FR4 PCB에 대한 최종 가이드 2024

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FR4 PCB는 탁월한 성능 균형을 제공하므로 가장 널리 사용되는 PCB 유형 중 하나입니다., 비용 효율성, 임베디드 시스템 분야의 전문가입니다.. 하나, 이 다재다능한 소재에 대해 얼마나 알고 계시나요?? 이 종합 가이드에서, FR4 회로 기판을 다양한 측면에서 소개하여 철저한 이해를 보장합니다..

FR4는 무엇을 의미합니까??

FR4는 의 약자입니다. “난연제 4.” 그만큼 “프랑스” 이름의 일부는 재료가 난연성임을 나타냅니다., 그리고 “4” 이름에 난연성 물질의 특정 등급이나 분류를 나타냅니다.. FR4는 복합구조의 소재입니다., 유리섬유로 강화된 에폭시 수지로 구성되어 있습니다., 구조적 무결성과 전기 절연 특성을 모두 제공.

FR4 PCB 보드 란 무엇입니까??

FR4 PCB 보드 란 무엇입니까??

FR4 PCB 보드는 FR4 소재를 사용하여 제작된 인쇄 회로 기판을 의미합니다.. 제조 공정은 회로 기판의 절연 코어 층으로 FR4를 사용하는 것으로 시작됩니다.. 그후, FR4 시트의 각 면에 구리 층이 적용됩니다., 이를 구리 피복 적층판으로 변환합니다. (CCL). FR4와 구리층의 이러한 조합은 PCB가 광범위한 전자 응용 분야에 필요한 절연성과 전도성을 갖도록 보장합니다..

FR4 PCB 보드의 특성

난연성

이름에서 알 수 있듯이, FR4 보드는 난연성입니다.. 에폭시 수지에 난연 첨가제를 첨가하면 화재 확산을 방지하거나 늦추는 데 도움이 됩니다., 전자 장치의 안전성 향상.

전기 절연

FR4 PCB는 우수한 전기 절연 특성을 가지고 있습니다., 에폭시 수지 매트릭스 덕분에. 이를 통해 구리 트레이스를 통해 이동하는 전기 신호가 서로 격리됩니다., 단락 및 신호 간섭 방지.

기계적 강도

FR4 회로 기판의 직조 유리 섬유 강화재는 강력한 기계적 강도와 내구성을 제공합니다.. 이 특성은 보드가 진동을 견딜 수 있도록 보장합니다., 영향, 다양한 응용 분야에서 발생하는 기타 물리적 스트레스.

유전체 특성

FR4 PCB 보드는 유리한 유전 특성을 가지고 있습니다., 상대적으로 낮은 유전 상수 및 소산 인자와 같은. 이러한 특성은 고주파 애플리케이션 및 신호 무결성에 중요합니다..

내열성

FR4 보드는 무결성을 잃지 않거나 심각한 변형을 겪지 않고 적당한 온도를 견딜 수 있습니다.. 이러한 내열성은 회로 기판 구성 요소가 작동하는 동안 열을 발생시키는 응용 분야에 필수적입니다..

다음은 FR4 인쇄 회로 기판의 주요 매개 변수를 나열하는 차트입니다.:

매개변수일반적인 값
유전 상수 (~에 1 MHz)4.0 – 4.7
손실 계수 (~에 1 MHz)0.017
수분 흡수−0.125인치 < 0.10%
열 전도성0.29 승/(M·K) 평면을 통한
0.81 승/(M·K) 비행기에서
절연 강도20 MV/m
온도 지수140 °C (284 °F)
온도 지수> 120 °C

추가 읽기: FR4 열전도율에 대한 종합 가이드

FR4 회로 기판의 한계

FR4 회로 기판의 한계

• 단열 안정성 제약
• 고주파수에서의 임피던스 불안정성
• 신호 손실 고려사항

FR4 PCB에는 고려해야 할 특정 제한 사항이 있습니다., 특히 특정 애플리케이션이나 환경에서:

• 단열 안정성 제약

FR4의 단점 중 하나는 과도한 전력에 노출될 때 작동 범위가 제한된다는 것입니다., 전압, 또는 열. FR4는 구리층 사이에서 전기 절연체 역할을 하지만, 작동 한계를 초과하면 유전 특성이 저하될 수 있습니다.. 고온이 관련된 시나리오에서, 항공우주 애플리케이션과 같은, FR4 PCB는 절연 성능이 저하될 수 있으므로 이상적인 선택이 아닐 수 있습니다., 잠재적인 전기 전도로 이어지는.

• 고주파수에서의 임피던스 불안정성

FR4의 또 다른 한계는 고주파수 설계에서 안정적인 임피던스를 유지할 수 없다는 것입니다.. 유전 상수 (DK) FR4의 크기는 보드의 길이와 너비에 따라 달라질 수 있습니다., 온도 변화에도 영향을 받을 수 있습니다.. 이러한 변화는 신호 무결성에 영향을 줄 수 있습니다., FR4를 고주파 애플리케이션에 덜 적합하게 만듭니다..

• 신호 손실 고려사항

FR4 PCB는 상대적으로 높은 소산 인자를 가지고 있습니다. (DF), 이는 빈도가 증가함에 따라 증가합니다.. Df가 높을수록 전체 신호 손실이 커집니다.. 고주파수가 아닌 상황에서는 어느 정도의 신호 손실이 허용될 수 있지만, 이는 고주파수 설계에서 중요한 문제가 될 수 있습니다.. 신호 손실이 중요한 애플리케이션에서, 대체 고주파 라미네이트가 FR4보다 더 적합할 수 있습니다..

