GPO-3와 FR-4의 차이점은 무엇인가요?

GPO-3와 FR-4 에폭시 보드는 전기 절연 분야의 두 가지 핵심 소재입니다. 두 소재는 몇 가지 공통점을 공유하지만, 재료 품질의 근본적인 차이로 인해 성능과 적용 분야에 상당한 차이가 발생합니다. 간단히 말해, GPO-3는 불포화 폴리에스터 수지를 기반으로 한 복합 소재이고, FR-4는 에폭시 수지를 기반으로 한 복합 소재입니다. 이러한 근본적인 차이는 두 소재의 특성과 적용 범위를 직접적으로 결정합니다. 아래에서는 다양한 관점에서 자세히 비교해보겠습니다.

재료 구성 및 제조 공정

GPO-3는 무알칼리 유리 섬유 매트로 강화되고 불포화 폴리에스터 수지가 함침된 후 고온 고압 열 경화 "적층" 공정을 통해 성형됩니다. 구조는 매우 균질하고 등방성입니다(즉, 모든 방향에서 재료의 특성이 본질적으로 일정합니다).

FR-4는 전자 등급 유리 섬유 직물로 강화되고 브롬화 에폭시 수지(브롬은 주로 난연성 향상을 위해 첨가됨)가 함침된 후 고온 고압에서 열 경화됩니다. 유리 섬유 직물의 직조 구조로 인해 방향성이 우수하여 종방향 및 횡방향 모두에서 우수한 강도를 나타냅니다.

주요 성능 차이점

1. 전기적 성능

아크 저항 및 트래킹 저항(CTI):

이것이 GPO-3의 핵심 장점입니다. 불포화 폴리에스터 수지 시스템은 고전압 아크 환경에서 표면 탄화를 매우 느리게 진행시켜 아크 전파 및 전도성 경로 형성을 효과적으로 방지합니다. 따라서 아크 소호 용도에 탁월합니다.

FR-4는 우수한 아크 저항을 나타내지만 전반적인 성능은 일반적으로 GPO-3보다 약간 떨어집니다.

절연 성능:

두 재료 모두 우수한 절연 재료이지만 특성은 서로 다릅니다. FR-4는 뛰어난 내습성(매우 낮은 수분 흡수율)을 제공하여 습한 환경에서도 안정적인 절연 저항과 유전 강도를 유지하므로 고습 환경에 적합합니다.

GPO-3는 안정적인 절연 성능을 제공하지만, 내습성은 FR-4보다 약간 약합니다.

2. 기계적 특성

강도 및 인성:

FR-4는 유리 섬유 직물 구조로 인해 매우 높은 기계적 강도, 강성, 인성을 자랑합니다. 절연체와 직접적인 구조 지지 부품으로 모두 사용 가능하며, GPO-3보다 전반적으로 우수한 기계적 특성을 제공합니다.

GPO-3은 유리 섬유 매트를 사용하기 때문에 기계적 강도가 낮고 비교적 취성이 있어 외부 힘에 노출될 때 파손될 가능성이 더 높습니다.

가공성:

두 소재 모두 드릴링, 밀링, 전단 가공, 펀칭 가공을 통해 가공할 수 있지만, 각각 고유한 특성을 가지고 있습니다. GPO-3는 균질한 구조로 인해 가공 후 모서리가 매끄럽고 버 발생이 적어 고정밀이 요구되는 소형 부품 가공에 더욱 적합합니다.

FR-4 가공 시에는 섬유 방향이 모서리 매끄러움에 미치는 영향을 고려해야 하지만, 전반적으로 뛰어난 적응성을 유지합니다.

일반적인 적용 분야

1. GPO-3의 적용 분야

전기 절연 구조 부품: 스위치기어 칸막이, 변압기 지지대, 모선 절연 클램프 등 기계적 충격 및 중전압 환경(≤10kV)을 견딜 수 있어야 합니다. 철도 교통: 지하철 및 고속철도의 전기 인클로저 및 커넥터 하우징으로, 내충격성과 환경 안정성이 중요합니다.

신에너지: 풍력 터빈 컨버터 및 태양광 인버터의 내부 절연 브래킷으로, 고온 다습과 같은 혹독한 실외 환경을 견딜 수 있어야 합니다.

2. FR-4의 응용 분야

인쇄 회로 기판(PCB): 전 세계 PCB 기판 시장의 90% 이상을 차지하는 FR-4는 컴퓨터, 통신 장비, 가전제품 등 고주파, 고속 신호 전송 분야에 널리 사용됩니다.

고전압 절연 부품: 모터 슬롯 웨지 및 고전압 스위치 절연체와 같은 FR-4는 높은 절연 저항과 안정적인 아크 저항을 제공합니다.

정밀 기계 부품: 기어 및 베어링 리테이너와 같은 FR-4는 고강도 및 저마찰이 요구되는 기계식 변속 장치에 적합합니다.

GPO-3와 FR-4의 차이점은 수지 기반 소재와 보강재의 차이에서 비롯됩니다. GPO-3는 내아크성과 매끄러운 가공성이 뛰어나 중전압 절연 및 열악한 환경에 적합합니다. 고강도, 인성, 내습성을 갖춘 FR-4는 PCB 기반 소재 및 고강도 구조 절연에 적합합니다. 실제 적용에서는 전압 레벨, 기계적 강도 요구 사항, 환경 조건 등을 기반으로 포괄적인 선택이 필요합니다.