PCB-FR4

[땡초도사]

FR-4는 PCB(Printed Circuit Board)에서 가장 널리 사용되는 기판 재료 중 하나로, 높은 내열성과 절연 특성을 가지고 있습니다. 다음은 FR-4에 대한 상세한 설명입니다.

FR-4의 구성 및 특징

1. 구성:

   • 에폭시 수지(Epoxy Resin): FR-4는 에폭시 수지로 결합된 유리 섬유 직물로 구성됩니다. 이 에폭시 수지는 열경화성 수지로, 경화 후에 높은 내열성과 기계적 강도를 제공합니다.
   • 유리 섬유(Fiberglass): 유리 섬유 직물은 FR-4에 구조적 강도와 전기적 절연 특성을 제공합니다.

2. 특징:

   • 내열성: FR-4는 높은 온도에서도 우수한 성능을 유지합니다. 일반적인 작업 온도 범위는 -50°C에서 115°C 정도입니다.
   • 전기적 절연성: FR-4는 뛰어난 전기 절연 특성을 가지고 있어 전자 부품 간의 전기적 간섭을 방지합니다.
   • 기계적 강도: 유리 섬유의 특성 덕분에 FR-4는 기계적으로 매우 강하고 견고합니다.
   • 내습성: FR-4는 습기에 강해 다양한 환경 조건에서도 안정적인 성능을 유지합니다.
   • 가공성: FR-4는 드릴링, 라우팅, 인쇄 등 다양한 가공 공정에 적합합니다.

FR-4의 응용 분야

• 소형 전자 기기: 스마트폰, 태블릿, 랩탑 등의 기기에 사용됩니다.
• 가전 제품: TV, 냉장고, 세탁기 등의 가전 제품에 사용됩니다.
• 자동차 전자장치: 자동차의 제어 장치 및 센서 등에 사용됩니다.
• 통신 장비: 라우터, 스위치, 서버 등의 통신 장비에 사용됩니다.
• 산업용 기기: 공장 자동화 장비 및 산업용 제어 장치 등에 사용됩니다.

FR-4의 제조 공정

1. 재료 준비:

   • FR-4 라미네이트 시트는 유리 섬유 직물에 에폭시 수지를 포화시킨 후, 열과 압력을 가해 경화시켜 만듭니다.

2. 레이업(Lay-up):

   • FR-4 라미네이트 시트를 필요한 크기로 절단하고, 여러 층의 라미네이트와 구리 포일을 적층합니다.

3. 압착(Lamination):

   • 열과 압력을 가해 적층된 재료를 압착하여 다층 PCB를 형성합니다.

4. 드릴링(Drilling):

   • CNC 드릴을 사용해 부품이 장착될 구멍을 뚫습니다.

5. 패터닝(Patterning):

   • 포토리소그래피 공정을 통해 회로 패턴을 형성합니다.

6. 에칭(Etching):

   • 불필요한 구리를 제거하여 최종 회로 패턴을 만듭니다.

7. 솔더 마스크 및 실크 스크린(Solder Mask and Silk Screen):

   • 솔더 마스크를 적용하여 회로를 보호하고, 실크 스크린을 사용해 부품 번호 등을 인쇄합니다.

FR-4의 종류

FR-4는 다양한 응용 분야와 요구 사항에 맞춰 여러 변형이 있습니다. 예를 들어, 고주파 신호를 처리하는 PCB는 낮은 유전율과 낮은 손실 탄젠트를 가진 특수 FR-4 소재를 사용할 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 FR-4 변형은 다음과 같습니다:

• 표준 FR-4: 일반적인 전자기기용.
• 고 TG FR-4: 높은 유리 전이 온도(Tg)를 가지며, 고온 환경에서 더 나은 성능을 발휘합니다.
• 저손실 FR-4: 신호 손실을 최소화하도록 설계되어 고주파 응용에 적합합니다.

FR-4는 전기적, 기계적, 환경적 요구 사항을 모두 만족시키는 우수한 재료로, 다양한 전자 제품에서 중요한 역할을 하고 있습니다.