 oz Kupfer.

F2: Kann ich Feinspitch-SMD auf einseitigen Leiterplatten verwenden? Ja, in Maßen. Überprüfen Sie die min. Leiterbahnbreite/Abstand oben und halten Sie kritische Netze kurz. Wenn das Routing überlastet wird, upgraden Sie auf eine doppellagige Platine.

F3: Welche Oberflächenveredelung ist die beste? HASL ist kosteneffektiv; ENIG bietet flache Pads und besseren Korrosionsschutz für Feinspitch oder lange Lagerung; OSP ist gut für Budget und RoHS.

F4: Kann HILPCB meine Markenfarbe anpassen? Ja. Wir unterstützen benutzerdefinierte Lötstopplackfarben zusätzlich zu allen Standardoptionen. Geben Sie eine Pantone-Referenz an, um Konsistenz über Chargen hinweg sicherzustellen.