FR-4-Basismaterialien: Verknappung, Preiserhöhungen und Allokationen

Autor: Jürgen Braunsteiner, Board Member of the FED e.V. 

and an Area Sales Manager at the KSG group

Die Lage bei Basismaterialien für Leiterplatten spitzt sich weiter zu. Was in den vergangenen Jahren vor allem im Bauteilbereich zu beobachten war, erreicht inzwischen auch das Standard-FR-4-Segment: steigende Nachfrage, sinkende Lagerbestände, längere Lieferzeiten und erste Allokationsprogramme bei Laminatherstellern und Anbietern von Glasfasergeweben.

Für Leiterplattenhersteller und deren Kunden bedeutet das: Materialverfügbarkeit wird wieder zu einem entscheidenden Faktor. Gleichzeitig steigen die Preise – nicht nur aufgrund höherer Rohstoff- und Energiekosten, sondern auch durch die zunehmende Knappheit entlang der Lieferkette.

Lagerbestände werden immer kleiner

Aufgrund der aktuell steigenden Bedarfe in fast allen Bereichen der Elektronikfertigung und dem zusätzlichen Druck durch explodierende Bedarfe im KI-Bereich, werden die Lagerbestände an FR4 Basismaterialien bei den Herstellern und Distributoren immer kleiner. Der Druck auf Lieferwege durch diverse Krisensituationen nimmt zu, wodurch die Lagerbestände auch nicht kurzfristig wieder aufgebaut werden können.

Allokationen nach Vorjahresmengen

Eine zusätzliche Herausforderung sind Allokationsprogramme und Einkaufsbeschränkungen, die Laminathersteller zunehmend einführen. Die verfügbaren Mengen werden dabei häufig auf Basis der Einkaufsvolumina der Vorjahre verteilt.

Das Ziel ist nachvollziehbar: Die knappen Materialien sollen möglichst gleichmäßig und fair auf bestehende Kunden verteilt werden. Das Problem dabei: Die aktuelle Nachfrage vieler Kunden liegt bereits deutlich über dem Niveau des Vorjahres. Wer also heute mehr benötigt als damals, bekommt diese zusätzlichen Mengen unter Umständen nicht oder nur mit Verzögerung.

An dieser grundsätzlichen Marktsituation lässt sich kurzfristig wenig ändern. Was sich jedoch ändern lässt, sind die eigenen technischen Vorgaben an den Leiterplattenhersteller. Gerade in Zeiten knapper Materialien sollte geprüft werden, ob bestehende Spezifikationen noch zeitgemäß sind – oder ob sie unnötig Material verbrauchen.

Jetzt Vorgaben an Leiterplattenhersteller überdenken

Viele Einsparpotenziale liegen nicht im elektrischen Design der Leiterplatte, sondern in der Fertigungsvorgabe. Häufig sind bestimmte Nutzenformen, Konturen oder Qualitätsvorgaben historisch gewachsen und werden nie wieder hinterfragt.

In Zeiten steigender Preise und möglicher Materialallokationen lohnt es sich jedoch, gemeinsam mit dem Leiterplattenproduzenten nach Optimierungsmöglichkeiten zu suchen.

1. Strikte Nutzenvorgaben aufweichen

Viele Kunden geben ihrem Leiterplattenhersteller sehr genaue Nutzenvorgaben vor. Das kann sinnvoll sein, führt aber nicht immer zur optimalen Materialausnutzung.

Besser ist es, die Nutzengestaltung gemeinsam mit dem Produzenten zu erarbeiten. Jeder Leiterplattenhersteller kennt seine Fertigungsformate, Prozesse und Maschinen am besten. Deshalb kann er oftmals einen Nutzen vorschlagen, der deutlich besser zum vorhandenen Produktionsformat passt.

Das Ergebnis: 

• weniger Materialverschnitt 
• bessere Formatnutzung 
• geringere Kosten 
• mehr verfügbare Kapazität bei gleichem Materialeinsatz 

Gerade bei größeren Stückzahlen kann eine optimierte Nutzengestaltung einen erheblichen Unterschied machen.

2. X-Outs im Nutzen zulassen

Wenn bisher keine X-Outs im Nutzen erlaubt sind, sollte diese Vorgabe ebenfalls überprüft werden.

Ein 100-%-Gutnutzen klingt zunächst attraktiv, führt in der Praxis aber oft zu mehr Ausschuss und damit zu unnötiger Materialverschwendung. Beispiel: Ein Nutzen enthält 10 Leiterplatten. Fällt nur eine einzelne Leiterplatte aus, müssen bei einer strikten Null-X-Out-Vorgabe auch die 9 guten Leiterplatten verworfen werden.

Das ist weder wirtschaftlich noch ressourcenschonend.

Moderne SMT-Bestückungsautomaten können in der Regel problemlos mit X-Outs umgehen. Fehlerhafte Leiterplatten im Nutzen können beispielsweise durch abgeklebte Passermarken oder andere Markierungen von der Bestückung ausgeschlossen werden.

Der Leiterplattenhersteller kann hierzu in der Regel eine geeignete Lösung vorschlagen. Die Freigabe von X-Outs spart Material, reduziert Ausschuss und kann gerade bei knappem Basismaterial helfen, mehr verwertbare Leiterplatten aus derselben Materialmenge zu produzieren.

3. Ritzkonturen zulassen

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Konturgestaltung. Viele Leiterplatten werden vollständig gefräst, obwohl eine Ritzkontur teilweise oder sogar vollständig möglich wäre.

