Leiterplattensubstrate

Leiterplattensubstrat bezeichnet das Isoliermaterial, das die Kupferlagen einer Leiterplatte trägt. Es liefert mechanische Stabilität, elektrische Isolation und beeinflusst Wärmeverhalten und die Betriebstemperatur der Baugruppe. Zusammen mit dem Kupfer und weiteren Schichten bildet es die Basisschicht der Leiterplatte (PCB).

Typische Substratmaterialien sind FR-4 (glasfaserverstärkter Epoxidharz), FR-2 (Faserpapier mit phenolharzbasierter Matrix) sowie verwandte CEM-Typen. Hochleistungslösungen nutzen Polyimid- oder keramische Substrate, während flexible Leiterplatten oft Polyimid- oder PET-Folien verwenden. Für Hochfrequenzanwendungen kommen PTFE- oder keramische Substrate zum Einsatz. Substrate unterscheiden sich in Dielektrizitätskonstante, Verlustfaktor, Temperaturbeständigkeit, Feuchteempfindlichkeit und Wärmeleitfähigkeit.

Herstellung und Aufbau erfolgen durch Laminieren von Core- und Prepreg-Schichten, häufig mit Kupferkaschierungen. Fertigprodukte erhalten Oberflächenveredelungen wie HASL, ENIG oder OSP. Substrate können rigid (fest), flexibel oder rigid-flex (verbunden) sein; Hochdichte Leiterplatten (HDI) verwenden dünne Substrate mit feineren Leiterwegen und Mikrokühlung. Die Materialwahl richtet sich nach Kosten, mechanischen Anforderungen, Abwärme und vorgesehenem Einsatzgebiet.

Umwelt- und Zuverlässigkeitsaspekte betreffen Feuchteempfindlichkeit, Delamination, Wärmeausdehnung und Alterung unter Betriebs- und Lötbedingungen. Regulatorische Anforderungen wie RoHS und REACH beeinflussen die Materialwahl. Die Recyclingfähigkeit variiert je nach Substrattyp; FR-4-basierte Materialien lassen sich oft besser recyceln als komplexe Verbundstoffe.