적합한 FR4 재료 두께 선택 FR4 PCB

인쇄회로기판의 두께는 (PCB) 사소한 요소처럼 보일 수도 있습니다, 전체 보드 기능에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.. 각 개별 디자인에 대한 최적의 두께를 결정할 때 몇 가지 중요한 측면을 신중하게 평가해야 합니다.. 다음은 몇 가지 주요 고려 사항입니다.:

커넥터 호환성:

일부 경우에, 두 개의 PCB를 함께 결합하거나 가장자리 커넥터를 사용하여 일치하는 소켓에 연결해야 합니다.. 하나, 이 커넥터는 제한된 크기로 제공됩니다., 특정 PCB 두께만 수용. 이 호환성을 고려하지 않으면 호환성 문제가 발생할 수 있습니다., 보드 두께를 잠재적인 제한 요소로 만들기, 특히 기존 시스템을 재설계하거나 통합할 때.

구성 요소 요구 사항:

FR4 PCB의 두께는 사용할 수 있는 부품 유형에 영향을 미칠 수 있습니다.. 예를 들어, 스루홀 기술 (THT) 구성 요소에는 다른 구성 요소 유형에 비해 더 얇은 PCB가 필요할 수 있습니다.. 적절한 조립과 기능을 위해서는 PCB 두께와 의도한 구성 요소 간의 호환성을 보장하는 것이 필수적입니다..

공간 제약:

소형 장치에서, 공간은 종종 프리미엄이 됩니다. 그런 경우는, 더 얇은 PCB가 효율적인 솔루션이 될 수 있습니다., 보다 컴팩트한 디자인과 효율적인 공간 활용이 가능합니다.. 하나, 보드가 얇을수록 구조적 무결성이 저하될 수 있으며 내구성에 대한 추가 고려 사항이 필요할 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다..

설계 유연성 및 기계적 안정성:

더 얇은 PCB는 공간 절약 이점을 제공하지만, 두꺼운 보드는 일반적으로 더 큰 기계적 안정성과 설계 유연성을 제공합니다.. 예를 들어, 두꺼운 보드는 V 홈과 같은 기능을 수용할 수 있습니다., 특정 응용 프로그램에 필요할 수 있는. 추가적으로, 두꺼운 보드는 부품 납땜과 같은 조립 공정 중에 뒤틀림이나 굽힘에 덜 민감합니다..

제어된 임피던스:

제어된 임피던스가 필요한 고주파수 또는 고속 애플리케이션용, FR4 소재의 두께가 중요한 역할을 합니다.. 최적화된 두께는 안정적인 유전 상수에 기여합니다. (DK) 유전 상수의 열 계수를 최소화합니다. (TCDK), 이는 제어된 임피던스를 달성하고 신호 무결성을 보장하는 데 필수적입니다..

FR4 PCB: 사용 시기와 사용을 피해야 할 시기

FR-4는 인쇄 회로 기판에 널리 사용되고 비용 효율적인 기판이지만, 특정 속성이나 성능 요구 사항이 중요한 특정 상황에서는 이상적인 선택이 아닐 수 있습니다..

FR4 PCB를 사용하는 경우:

범용 애플리케이션: FR4 PCB는 광범위한 범용 전자 장치에 매우 적합합니다., 가전제품과 같은, 컴퓨터, 통신 장비, 및 산업 제어 시스템, 작동 조건이 극단적이지 않은 경우.
비용에 민감한 프로젝트: FR4 PCB는 비용에 민감한 프로젝트를 위한 경제적인 솔루션을 제공합니다., 특수 또는 고성능 재료가 필요하지 않은 응용 분야에 매력적인 선택이 됩니다.. 적당한 온도 환경: FR4 PCB는 적당한 온도를 견딜 수 있습니다., 일반적으로 최대 130°C (266°F), 작동 온도가 이 범위 내에 있는 응용 분야에 적합합니다..
저주파에서 중간 주파수 애플리케이션: FR4 PCB는 저주파수 및 중간 주파수 애플리케이션에서 우수한 성능을 발휘합니다., 신호 무결성 요구 사항이 엄격하지 않은 경우, 제어된 임피던스는 중요한 요소가 아닙니다..
프로토타이핑 및 개발: 광범위한 가용성과 비용 효율성으로 인해, FR4 PCB는 최종 생산을 위해 보다 특수한 재료로 전환하기 전에 프로토타입 제작 및 개발 목적으로 자주 사용됩니다..

FR4 PCB 사용을 피해야 하는 경우:

고온 환경: FR4 PCB는 고온에 장기간 노출되는 애플리케이션에는 적합하지 않을 수 있습니다., 항공우주 또는 자동차 애플리케이션과 같은, 작동 온도가 재료의 한계를 초과할 수 있는 경우.
고주파수 또는 고속 설계: 정밀한 신호 무결성과 제어된 임피던스가 필요한 고주파수 또는 고속 애플리케이션용, Rogers 또는 Polyimide와 같은 대체 재료가 FR4 PCB보다 더 적합할 수 있습니다..
가혹한 화학 환경: FR4 PCB는 적절한 내화학성을 제공하지만, 공격적인 화학 물질이나 용제에 노출되는 응용 분야에는 최선의 선택이 아닐 수 있습니다., 내화학성이 더 높은 재료가 선호되는 경우.
극심한 기계적 스트레스: 심각한 기계적 응력이 수반되는 응용 분야, 진동이나 충격과 같은, 금속 코어 PCB 또는 특수 라미네이트와 같은 보다 견고한 재료가 FR4 PCB보다 더 적합할 수 있습니다..

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