FR-4

FR-4 oder auch FR4 bezeichnet eine Klasse von schwer entflammbaren bzw. flammhemmenden Verbundwerkstoffen, bestehend aus Epoxidharz und Glasfasergewebe. Die Abkürzung FR steht für (dt. flammenhemmend) und entspricht den Anforderung von UL94V-0.

Das Material ist in verschiedenen Varianten am Markt verfügbar, deren Wasseraufnahme, Glasübergangstemperatur, Dielektrizitätszahl, dielektrischer Verlustfaktor sich unterscheiden.

Zur Verbesserung der Flammhemmung wird der Verbundwerkstoff zum Beispiel mit Stoffen wie polybromierte Diphenylether versetzt. Die flammhemmende Substanz wird zunehmend im Harz mit gebunden. Halogenfreies FR-4 enthält stattdessen einen mineralischen Phosphor/Aluminiumtrihydrat-Flammschutz<ref>Archivierte Kopie (Memento des Vorlage:IconExternal vom 5. Dezember 2013 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.umweltbundesamt.de André Leisewitz, Winfried Schwarz: Erarbeitung von Bewertungsgrundlagen zur Substitution umweltrelevanter Flammschutzmittel, Band II, Studie im Auftrag des Bundesamtes für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Dezember 2000, Angaben zum Material Martinal TS 601 auf Seiten 200 und 205, abgerufen am 27. Okt. 2020</ref>

Der Verbundwerkstoff FR-4 wurde 1968, neben anderen Verbundwerkstoffen, von der National Electrical Manufacturers Association (NEMA) in den Eigenschaften in der Spezifikation NEMA LI1 festgelegt.<ref name="nema_l1"/>

FR-4 wird unter anderem als elektrisch nicht leitendes Trägermaterial bei elektrischen Leiterplatten eingesetzt; das ist das Haupteinsatzgebiet. Im Gegensatz zu Verbundwerkstoffen wie FR-2 (Hartpapier) hat es eine höhere Kriechstromfestigkeit, höhere Festigkeit und eine geringere Wasseraufnahme. Weiterer Vorteil von FR-4 ist die gute Haftung der Kupferschicht auf dem Trägermaterial, wodurch die Leiterbahnen und Lötinseln zuverlässiger sind.

FR-4 wird auch zu Abstands- und Stützelementen (Isolatoren) verarbeitet.

FR-4-Werkstoffe haben folgende typische Eigenschaften:

• max. Betriebstemperatur 115 bis 140 °C
• Durchschlagfestigkeit 13 bis 60 kV/mm (je nach Feldrichtung, Prüfregime und Qualität)
• Dielektrizitätszahl im Bereich von 3,8…4,8<ref name="unitypcb1"/>
• Dielektrischer Verlustfaktor ca. 0,012 bis 0,035 (Spezifikation Standardmaterial)
• Kriechspannungsfestigkeit (CTI) >175…249 (Standardmaterial), bis 600<ref>z. B. Material FR-4-86 PY der Fa. TECHNOLAM GmbH oder Material H1600A der Firma Zhejiang Huazheng New Material Co., Ltd.</ref>

Literatur

• Karl Sauter: PCB Laminates. Hrsg.: Jasbir Bath. Springer, 2007, ISBN 978-0-387-32466-1. 

Einzelnachweise

<references> <ref name="nema_l1">NEMA Standards Publication No. LI 1-1998: Industrial Laminating Thermosetting Products. National Electrical Manufacturers Association (NEMA), 1998, abgerufen am 13. Juni 2026. </ref> <ref name="unitypcb1">FR4 PCB: A Guide to FR4 Material in Circuit Boards. UNITYPCB, 25. Dezember 2024, abgerufen am 13. Juni 2026. </ref> </references>