Hommer Zhao
Oprichter PCB Assemblage | 15+ jaar ervaring in PCB productie
Materiaalkeuse is 80% van uw PCB-succes. Ik heb projecten zien mislukken door verkeerde materiaalkeuze en projecten zien excelleren door de juiste. Laat mij u helpen de beste keuze te maken.
In de wereld van PCB-fabricage is materiaalkeuze geen bijzaak — het is de basis van uw product. Of u nu een consumentenelektronica product bouwt, een LED-verlichtingssysteem, of een 5G antenne, het juiste substraat maakt het verschil tussen succes en falen.
In dit artikel behandelen we de drie belangrijkste PCB-materialen en hun toepassingen: FR4 (glasvezel versterkt epoxy), Aluminium (MCPCB voor thermisch beheer), en Rogers (high-frequency laminaten).
FR4
Het meest gebruikte PCB-materiaal ter wereld
FR4 (Flame Retardant 4) is een glasvezel versterkt epoxy laminaat dat de industriestandaard is geworden voor PCB-fabricage. Het combineert uitstekende mechanische eigenschappen met goede elektrische isolatie tegen een betaalbare prijs.
Voordelen
- ✓Zeer betaalbaar (laagste kosten)
- ✓Uitstekende mechanische sterkte
- ✓Goede elektrische isolatie
- ✓Breed beschikbaar wereldwijd
- ✓Eenvoudig te bewerken
- ✓Geschikt voor meerlaagse PCB's
Nadelen
- ✗Beperkte thermische geleiding (0.3 W/mK)
- ✗Niet geschikt voor high-frequency (>1 GHz)
- ✗Vochtabsorptie bij hoge vochtigheid
- ✗Tg beperkt tot 130-180°C
- ✗Niet geschikt voor hoge vermogensdissipatie
Beste voor:
📊 FR4 Varianten & Tg Waarden
Standard FR4
Tg 130°C
Consumentenelektronica
Mid Tg FR4
Tg 150°C
Automotive, Industrieel
High Tg FR4
Tg 170°C+
Loodvrij, Hoge temp
Aluminium (MCPCB)
De specialist voor thermisch beheer
Metal Core PCB (MCPCB) met aluminium basis is de go-to oplossing voor toepassingen die uitstekende warmteafvoer vereisen. De metalen kern geleidt warmte efficiënt weg van warmtebronnen naar de omgeving of een heatsink.
Voordelen
- ✓Uitstekende thermische geleiding (1-4 W/mK)
- ✓Lange levensduur door koeling
- ✓Dimensionaal stabiel
- ✓Mechanisch robuust
- ✓Ideaal voor LED & power
- ✓Kan zonder extra heatsink
Nadelen
- ✗Alleen enkellaags (meestal)
- ✗Hogere kosten dan FR4
- ✗Beperkte routeermogelijkheden
- ✗Zwaardere PCB's
- ✗Niet geschikt voor RF
- ✗Beperkte leveranciers
Beste voor:
🏗️ Aluminium PCB Opbouw
💡 De diëlektricum laag is kritiek: een dunner diëlektricum = betere thermische geleiding, maar lagere isolatieweerstand.
Wanneer Aluminium PCB Echt Nodig Is
Ik krijg vaak de vraag: "Heb ik echt een aluminium PCB nodig voor mijn LED-project?" Mijn antwoord: als je LEDs meer dan 0.5W per stuk dissiperen en je wilt een levensduur van >50.000 uur, dan is aluminium PCB bijna altijd de juiste keuze. Ja, het kost meer dan FR4, maar de ROI komt uit langere productlevensduur en minder garantieclaims. Een klant van ons switchte van FR4 naar aluminium en zag zijn LED failure rate dalen van 8% naar 0.3%.
— Hommer Zhao, PCB Assemblage
Rogers
Premium materiaal voor RF & high-frequency
Rogers Corporation produceert hoogwaardige laminaten specifiek ontworpen voor RF, microwave en high-speed digitale toepassingen. Deze materialen bieden consistente dielektrische eigenschappen tot tientallen GHz.
Voordelen
- ✓Uitstekende RF prestaties
- ✓Lage dielektrische verlies (Df)
- ✓Stabiele Dk over temperatuur
- ✓Consistente eigenschappen
- ✓Geschikt tot 77+ GHz
- ✓Tight tolerance Dk (±0.02)
Nadelen
- ✗Zeer hoge kosten (5-20x FR4)
- ✗Langere levertijden
- ✗Speciale verwerkingsvereisten
- ✗Beperkte beschikbaarheid
- ✗Niet geschikt voor meerlaagse HDI
- ✗Gevoelig voor vocht
Beste voor:
📡 Populaire Rogers Materialen
| Materiaal | Dk | Df | Toepassing |
|---|---|---|---|
| RO4003C | 3.38 | 0.0027 | Basis RF, antennes |
| RO4350B | 3.48 | 0.0037 | Power amplifiers |
| RT/duroid 5880 | 2.20 | 0.0009 | Aerospace, satellite |
| RO3003 | 3.00 | 0.0013 | 77GHz automotive radar |
Dk = Dielectric constant (relatieve permittiviteit), Df = Dissipation factor (verliesfactor)
📊 Complete Technische Vergelijking
| Parameter | FR4 | Aluminium | Rogers |
|---|---|---|---|
| Thermische geleiding | 0.3 W/mK | 1-4 W/mK | 0.4-0.9 W/mK |
| Diëlektrische constante (Dk) | 4.2-4.8 | 4.5-5.0 | 2.2-10.2 |
| Verliesfactor (Df) | 0.02 | 0.02 | 0.001-0.004 |
| Max. frequentie | <1 GHz | <500 MHz | 77+ GHz |
| Kosten (relatief) | 1x | 3-5x | 10-30x |
| Levertijd | 3-7 dagen | 5-10 dagen | 10-21 dagen |
| Meerlaagse PCB | Tot 20+ lagen | 1-2 lagen | Tot 8 lagen |
| Mechanische sterkte | Uitstekend | Zeer goed | Matig-Goed |
| Vochtbestendigheid | Goed | Uitstekend | Matig |
| Tg (glasovergang) | 130-180°C | N/A | 280-350°C |
🌡️ Thermische Prestaties in Detail
Thermisch beheer is een van de belangrijkste factoren bij de keuze van PCB-materiaal. De thermische weerstand van uw PCB bepaalt direct de bedrijfstemperatuur van uw componenten en daarmee hun levensduur.
