G10/FR4エポキシ樹脂とは

ただし、これは連続フィラメントのガラスクロスとエポキシ樹脂バインダーで構成されるガラス繊維強化エポキシ樹脂であり、通常は淡黄色から薄緑色をしています。

ご存知のとおり、エポキシ樹脂はエレクトロニクス産業で最も広く使用されているプラ​​スチックの 1 つです。その主な理由は、その吸水率が事実上ゼロであり、優れた絶縁体であるためです。

リニアモーターの関連で前述したように、これはモーターコイルの基板として使用するのに適した電気グレードの材料です。

エポキシ樹脂は、電気絶縁特性に加えて、優れた寸法安定性 (収縮率は通常 1% 未満) と優れた接着特性も備えています。

G10 は、乾燥条件と湿潤条件の両方で優れた耐薬品性、難燃性、および電気特性を示します。また、最大 130°C の温度でも高い曲げ強度、衝撃強度、機械強度、接着強度を維持します。

したがって、プリント基板 (PCB) 用途だけでなく、構造、電子、電気用途にも非常に適しています。最新の回路基板のほとんどはエポキシ/ガラスファイバーで作られており、拡張温度範囲に対応する G10/FR4 や G11/FR5 などの材料が含まれています。

G10 と FR4 の主な違いは、FR4 が G10 の難燃グレードであることです。したがって、G10 が必要な場合には FR4 を安全に G10 に置き換えることができますが、FR4 が必要な場合には G10 を FR4 に置き換えることはできません。

G10 の特長の概要: 高強度、優れた寸法安定性、優れた電気絶縁性を備えています。

G10 の用途には、機器コンポーネントのガスケット、保護カバー、消弧室、制御パネル、構造ブラケットなどがあります。また、電気モーター、発電機、ブッシュ、その他のコンポーネントの熱絶縁および電気絶縁も行います。

G10 は、航空宇宙、重機、自動車産業でも広く使用されています。用途には、フレーム、ブレーキ システム、断熱材、ロケット エンジンのケーシングなどがあります。

G11/FR5

G10 と同様に、G11 は、エポキシ樹脂バインダーを含浸させた連続フィラメントのガラスクロスからなる熱硬化性工業用ガラス繊維複合材です。通常、黄緑色から琥珀色までの自然な色で識別できます。

G11 は G10/FR-4 に似ていますが、より高い動作温度と優れた高温機械的特性を備えており、その結果、より優れた絶縁性能が得られます。

G11 は、メーカー間の製品の一貫性を確保するために全米電気製造業者協会 (NEMA) によって指定された複合材料でもあります。

FR4 が G10 の難燃グレードであるのと同様に、FR5 は G11 の難燃グレードです。したがって、FR5 が指定されている場合、G11 は使用できません。

FR4 および FR5 は臭素化エポキシ樹脂です (臭素は難燃剤です)。これらは過熱やアーク放電によって引き起こされる潜在的な火災の危険を防ぐために開発されており、どちらも主にプリント基板で使用されています。

エポキシ基板をパネルに使用するための包括的なガイド)

エポキシ基板は本質的に、エポキシ樹脂とガラス繊維布を積層し、プレスして製造されるシートです。

。一般的なグレードには、3240、FR-4、G10、G11などが含まれます。グレードによって耐熱性、難燃性、機械的特性が大きく異なり、それぞれが特定の用途に適しています。次のセクションでは、一般的な電気機器からハイエンドの精密エンジニアリングに至るまでのアプリケーションをカバーする、業界分野ごとに分類された概要を示します。

I. エレクトロニクスおよび電気工学: エポキシ基板の中核市場

エポキシ基板の主な応用分野はエレクトロニクスおよび電気工学であり、主な要件は絶縁性、難燃性、耐熱性です。特定のアプリケーションシナリオでは、ボード仕様を正確に区別する必要があります。

