FR4 에폭시 보드: 절연 개스킷의 첫 번째 선택? 전기 절연 및 기계적 특성

FR4(난연성 4의 약자)는 전자 등급 유리 섬유 천에 에폭시 수지를 함침시킨 후 고온 고압에서 경화시켜 만든 복합 소재입니다. FR4는 주로 두 부분으로 구성됩니다.

♦ 매트릭스: 에폭시 수지. FR4에 우수한 전기적 특성, 내화학성 및 접착력을 부여하는 역할을 합니다.

♦ 보강재: 유리 섬유 천. FR4에 안정적인 기계적 강도와 치수 안정성을 부여하는 역할을 합니다.

FR4가 절연 개스킷에 가장 적합한 이유

1. 탁월한 전기 절연 성능

전기 절연 성능은 절연 개스킷으로서 FR4의 핵심 가치이며, 특히 다음 세 가지 측면에서 그 가치를 확인할 수 있습니다.

높은 유전 강도: FR4는 파괴 없이 매우 높은 전압을 견딜 수 있어 단락을 효과적으로 방지하고 장비 작동 및 작업자의 안전을 보장합니다.

높은 체적 저항률 및 표면 저항률: FR4 자체는 비전도성으로 전류를 효과적으로 절연하고 누설 전류로 인한 고장을 방지합니다.

안정적인 유전 상수: FR4는 넓은 온도 및 주파수 범위에서 안정적인 전기적 성능을 나타내므로 고주파 회로 애플리케이션에 적합합니다.

2. 신뢰할 수 있는 기계적 특성

절연 개스킷은 일반적으로 구조적 지지, 위치 지정 및 고정이 필요합니다. FR4는 특히 다음과 같은 요구 사항을 완벽하게 충족합니다.

높은 기계적 강도 및 강성. FR4는 일정한 압력과 응력을 견딜 수 있으며, 설치 및 고정 시 쉽게 변형되거나 손상되지 않습니다.

뛰어난 내충격성과 인성을 자랑합니다. FR4는 충격과 진동에 대한 안정성이 뛰어나고 파손 가능성이 적어 효과적인 지지력을 제공합니다.

3. 뛰어난 내열성

전자 및 전기 장비는 작동 중 열을 발생시킵니다. FR4의 내열성은 다음과 같은 장점을 통해 이 문제를 효과적으로 해결합니다. 표준 FR4 소재는 130°C ~ 155°C의 장기 작동 온도 범위를 제공하여 대부분의 전자 장비의 작동 온도 요건을 충족합니다.

고온 환경에서도 FR4의 형상과 코어 특성이 크게 변하지 않아 장비의 안정적인 작동을 보장합니다.

FR4 절연 개스킷의 주요 용도

FR4 절연 개스킷은 다양한 장점을 갖추고 있어 전기적 절연, 기계적 지지 및 물리적 분리가 필요한 다양한 분야에 널리 사용됩니다. 구체적으로 다음 세 가지 주요 분야로 나눌 수 있습니다.

1. 전력 전자 및 전기 장비

- 변압기: FR4 개스킷은 코일 사이와 코일과 코어 사이에 사용되어 절연 및 고정 지지 기능을 제공합니다.

- 모터 및 발전기: FR4 개스킷은 고정자와 엔드 커버 사이의 절연 개스킷으로 사용되거나 내부 권선 지지대로 사용되어 안정적인 모터 작동을 보장합니다.

- 고/저압 배전함/분전함: FR4 개스킷은 버스바, 회로 차단기, 단로기 및 기타 부품과 장착판 사이의 절연에 사용되어 누설 고장을 방지합니다.

- 계전기 및 접촉기: FR4 개스킷은 충전부를 케이싱 및 장착 브래킷에서 분리하여 장비의 안전성을 향상시킵니다.

2. 산업 제어 및 자동화

- 주파수 변환기 및 서보 드라이브: FR4 개스킷은 내부 전력 모듈(예: IGBT)과 방열판 사이의 절연에 사용됩니다. 일부 응용 분야에서는 열전도성 및 절연성 실리콘 패드가 사용됩니다. 그러나 매우 높은 절연 및 기계적 강도가 요구되는 경우, FR4 패드 또는 FR4와 다른 소재의 조합이 필요합니다.

- 제어 회로 기판(PCB): FR4 패드는 PCB의 지지 기둥 또는 스페이서 역할을 하여 마더보드를 금속 섀시로부터 분리하고 접촉으로 인한 단락을 방지할 수 있습니다.

3. 새로운 에너지 분야

- 태양광 인버터: FR4 패드는 DC 및 AC 버스바의 절연 지지에 사용되어 태양광 시스템의 안정적인 전력 전송을 보장합니다.

- 풍력 발전 컨버터: FR4 패드는 고출력 모듈의 설치 및 절연에 사용되어 풍력 발전 장비의 고강도 작동 요건을 충족합니다.

- 전기차: FR4 패드는 배터리 관리 시스템(BMS), 온보드 충전기(OBC), 구동 컨트롤러와 같은 고전압 부품의 내부 절연 및 격리에 사용되어 전기차 고전압 시스템의 안전성을 향상시킵니다.

높은 신뢰성과 안전성이 요구되는 산업 및 전자 분야에서 FR4 에폭시 보드는 절연 패드 소재로 선호됩니다.

FR4가 모든 측면에서 최고의 성능을 가진 소재는 아니라는 점을 명확히 하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 폴리이미드(PI)는 FR4보다 내열성이 높지만 가격이 더 비쌉니다. 그러나 FR4는 전기 절연 특성, 기계적 강도, 내환경성, 그리고 가공 비용 간의 균형이 뛰어나 전반적인 비용 효율성이 매우 높습니다. 이것이 FR4가 주류로 자리 잡은 주요 이유입니다.