FR4 Thermisch
Thermische geleiding
Geschikt voor: Componenten tot 0.5W dissipatie met adequate koper spreiding.
Aluminium Thermisch
Thermische geleiding
Geschikt voor: Power LEDs, motor drivers, vermogenselektronica tot 50W+.
Rogers Thermisch
Thermische geleiding
Let op: RF prestaties prioriteit, niet optimaal voor hoge vermogensdissipatie.
De 85°C Regel
In de industrie hanteren we een vuistregel: houd junction temperaturen onder 85°C voor optimale levensduur. Elke 10°C stijging boven dit punt halveert de verwachte levensduur van uw componenten. Als u met FR4 boven 85°C komt bij normale bedrijfsomstandigheden, is het tijd om aluminium PCB te overwegen — de extra kosten worden ruimschoots terugverdiend in betrouwbaarheid.
— Hommer Zhao, PCB Assemblage
📡 RF & High-Speed Prestaties
Voor high-frequency en high-speed digitale toepassingen zijn de dielektrische eigenschappen van het PCB-materiaal cruciaal. De verkeerde materiaalkeuze kan leiden tot signaalverlies, reflecties en EMI-problemen.
Frequentiegrenzen per Materiaal
Schaal: 0 - 77 GHz (automotive radar frequentie)
Wanneer FR4 Voldoet
- WiFi 2.4 GHz met careful layout
- Bluetooth Low Energy
- USB 2.0 (480 Mbps)
- I2C, SPI, UART interfaces
Wanneer Rogers Nodig Is
- 5G mmWave (24-77 GHz)
- Automotive radar (77 GHz)
- 10G+ Ethernet
- Satellite uplink/downlink
💰 Kostenanalyse & ROI
Prijsvergelijking (100 stuks, 100x100mm, 2-laags)
FR4 Standard
€2.50
per stuk
Aluminium MCPCB
€8.00
per stuk
Rogers RO4003C
€35.00
per stuk
* Indicatieve prijzen, exact bedrag afhankelijk van specificaties en volume
📈 Total Cost of Ownership (TCO) Voorbeeld
Een LED-armatuur fabrikant vergeleek FR4 vs Aluminium over 5 jaar:
FR4 Optie
- PCB kosten: €25,000
- Garantieclaims (8%): €80,000
- Reputatieschade: onbekend
- Totaal: €105,000+
Aluminium Optie
- PCB kosten: €75,000
- Garantieclaims (0.5%): €5,000
- Verhoogde klanttevredenheid
- Totaal: €80,000
🎯 Keuzehulp: Welk Materiaal voor Uw Project?
Kies FR4 wanneer:
- • Kosten de primaire factor zijn
- • Vermogensdissipatie <0.5W per component
- • Signaalfrequenties <500 MHz
- • Meerlaagse PCB nodig (4+ lagen)
- • Standaard bedrijfstemperaturen (-40 tot +85°C)
Kies Aluminium wanneer:
- • Thermisch beheer kritiek is
- • Vermogensdissipatie >1W per component
- • LED-verlichting of power electronics
- • Enkellaags ontwerp acceptabel
- • Lange productlevensduur vereist
Kies Rogers wanneer:
- • RF prestaties kritiek zijn (>1 GHz)
- • Strikte signaalintegriteit vereisten
- • Automotive radar of 5G toepassingen
- • Budget ruimte heeft voor premium materialen
- • Consistente Dk over temperatuur nodig
Mijn Advies voor Startende Projecten
Begin altijd met FR4 tenzij u specifieke redenen heeft om anders te kiezen. Test uw prototype op FR4, meet de temperaturen en signaalintegriteit, en upgrade alleen naar aluminium of Rogers wanneer de data dit rechtvaardigt. Deze aanpak bespaart niet alleen geld in de prototypefase, maar geeft u ook concrete data om de business case voor duurder materiaal te onderbouwen.
— Hommer Zhao, PCB Assemblage
📚 Gerelateerde Artikelen
Rigide vs Flexibele PCB
Vergelijk PCB-types voor uw toepassing.
Top 7 PCB Ontwerpfouten
Vermijd kostbare fouten in uw ontwerp.
SMT vs THT Assemblage
Kies de juiste assemblagemethode.
Top 10 PCB Fabrikanten 2026
Vind de beste fabrikant voor uw materiaal.
HDI PCB vs Standaard
Wanneer heb je HDI technologie nodig?
Meerlaagse vs Dubbelzijdige PCB
Hoeveel lagen heb je echt nodig?
Onze PCB Services
Hulp nodig bij materiaalkeuze?
Onze engineers helpen u graag met het selecteren van het optimale PCB-materiaal voor uw specifieke toepassing. Gratis advies, geen verplichtingen.