1. PCB基板

これは FR-4 エポキシ基板の中心的な用途です。事実上すべての商用および産業用回路基板は基板として FR-4 を使用しています。 FR-4 は 130°C の耐熱性、UL94 V0 の難燃性評価、高い絶縁耐力、および優れた寸法安定性を備えています。高密度な回路配置と耐老化性の要求を満たしており、携帯電話、コンピュータ、家電製品、通信機器の回路基板に不可欠です。注: ハイエンドの軍事および航空宇宙アプリケーションでは、極限環境に適合するよう、最大 180°C の高い耐熱性を備えた G11 エポキシ ボードが選択されます。

2. 電気機器用絶縁部品：各種スイッチ、トランス、コンタクタ、インバータ

これらの用途では、エポキシ基板は、絶縁パーティション、絶縁ワッシャー、絶縁ブラケットなどの部品に加工されることがよくあります。たとえば、周波数変換器内の高電圧絶縁隔壁には、高い機械的強度と優れた耐電圧性 (絶縁耐力 ≥20kV/mm) を備えた 3240 エポキシ基板を使用する必要があり、高電圧コンポーネントを効果的に絶縁し、漏電や短絡を防止します。一方、標準の低電圧スイッチでは、よりコスト効率の高い G10 エポキシ ボードを利用できます。

3. モーターと発電機のコンポーネント: モーターのステーターとローターの絶縁スロット ウェッジとエンド プレートは、エポキシ基板から製造されることがよくあります。このような用途では、絶縁性と耐摩耗性の両方を考慮する必要があります。通常は、G10 または FR-4 エポキシ ボードが選択されます。特定の高温モーター (産業用非同期モーターなど) では、高温での長時間の動作による基板の劣化や亀裂を防ぐために、G11 エポキシ基板が選択されます。

II.産業機械分野：耐摩耗性・耐圧性構造部品

産業機械用途では、エポキシ基板は絶縁特性だけでなく、機械的強度、耐摩耗性、耐薬品性でも評価されており、金属部品の優れた代替品となっています。

1. 構造支持および絶縁コンポーネント: 工作機械や自動化機器では、エポキシ基板をガイド レール スペーサー、スライダー、仕切り板などのコンポーネントに機械加工できます。これらのコンポーネントは、金属部品を隔離して摩耗を軽減するだけでなく、その圧縮強度を利用して特定の荷重に耐えます。たとえば、3240 エポキシ基板は、硬度が高く、変形しにくく、装置動作中の振動を吸収できるため、工作機械のガイド レールの緩衝スペーサーとして使用するのに最適です。

2. 化学装置用の耐食性コンポーネント: 特定の化学作業場の腐食環境では、耐食性の隔壁、作業台の天板、バルブのガスケットの製造において、金属の代わりにエポキシ基板が使用されます。作業場の絶縁および安全要件を満たしながら、酸性またはアルカリ性媒体による浸食を防ぐために、ハロゲンフリーで耐薬品性のエポキシ基板 (改良 FR-4 など) を選択する必要があります。

3. 成形補助コンポーネント: 射出成形金型やスタンピング金型では、エポキシ基板が位置決めブロック、シム、絶縁テンプレートに機械加工されることがよくあります。これらのコンポーネントは、金型とワークピース間の導電性と摩耗を防止しながら、ワークピースの正確な位置決めを可能にするため、精密金型の補助位置決め要件に特に適しています。

Ⅲ．新エネルギー分野：耐候性・高耐圧性が求められる主要部品

新エネルギー分野（太陽光発電、風力発電、エネルギー貯蔵）では、エポキシ基板の耐候性や高耐電圧に対する要求が非常に高く、近年のエポキシ基板の需要拡大を牽引する中核分野となっています。

1. 太陽光発電設備部品：太陽光発電インバータ

コンバイナボックス内の高圧絶縁隔壁および端子台スペーサは、耐候性、難燃性に優れたFR-4エポキシ基板を使用する必要があります。これらの材料は、長期間の動作で劣化することなく、高温多湿の屋外環境に耐えることができるため、太陽光発電システムの絶縁の安全性が確保されます。一部の洋上太陽光発電プロジェクトでは、塩水噴霧腐食に対する耐性を高めるために、防水性のある変性エポキシ基板を選択しています。