Selbst bei Leiterplatten mit Abrundungen, abgeschrägten Kanten oder einzelnen Einfräsungen lassen sich häufig kombinierte Lösungen realisieren – beispielsweise eine Kombination aus Fräs- und Ritzkontur.

Auch hier gilt: Der Leiterplattenproduzent kennt die technischen Möglichkeiten seiner Fertigung am besten. Gemeinsam lässt sich oft eine Lösung finden, die sowohl fertigungstechnisch sauber als auch materialsparend ist.

Warum Ritzkonturen Material sparen

Ritzkonturen können den Materialverbrauch deutlich verringern, weil die Leiterplatten enger auf dem Fertigungsformat platziert werden können. Beim Fräsen muss zwischen den einzelnen Leiterplatten ein Fräskanal berücksichtigt werden. Dieser Bereich geht als Materialverlust verloren.

Beim Ritzen entfällt dieser Fräskanal weitgehend. Dadurch passen mehr Leiterplatten auf dasselbe Produktionsformat.

Schematisches Beispiele anhand einer rechteckigen Leiterplatte

Geht man davon aus, dass wir bei Fräskontur 5 Stück am Fertigungsformat haben, bei Fräs- & Ritzkontur gemischt 6 Stück und letztendlich bei 4-Seiten Ritzen 7 Stück auf das Format legen kann, dann entdeckt man ein großes Einsparungspotential.

Bei vollständiger Ritzkontur werden in diesem Beispiel statt 200 nur noch 142 Fertigungsformate benötigt. Das entspricht einer Materialeinsparung von mehr als 25 %.

Das Beispiel ist bewusst ohne konkrete Leiterplattengröße dargestellt, da jeder Hersteller mit eigenen Fertigungsformaten arbeitet. Viele Produzenten nutzen jedoch Formate im Bereich von etwa 0,5 m². Überträgt man das Einsparpotenzial auf reale Produktionsmengen, wird schnell deutlich, wie groß der Effekt sein kann.

Es geht nicht nur um Kosten

Natürlich haben solche Optimierungen einen Einfluss auf den Leiterplattenpreis. Weniger Materialeinsatz bedeutet in der Regel auch geringere Materialkosten. In Zeiten steigender FR-4-Preise ist das ein wichtiger Punkt.

Doch es geht nicht nur um Kosten. In einer Phase möglicher Allokationen kann eine bessere Materialausnutzung dem Leiterplattenhersteller helfen, höhere Volumina weiterhin bedienen zu können. Wenn aus derselben Menge Basismaterial mehr Leiterplatten produziert werden können, profitieren alle Beteiligten.

Zusätzlich gibt es einen positiven Nebeneffekt: Weniger Materialverbrauch bedeutet weniger Abfall und damit eine bessere Ressourcennutzung. Das schont nicht nur das Budget, sondern auch die Umwelt.

Weitere Optimierungsmöglichkeiten prüfen

Neben Nutzenaufbau, X-Out-Freigabe und Konturgestaltung gibt es weitere Punkte, die gemeinsam mit dem Lieferanten überprüft werden sollten:

• Ist die vorgegebene Materialdicke zwingend notwendig? 
• Muss exakt dieses FR-4-Material verwendet werden oder gibt es qualifizierte Alternativen? 
• Ist die gewählte Oberfläche technisch erforderlich? 
• Können Toleranzen sinnvoll angepasst werden? 
• Sind spezielle Anforderungen historisch entstanden, aber heute nicht mehr notwendig? 
• Gibt es alternative Panelgrößen oder Fertigungsnutzen? 
• Können Lieferabrufe und Forecasts verbessert werden? 
• usw.

Gerade bei wiederkehrenden Serien lohnt sich eine solche Überprüfung besonders.

Fazit: Offenheit schafft Spielraum

Die Verknappung bei FR-4-Basismaterialien, Laminaten und Glasfasergeweben wird die Leiterplattenbranche voraussichtlich weiter beschäftigen. Steigende Nachfrage, geringe Lagerbestände und Allokationsprogramme erhöhen den Druck auf Preise und Lieferzeiten.

Umso wichtiger ist es, bestehende Vorgaben kritisch zu hinterfragen. Nicht jede Spezifikation, die früher sinnvoll war, ist unter heutigen Marktbedingungen noch optimal.

Mein Tipp:
Sprechen Sie aktiv mit Ihren Leiterplattenlieferanten. Seien Sie offen für neue Wege bei Nutzenaufbau, X-Out-Regelungen, Ritzkonturen, Materialwahl und Oberflächen. Im gemeinsamen Gespräch finden sich häufig praktikable Lösungen, die Kosten senken, Material sparen und die Versorgungssicherheit verbessern können.

Möchten Sie mehr erfahren? Jürgen Braunsteiner wird als einer der Referenten auf der ersten Evertiq Expo Vienna am 4. Februar 2027 sprechen. In seinem Vortrag wird er das Thema kosteneffizientes PCB-Design vertiefen und weitere Einblicke in die in diesem Artikel behandelten Aspekte geben. Die Anmeldung zur Evertiq Expo Vienna ist bereits geöffnet.

Jürgen Braunsteiner verfügt über mehr als 25 Jahre Erfahrung in der Leiterplattenindustrie und ist in Horn (Österreich) ansässig. Als Vorstandsmitglied des FED e.V. sowie Area Sales Manager der KSG Group verantwortet er das strategische Kundenmanagement und den Ausbau von Geschäftsbeziehungen. Dank seiner langjährigen Erfahrung verfügt er über fundierte Kenntnisse der Leiterplattenindustrie.