FR-4
FR-4（またはFR4）は、ガラス繊維強化エポキシ積層材料のNEMAグレード指定です。FR-4は、耐火性（自己消火性）のエポキシ樹脂バインダーと織り込まれたガラス繊維布で構成された複合材料です。
「FR」は「難燃性」の略語であり、UL94規格のセクション8の垂直燃焼試験に準拠した試験を認定試験機関で実施しない限り、その材料がUL94V-0規格に適合していることを示すものではありません。FR-4という名称は、1968年にNEMAによって制定されました。
FR-4ガラスエポキシは、優れた強度対重量比を有する、広く普及している汎用性の高い高圧熱硬化性プラスチック積層グレードです。吸水性がほぼゼロであるため、FR-4は高い機械的強度を有する電気絶縁体として最も広く使用されています。この材料は、乾燥状態と湿潤状態の両方において、高い機械的特性と電気絶縁性を維持することが知られています。これらの特性と優れた加工特性により、このグレードは幅広い電気・機械用途に有用です。
ガラスエポキシ積層板のグレードは、G-10、G-11、FR-4、FR-5、FR-6です。これらのうち、FR-4は現在最も広く使用されているグレードです。FR-4の前身であるG-10は、FR-4のような自己消火性難燃性を備えていません。そのため、ほとんどの用途でFR-4がG-10に取って代わりました。
FR-4エポキシ樹脂系では、FR-4ガラスエポキシ積層板の難燃性を高めるために、通常、ハロゲンである臭素が使用されます。材料の熱破壊が望ましい特性である用途では、G-10の非難燃性が使用されます。
プロパティ
「FR-4」カテゴリに該当する材料は、NEMA LI 1-1998規格で定義されています。FR-4の代表的な物理的特性と電気的特性は以下のとおりです。LW（縦糸方向、経糸方向）とCW（横糸方向、緯糸方向）という略語は、基板のXY平面（面内）における従来の垂直繊維配向を表します。直交座標系では、縦方向はX軸、横方向はY軸、Z軸は面内方向を指します。以下に示す値は、あるメーカーの材料の例です。メーカーによって異なる場合、通常は値が若干異なります。特定の材料の実際の値は、メーカーのデータシートで確認することが、例えば高周波用途において非常に重要になる場合があります。
| パラメータ | 価値 |
|---|---|
| 比重/密度 | 1.850 g/cm 3 (0.0668 ポンド/立方インチ) |
| 吸水性 | −0.125インチ < 0.10% |
| 気温指数 | 140℃（284℉） |
| 熱伝導率、面内 | 0.29 W/(m·K), [ 1 ] 0.343 W/(m·K) [ 2 ] |
| 面内熱伝導率 | 0.81 W/(m·K), [ 1 ] 1.059 W/(m·K) [ 2 ] |
| ロックウェル硬度 | 110メートルスケール |
| 結合強度 | > 1,000 kg (2,200 ポンド) |
| 曲げ強度（A; 0.125インチ）– LW | > 415 MPa (60,200 psi) |
| 曲げ強度（A; 0.125インチ）– CW | > 345 MPa (50,000 psi) |
| 絶縁破壊（A） | > 50 kV |
| 絶縁破壊（D48/50） | > 50 kV |
| 絶縁強度 | 20MV/m |
| 比誘電率（A） | 4.4 |
| 比誘電率（D24/23） | 4.4 |
| 散逸係数（A） | 0.017 |
| 散逸係数（D24/23） | 0.018 |
| 誘電率（ε r） | 3.9 – 4.7、[ 3 ] 4.4 @ 1 GHz（サプライヤーIsola） [ 4 ] |
| 損失正接（tanδ） | 0.02 – 0.03, [ 3 ] 0.030 @ 1 GHz [ 5 ] [ 4 ] |
| ガラス転移温度 | 変化する可能性があるが、120℃以上である |
| ヤング率 – LW | 3.5 × 10 6 psi (24 GPa) |
| ヤング率 – CW | 3.0 × 10 6 psi (21 GPa) |
| 熱膨張係数 – x軸 | 1.4 × 10−5 K −1 |
| 熱膨張係数 – y軸 | 1.2 × 10−5 K −1 |
| 熱膨張係数 – Z軸 | 7.0 × 10−5 K −1 |
| ポアソン比 – LW | 0.136 |
| ポアソン比 – CW | 0.118 |
| LW音速 | 3602メートル/秒 |
| CW音速 | 3369メートル/秒 |
| LW音響インピーダンス | 6.64 Mレイル |
どこ：
- LW
- 縦方向
- CW
- 横向き
- PF
- 積層面に対して垂直
アプリケーション
FR-4はプリント基板（PCB）の一般的な材料です。通常、FR-4ガラスエポキシ基板の片面または両面に薄い銅箔が積層されています。 [ 6 ]これらは一般に銅張積層板と呼ばれます。銅の厚さまたは銅の重量は異なる場合があり、別途規定されます。
FR-4 は、リレー、スイッチ、スタンドオフ、バスバー、ワッシャー、アークシールド、変圧器、ネジ端子ストリップの構築にも使用されます。
参照
参考文献
- ^ a b Azar, Kaveh; Graebner, John E. (1996). 「プリント配線板の熱伝導率の実験的測定」第12回IEEE半導体熱測定・管理シンポジウム 議事録pp. 169– 182. doi : 10.1109/STHERM.1996.545107 . ISBN 0-7803-3139-7. S2CID 110285100 .
- ^ a b Sarvar, F.; Poole, NJ; Witting, PA (1990). 「PCBガラス繊維ラミネート：熱伝導率測定とシミュレーションへの影響」. Journal of Electronic Materials . 19 (12): 1345– 1350. Bibcode : 1990JEMat..19.1345S . doi : 10.1007/bf02662823 . S2CID 95273262 .
- ^ a b「Stratix GXにおけるプリエンファシスとイコライゼーションの使用」（PDF） ALTERAデータシートAltera Corporation：2003年3月
- ^ a b「HF伝送」（PDF） . Atmel Corporation：2003年7月。
- ^ 「Avago SFP+トランシーバー設計のためのPCBレイアウトガイドライン」（PDF）。Avago Technologies：2005年2月。
- ^ 「回路基板におけるFR4材料」 2024年12月25日. 2025年3月16日閲覧。
さらに読む
- 工業用ラミネート熱硬化性製品.全米電機工業会(NEMA). 2012-02-01 [2011, 1998]. NEMA LI 1-1998 (R2011).