2. 風力発電設備部品：風力タービン

ナセル内では、絶縁サポートコンポーネントとケーブルトレイパーティションの製造にエポキシボードが使用されています。これらは高地の低温や激しい振動に耐える必要があるため、通常は G11 エポキシ ボードが選択されます。これらは優れた耐熱性と耐老化性を備えており、風力発電設備の耐用年数 20 年以上の要件を満たしています。

3. エネルギー貯蔵装置コンポーネント: エネルギー貯蔵バッテリーパック

エネルギー貯蔵インバーターの絶縁セパレーターおよび高電圧コンポーネントアイソレーターには、難燃性 FR-4 または G10 エポキシ基板が選択されます。これらの材料は、バッテリーモジュールを隔離して短絡を防ぐだけでなく、エネルギー貯蔵装置の充電および放電中の温度変動にも耐え、それによってエネルギー貯蔵システムの安全性を確保します。

IV.建設・警備分野：断熱性・難燃性を備えた機能性材料

建築およびセキュリティ用途では、エポキシ基板は主に断熱性、難燃性、耐湿性を提供する役割を果たし、専門分野での機能的な取り付けや安全保護のために頻繁に使用されます。

1. 建築における電気絶縁：高層ビル、病院、データセンター

電気安全要件が厳しいその他の現場では、エポキシ基板を電線やケーブル用の絶縁スリーブ、配電ボックス用の仕切りパネル、床絶縁マットなどに加工できます。特にデータセンターでは、FR-4 エポキシ基板は高密度電気機器の絶縁ニーズを満たし、その難燃特性により電気火災を効果的に防止します。

2. セキュリティ機器コンポーネント: エポキシ基板は、セキュリティ監視機器用のブラケット、絶縁エンクロージャ、防爆機器用の絶縁コンポーネントの製造によく使用されます。絶縁特性と耐衝撃性により、複雑な環境でもセキュリティ機器の安定した動作を保証します。特定の防爆シナリオでは、防爆安全基準に準拠するために、より高い難燃性評価を持つエポキシ基板が選択されます。

V. その他の専門分野: ハイエンドのカスタマイズされたアプリケーション

エポキシ基板は、上記の従来の分野に加え、基板性能や加工精度において非常に高い基準が要求される航空宇宙機器や医療機器などのハイエンド分野のカスタム用途にも使用されています。

• 航空宇宙分野: 航空機や衛星の電気システムの絶縁コンポーネントに使用されます。これらの用途では、極限の宇宙環境の要求を満たすために、耐熱性、軽量性、耐放射線性を備えた改質エポキシ基板 (炭素繊維複合エポキシ基板など) が必要です。このようなエポキシ基板は通常、カスタマイズされた生産を必要とし、メーカーの技術的能力に厳しい要求を課します。 www.xiongyihua.com

• 医療機器分野: 特定の医療機器 (MRI 装置や手術機器など) の絶縁コンポーネントには、高精度と動作安定性に対する機器の要件を満たしながら、医療環境や人間の健康への悪影響を回避するため、良好な生体適合性を備えたハロゲンフリーで環境に優しいエポキシ基板が必要です。

適切なボードを選択するための重要なヒント (落とし穴を回避する方法)

多くの人は間違ったタイプのエポキシ ボードを選択しますが、これは基本的にそのモデルが意図したアプリケーションと一致しないためです。長年の経験に基づいて、次の 3 つの選択原則を示します。

1. 温度に基づいてモデルを選択します。標準アプリケーション (≤130°C) の場合は、FR-4 または 3240 を選択します。高温用途 (130 ～ 180°C) の場合は、G11 を選択します。低温用途には、G10 (優れた靭性を提供) を選択してください。

2. 性能の優先順位に基づいて選択します。断熱性と難燃性では FR-4 を優先します。機械的強度は 3240。耐候性と耐老化性には G11 が使用されます。

3. 特殊な用途向けに事前にカスタマイズ: 化学処理、海洋、医療などの分野の場合は、耐食性、環境コンプライアンス、生体適合性の要件を明確に指定して、製造業者に連絡して改質エポキシ基板をカスタマイズします。