PCB 블로그 - FR4 개전 강도

일반적인 fr4 개전 강도 값 범위는 800v/mil에서 1500v/mil입니다.표준 AC 전원 주파수의 짧은 고압 펄스에 PCB 재료를 넣어 전기 강도를 결정합니다.

FR4 재료는 전기 절연 성능에 도움이 되는 높은 개전 강도를 가지고 있습니다.Fr4의 개전 강도는 유리 섬유 짜임 방법, 수지 및 두께에 따라 45-70kV/mm이며, 이는 안전성을 유지하기 위해 일정한 보호 조치가 필요하다는 것을 의미합니다.열팽창계수는 일반적으로 ppm/°C로 표시되는 온도 변화에 따른 재료의 길이 변화를 말한다. FR4의 유전체 상수(Dk)는 3.8~4.8MHz 범위에서 변화한다.

FR4는 전기적, 기계적 성능이 우수한 강화 에폭시 층 압력 재료로 일반적으로 사용되는 유리 섬유입니다.전자 분야에서 FR4의 개전 상수는 중요한 성능 매개변수입니다.

FR4의 개전 상수는 일반적으로 4에서 6 사이이며 이는 상대적으로 높은 값 범위입니다.따라서 FR4는 전자 회로 설계에서 중요한 역할을 합니다.첫째, FR4의 높은 개전 상수는 회로의 다른 신호선을 효과적으로 격리하고 신호 간의 간섭을 피할 수 있습니다.둘째, 고매체 상수는 콘덴서의 커패시터 값을 증가시켜 회로의 성능을 향상시킬 수 있다.

개전 강도와 개전 상수의 관계

1. 개념

a: 개전 강도는 재료가 개전 격침이 발생하지 않은 상황에서 고압을 견디는 능력을 측정하는 것이다.시료를 전극 사이에 놓고 일련의 절차를 통해 가해진 전압을 높여 개전 격침이 발생할 때까지 개전 강도를 측정한다.

b: 절연체의 저장 전력 성능을 측정하는 데 사용되는 유전체 상수. 절연재료를 매체로 사용하는 두 금속판 사이의 용량과 공기를 매체 또는 진공으로 사용하는 두 동일한 금속판 사이의 용량의 비율입니다.개전 상수는 전매의 극화 정도, 즉 전하를 결합하는 능력을 나타낸다.개전 상수가 클수록 전하를 속박하는 능력이 강해진다.

2. 온도가 개전 상수에 미치는 영향

온도는 분자 간의 상호 작용에 영향을 미치기 때문에 물질의 성질에도 큰 영향을 미칩니다.일반적으로 온도가 높아짐에 따라 분자간의 상호작용이 약화되여 극화저하와 개전상수가 낮아진다.그러나 온도가 높아지면 분자 운동이 심해져 외부 전장의 작용으로 쉽게 뚫리고 개전 강도도 그만큼 낮아진다.

3. 연락처

개전 강도는 재료가 전장에서 감당할 수 있는 최대 전장 강도를 말한다.만약 전장의 강도가 재료의 개전 강도를 초과하면 재료는 전기 충격을 겪게 될 것이다.개전 상수가 클수록 전기장에 대한 재료의 저항력이 강해지는데, 이는 재료의 개전 강도가 더 높다는 것을 의미한다.

개전 상수는 재료가 전장에 대한 응답 능력을 묘사하고 전장이 재료에서 전파되는 속도를 반영하는 물리량이다.개전 상수가 높을수록 재료에서 전장이 전파되는 속도가 느려진다.

FR4 개전 상수와 주파수의 관계

FR4 소재의 개전 상수는 고주파에서 낮게 떨어지며, 일반적으로 5GHz 이상 신호 주파수의 일반값 4.7에서 4.0에 가깝게 떨어지는데, 이 변화는 PCB 설계에 매우 중요하다.이런 변화를 색산이라고 하는데 부동한 주파수분량을 가진 신호가 부동한 속도로 PCB를 통해 정확하게 전파되여 최종적으로 신호가 왜곡될수 있다.

신호 전파 속도

개전 상수가 주파수에 따라 변화할 때 신호의 위상 속도와 그룹 속도는 영향을 받는다.상속도는 개전 상수의 제곱근과 반비례하는데, 이는 개전 상수가 줄어들면 신호 전파를 가속화한다는 것을 의미한다.그러나 신호가 수신단에 도달할 때 이러한 불일치한 전파 속도는 신호의 서로 다른 주파수 분량 간의 위상 차이를 초래하여 최종적으로 신호의 완전성을 왜곡하고 퇴화시킬 수 있다.

신호 손실 증가

고주파에서는 FR4 재료의 손실 인자(Df)가 크게 증가합니다.이는 신호를 전송하는 과정에서 개전 손실로 인해 신호의 강도가 점차 낮아져 신호가 왜곡될 수 있다는 것을 의미한다.이런 손실은 고속 디지털 신호 전송에서 특히 현저하다. 왜냐하면 주파수가 높을수록 신호의 감쇠가 커지기 때문이다.

결론적으로, 고주파에서 FR4 재료의 개전 상수 변화는 다음과 같은 결과를 초래할 수 있습니다.

신호 왜곡: 서로 다른 주파수 분량의 전파 속도가 일치하지 않기 때문에 시연 확장을 촉발하여 신호 파형이 왜곡될 수 있습니다.

신호 감쇠: 손실 인자의 증가는 신호가 전송 과정에서 신속하게 퇴화되어 신호의 강도와 신뢰성에 영향을 줄 수 있다.

재료 선택 정책: 고주파 회로를 설계할 때 신호 무결성을 유지하기 위해 세라믹 또는 PTFE와 같은 낮은 수의 개전 상수를 사용하는 것을 고려할 수 있습니다.

FR4 개전 강도는 절연체로서의 재료의 전기 강도를 측정하는 지표로, 개전 강도가 높을수록 절연체로서의 품질이 좋다.전장 강도가 재료의 개전 강도를 초과하면 재료가 전기 충격을 받거나 뚫려 전류가 갑자기 증가하고 전기 고장을 일으킬 수 있다.