FR4 에폭시 보드의 내화성 및 난연성 등급은 어떻게 되나요?

전자, PCB 설계 또는 전기 절연 재료 분야에서 일한다면 FR4 에폭시 보드는 흔히 접하는 재료입니다. "FR"이라는 약어는 구체적으로 무엇을 의미하나요? FR4 에폭시 보드의 내화성 및 난연성 등급은 어떤 기준을 준수하나요? 이러한 질문은 제품 안전 규정 준수 및 재료의 과학적 선정과 직접적인 관련이 있습니다. 이 글에서는 정의와 등급부터 원리와 적용 분야까지 이러한 측면을 하나씩 설명합니다.

FR4 에폭시 보드란 무엇인가요?

FR4 에폭시 보드는 유리섬유 천을 보강재로 사용하고 에폭시 수지를 매트릭스로 사용한 복합 절연 재료입니다. "FR"은 "Flame Retardant"의 약자이며, "4"는 에폭시 유리섬유 천 라미네이트의 특정 재료 범주를 나타냅니다. FR4라는 명칭은 제품의 난연성을 직접적으로 나타냅니다.

FR4 에폭시 보드의 핵심 특성:

높은 기계적 강도: 상당한 압력과 충격을 견딜 수 있습니다.

안정적인 절연 성능: 전기 장비의 안전한 작동을 보장합니다.

내열성 기준 충족: 유리 전이 온도 130℃ 이상.

난연성 및 자기 소화성: 모든 지표는 국제 방화 기준을 충족합니다.

FR4 내화 등급: UL94 V-0이 핵심 지표입니다.

FR4 에폭시 보드의 내화 등급은 주로 플라스틱의 난연 성능에 대한 보편적인 시험 기준인 UL 94 국제 표준에 따라 결정됩니다. 이 표준은 재료의 난연 등급을 다음 네 가지 범주로 분류합니다.

V-0: 연소 후 10초 이내에 자기 소화되며, 연소 입자가 떨어지지 않습니다.

V-1: 연소 후 30초 이내에 자기 소화되며, 소량의 연소 입자가 떨어집니다.

V-2: 연소 후 30초 이내에 자가 소화되어 연소 입자가 떨어집니다.

HB: 수평 연소하며, 연소 속도는 분당 75mm를 초과하지 않습니다.

현재 대부분의 일반 FR4 에폭시 보드는 UL94 V-0 등급 요건을 충족합니다. 이 유형의 보드는 화재와 접촉 시 신속하게 자가 소화되어 화재 확산을 효과적으로 방지하고 전자 장비 및 전력 시스템에 직접적인 안전 보호 기능을 제공합니다.

FR4 에폭시 보드 난연성 등급

난연성은 FR4 에폭시 보드의 핵심 특성으로, 점화원이 있는 경우 연소되지만 점화원이 제거되면 연소가 지속되지 않거나 자가 소화되는 것으로 정의됩니다.

FR4 에폭시 보드의 난연성은 다음과 같은 원리로 구현됩니다. 에폭시 수지 매트릭스 자체는 가연성입니다. 제조업체는 보드에 난연성을 부여하기 위해 브롬화 에폭시 수지, 인계 난연제 및 기타 성분을 에폭시 수지에 첨가합니다. 이러한 난연제는 가열 시 분해되어 다음 세 가지 방식으로 연소 과정을 방해합니다.

연소로 발생하는 열을 흡수하여 재료 표면 온도를 낮춥니다.

불활성 가스를 방출하여 연소 영역의 산소 농도를 희석합니다.

단열 탄화층을 형성하여 재료 내부로의 열 전달을 방지합니다.

FR4 에폭시 보드 적용 시나리오

안정적인 난연성 덕분에 FR4 에폭시 보드는 다음 분야에서 널리 사용됩니다.

인쇄 회로 기판(PCB): 단락 및 고온 환경에서 회로의 안전한 작동을 보장합니다.

전기 장비 절연: 회로 차단기, 변압기, 모터 슬롯과 같은 부품의 절연에 사용됩니다.

기계 구조 부품: 난연성과 기계적 강도를 결합하여 지지 프레임, 장착 플레이트 등을 제조하는 데 사용됩니다.

산업 자동화 장비: 고온 다습한 환경에서도 안정적인 작동을 유지합니다.

FR4 관련 국제 표준 및 환경 요건

UL94 표준 외에도 FR4 에폭시 보드의 난연성은 다음 국제 표준을 준수해야 합니다.

IEC 61249-2-2: 이 표준은 할로겐프리 구리 피복 적층판(PCB용)의 성능 요건을 명시합니다. 이 표준을 준수하는 FR4 에폭시 보드는 난연성을 갖습니다.

RoHS 지침: 이 지침은 폴리브롬화비페닐(PBB) 및 폴리브롬화디페닐에테르(PBDE)와 같은 유해 물질의 사용을 제한합니다. 현재 주류를 이루는 친환경 FR4 에폭시 보드는 RoHS 인증을 받은 반응성 브롬화 에폭시 수지 또는 할로겐프리 난연 시스템을 사용합니다. 이 보드는 UL94 V-0 등급 요건과 환경 기준을 모두 충족합니다.

FR4 에폭시 보드는 뛰어난 난연성과 내화성으로 인해 전자, 전기 및 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 내화성 및 난연성 등급을 이해하면 장비 안전성을 향상시킬 뿐만 아니라 설계 및 선정 과정에서 정보에 기반한 의사 결정을 내릴 수 있습니다. UL94 V-0 기준을 충족하는 고품질 FR4 판재를 선택하는 것은 전기 시스템의 장기적이고 안정적인 작동을 보장하는 데 매우 중요합니다.