プリント回路基板用FR-4ガイド

FR-4（またはFR4）の特性と特徴により、非常に汎用性が高く、コストも手頃です。そのため、プリント回路基板の製造において広く使用されています。そのため、当ブログでもFR4に関する記事を掲載しています。

この記事では、以下の点について詳しく説明します。

FR4の特性と材料

FR4 は、ガラス繊維強化エポキシ樹脂積層板に対して NEMA (全米電機メーカー協会) によって定義された規格です。

FRは「難燃性」の略で、その材料がプラスチック材料の難燃性に関するUL94V-0規格に準拠していることを示します。94V-0コードはすべてのFR-4 PCBに表示されています。このコードは、材料が燃焼した際に、火の伝播が抑制され、速やかに消火することを保証します。

ガラス転移温度（TG）は、製造方法と使用される樹脂によって異なりますが、高TG（HiTG）の場合で115℃から200℃程度です。標準的なFR-4 PCBは、2層の薄い銅箔層の間にFR-4層が挟まれた構造になっています。

FR-4は、耐火性を持つハロゲン元素である臭素を使用しています。FR-4は、ほとんどの用途において、耐火性が劣る別の複合材料であるG-10に取って代わりました。

FR4は優れた比抵抗と軽量という利点があります。吸水性がなく、高い機械的強度を維持し、乾燥した環境でも湿気の多い環境でも優れた絶縁性を発揮します。

標準FR4：その名の通り、耐熱性が140℃～150℃程度の標準的なFR-4です。

高TG FR4このタイプの FR-4 はガラス転移温度 (TG) が 180°C 程度と高くなります。

高CTI FR4: 比較トラッキング指数は 600 ボルト以上です。

銅箔なしのFR4: 断熱板やボード支持材に最適です。

これらのさまざまな材料の特性については、この記事の後半で詳しく説明します。

コンポーネントとの互換性FR-4は様々な種類のプリント回路基板の製造に使用されていますが、その厚さは使用する部品の種類に影響を与えます。例えば、THT部品は他の部品とは異なり、薄いPCBが必要です。

省スペースPCB設計において、特にUSBコネクタやBluetoothアクセサリなどの省スペース化は不可欠です。省スペース化が不可欠な構成では、最も薄い基板が使用されます。

デザインと柔軟性多くのメーカーは薄い基板よりも厚い基板を好みます。FR-4を使用する場合、基板が薄すぎると基板寸法を大きくすると破損するリスクがあります。一方、厚い基板は柔軟性が高く、V溝の作成が容易になります。

PCBの使用環境を考慮する必要があります。医療分野の電子制御ユニットでは、薄型PCBがストレス軽減に役立ちます。薄すぎる、つまり柔軟性が高すぎる基板は、熱の影響を受けやすく、部品のはんだ付け工程で曲がったり、望ましくない角度になったりする可能性があります。

インピーダンス制御基板の厚さは、誘電体（この場合はFR-4）の厚さを意味し、これがインピーダンス制御を容易にします。インピーダンスが重要な要素である場合、基板の厚さは考慮すべき決定基準となります。

接続: プリント回路に使用されるコネクタの種類によって、FR-4 の厚さも決まります。

FR4 はコストが手頃なので、少量の PCB の製造や電子プロトタイプ作成の標準的な選択肢となります。

しかし、FR4は高周波プリント回路には適していません。同様に、部品の組み込みが容易ではなく、フレキシブル基板にはあまり適さない製品にPCBを組み込む場合は、ポリイミド/ポリアミドなどの別の材料を検討する必要があります。

FR4 SHENGYI ファミリー S1000H
厚さ0.2～3.2mm。
FR4 VENTECファミリー VT 481
厚さ0.2～3.2mm。
FR4 盛宜ファミリー S1000-2
厚さ0.6～3.2mm。
FR4 VENTECファミリー VT 47
厚さ0.6～3.2mm。
FR4 盛宜ファミリー S1600
標準厚さ1.6mm。
FR4 VENTECファミリー VT 42C
標準厚さ1.6mm。
この材料は銅を含まないエポキシガラスで、絶縁板、テンプレート、ボードサポートなどに使用するために設計されています。これらは、Gerber タイプの機械図面または DXF ファイルを使用して製造されます。
厚さ0.3～5mm。