さまざまなグレードのエポキシグラスファイバーシートの説明：G10、FR4、G11 & FR5

400V バッテリ パックのコントロール ボックスの場合、エポキシ グラスファイバー シートは単一の材料ではありません。そのグレードによって、40,000 時間の熱サイクルに耐えられるか、最初の 1 か月で故障するかが決まります。

エポキシガラス繊維シートは、エポキシガラスクロスラミネートとも呼ばれ、エポキシ樹脂を含浸させたガラス繊維織布の層を積み重ね、熱と圧力下でプレスすることによって作られます。その結果、リチウム電池パック、電気機器、PCB 固定具、変圧器部品に使用される硬質絶縁ボードが誕生しました。ただし、すべてのシートが同じように機能するわけではありません。 NEMA グレード - G10、FR4、G11、または FR5 - は、樹脂システム、最大連続温度、および難燃性を定義します。

エポキシ グラスファイバー シートのグレードは何で定義されますか?

エポキシ グラスファイバー シートのグレードは、樹脂システム、ガラス転移温度 (Tg)、耐熱クラス、および誘電性能によって定義されます。

G10 や FR4 などの NEMA の指定はブランド用語ではありません。これらは、熱、炎、電圧ストレス下でラミネートがどのように動作するかを指定する標準化された評価です。最も重要な 3 つのパラメータ:

連続使用温度

サーマル クラスは、シートが無期限に実行できる最大温度を設定します。 G10 は 105℃ (クラス A)、FR4 は 135℃ (クラス B)、G11 は 150℃ (クラス F)、FR5 は 170℃ (クラス F) をサポートします。

UL94 可燃性評価

UL94 は、物質が点火後にどのくらい早く消えるかを測定します。 FR4 と FR5 は V-0 定格を備えており、10 秒以内に自己消火することを意味します。 G10 と G11 は HB 定格のみです。

絶縁耐力

これは材料が破壊する電圧です。高電圧絶縁には 10kV/mm を超える値が必要です。樹脂含有量の一貫性が高いほど、シート全体の誘電経路の信頼性が高くなります。

Dongli New Materials では、エポキシ ガラス繊維断熱ボードは、厳密に制御された樹脂含有量と監視されたプレス熱プロファイルで製造されています。これにより、高電圧アプリケーションで電気的破壊経路として機能する可能性のある内部ボイドが減少します。

4つの主要グレードの概要

最も一般的なエポキシ グラスファイバー シートのグレードは G10、FR4、G11、FR5 の 4 つで、それぞれ異なる温度、難燃性、機械的要件に合わせて標準化されています。

エポキシ樹脂ガラス繊維絶縁板 耐アーク性: トラッキングなしで 180 秒 (ASTM D495)、高電圧開閉装置および接触器に指定されています。 製品を見る→

G10 およびその IEC 同等品 EPGC201 は、105℃ の連続使用に耐える汎用グレードです。これらは強力な機械的性能を備えていますが、UL94 HB 定格のみであるため、自己消火動作が必要な用途には制限されます。

FR4 は、電気および電子絶縁用として最も広く指定されているグレードです。 UL94 V-0 規格を取得しており、135℃ でも寸法安定性を保ちます。 FR4 は、PCB 絶縁、バッテリー パック セパレーター、および制御基板取り付けプレートのデフォルトの選択肢です。

G11 は 150℃ の耐熱性、高強度グレードです。優れた曲げ強度を実現し、難燃性よりも耐熱性が重要視される航空宇宙機器や重工業機器に使用されています。

FR5 は、G11 の熱性能と FR4 の難燃性を組み合わせています。 170℃ での連続運転に耐え、トラクション インバーターや高出力エレクトロニクスで仕様化されています。

G10 は低コストの絶縁部品では依然として一般的ですが、V-0 要件により、PCB 治具やバッテリー パック コンポーネントでは主に FR4 が G10 に取って代わりました。 G11 および FR5 は、熱が主な制約となるアプリケーション (通常は航空宇宙、トラクション インバーター、溶接装置など) 用に予約されています。

適切なグレードの選び方

連続動作温度、UL94 可燃性要件、湿気への曝露という 3 つの制約を比較して、エポキシ グラスファイバー シートのグレードを選択してください。

• 連続温度から始めます。電力抵抗器を備えた密閉エンクロージャは、気温が簡単に 110°C に達することがあります。これにより G10 が削除され、FR4 以上が強制されます。
• UL94 要件を確認してください。家庭用電化製品、車両電気システム、および多くの工業規格では V-0 が義務付けられています。 FR4とFR5のみが満たします。
• 湿気への曝露を考慮してください。 FR4 は 24 時間の浸漬後に 0.30% の水を吸収しますが、G10 はほぼ 0.50% を吸収します。湿気の多い植物の床では、吸収率が低くなります。
• 重量加工動作。 FR4 および FR5 チップは G10 よりも摩耗性が高いため、ドリルブッシュの摩耗は約 20% 高くなります。超硬工具を計画します。

品質管理と加工

エポキシ グラスファイバー シートの重要な品質マーカーは、樹脂含有量の一貫性、ボイド含有量、および機械加工後の寸法安定性です。

よく作られたエポキシガラスクロスラミネートは、シート表面全体の樹脂含有量を±2%以内に保ちます。規格外の樹脂分布により、CNC フライス加工後に局所的なホットスポット、不均一な絶縁耐力、および反りが生じます。樹脂と繊維の比率は、層間の接着品質と材料の熱サイクルに耐える能力を直接制御するため、重要です。 エポキシ プリプレグ樹脂と繊維の比率に関するこの技術ガイド プリプレグ形式で同じ制御パラメータをカバーします。

絶縁シートを調達するときは、次の製造管理を確認してください。

• 密度はガラス含有量に応じて 1.85 ～ 2.0 g/cm3 です。
• 高電圧絶縁用の空隙含有量は 0.5% 未満です。微細なエアポケットは絶縁破壊の主な原因です。
• 加工後のエッジ品質。切断端の層間剥離または微小亀裂は、絶縁コンポーネントの一般的な故障モードです。

エポキシ炭素繊維プリプレグ 現在、先進的な複合製品の 70% は、積み重ねて硬化させたプリプレグで作られています。プリプレグは、製造後に保管および準備される半製品です。 製品を見る→

Dongli New Materials は、恒温作業場と 100,000 クラスのクリーンルームを備えた 32,000 平方メートルの施設を運営しています。クリーンルーム環境は、レイアップおよびプレス中のラミネート表面の粒子汚染を防ぐのに役立ちます。

よくある質問

G10とFR4の違いは何ですか?

G10 は UL94 HB 可燃性で 105°C の連続使用に耐える定格があり、FR4 は 135°C をサポートし、UL94 V-0 に適合します。熱ストレスを受ける電気機器の場合は、FR4 がより安全な選択です。

エポキシグラスファイバーシートは屋外で使用できますか?

エポキシラミネートは紫外線に対して安定ではなく、長時間直射日光にさらされると表面が劣化します。屋内で使用するか、耐紫外線保護コーティングを塗布してください。

FR4は何の略ですか?

FR4 は、NEMA システムの難燃性グレード 4 を表します。臭素系難燃剤を添加したエポキシ樹脂を使用しており、PCB ベース絶縁の標準材料です。

アプリケーションに必要なグレードを確認するにはどうすればよいですか?

部品の連続最高気温、UL94 要件、および湿気への曝露の 3 つの数値を比較します。次に、成績表と照合します。材料メーカーは、サンプルの絶縁耐力テストを実行して、選択を確認できます。