如何選擇合適的 UL94 等級以確保 PCB 安全可靠

你是否聽過，只要一片 PCB 起火，就可能產生有毒煙霧、毀掉整個產品，甚至讓公司面臨嚴重法律風險？這正是 UL94 等級存在的原因。它是塑膠與聚合物材料中最知名的可燃性分類系統，也是讓印刷電路板盡可能安全的關鍵因素。無論你是在設計簡單的 LED 驅動器，還是複雜的車用控制模組，都不能忽視PCB 基板的耐燃表現。北美、歐洲與亞洲的法規主管機關，通常都會要求產品在上市前符合特定 UL94 耐燃等級。

忽略這項要求，不只會帶來安全風險，也可能影響整個市場准入。接下來，我們將逐步拆解 UL94 等級系統。你將了解每一種分類代表什麼、測試如何進行，以及你的特定應用應該選擇哪一種正確等級。讓我們開始吧。

了解 UL94 等級及其重要性

UL94 標準由 Underwriters Laboratories 發布，會依材料在受控火焰源下的行為進行分類。它提供明確等級，告訴你材料自熄速度有多快，以及是否會產生可能引燃其他材料的燃燒滴落物。對PCB 設計者而言，這個等級直接反映電路板基礎層壓材料的防火安全特性。由於 PCB 會導電，並且在使用過程中產生熱量，因此基板應具備抗燃性，並能在意外發生時限制火焰蔓延。

UL94 等級代表什麼？如何測試？

UL94 測試是一種將樣品暴露於校準本生燈火焰下的測試方法。在垂直燃燒測試（V-0、V-1、V-2）中，會使用 5 個尺寸為 125 mm x 13 mm 的樣品。火焰會施加兩次，每次 10 秒，並記錄以下關鍵量測項目：

• 第一次施焰後的餘焰時間（t1）
• 第二次施焰後的餘焰時間（t2）
• 第二次施焰後的餘輝時間（t3）
• 是否燃燒至固定夾具
• 燃燒滴落物是否引燃位於下方 300 mm 的棉花指示物

在水平燃燒測試（HB 等級）中，樣品會以水平方式放置，火焰施加 30 秒，並量測樣品在 75 mm 距離內的燃燒速率。

常見等級（V-0、V-1、HB）及其代表意義

UL94 系統定義了多種分類等級。以下是 PCB 應用中最相關等級的比較：

V-0 是最高的垂直燃燒等級，也是多數 PCB 應用的預設選擇。材料應在每個樣品 10 秒內自行熄滅，且不得滴落燃燒物。這也是專業製造中所有 FR4 層壓板常見的等級。

V-1 允許單一樣品最多 30 秒的餘焰時間，但不允許燃燒滴落物。V-2 則允許燃燒滴落物，因此不適合多數電子產品。HB（水平燃燒）是最低分類，通常不足以應對受管制市場的要求。

為什麼 UL94 等級對 PCB 安全與性能很重要

電子產品防火安全並不是想像中的問題。大量產品召回事件，都與材料耐燃等級不足有關。PCB 基板是整個組件的骨架，其在火災中的表現會直接影響終端產品安全。

電子產品中的火災風險與法規要求

元件失效、短路與過電流狀況，都可能讓局部溫度超過層壓材料的玻璃化轉變溫度。若基板燃燒後無法自行熄滅，後果可能非常嚴重。全球各地都有要求特定 UL94 等級的法規框架：

• UL／cUL（北美）：多數電子產品取得 UL 認證時，需要使用 V-0 等級基板。
• IEC 62368-1：IT 與影音設備的國際安全標準會引用 UL94 分類。
• EN 45545：歐洲鐵路應用對材料可燃性有嚴格性能要求。
• 車用：功能安全要求會要求關鍵 ECU 採用最高等級的耐燃材料。
• IPC-4101：此基材規格會使用 UL94 的層壓材料分類表。

如果沒有正確的 UL94 等級，你的產品就無法取得受管制市場的認證。這不是建議，而是進入市場的門檻。

對長期可靠度與市場合規的影響

UL94 等級也代表材料品質與一致性。V-0 等級層壓材料會使用經過嚴格控制的阻燃添加劑開發，並成功通過大量第三方測試。這些能抑制火焰蔓延的材料特性，同時也有助於提供迴焊時的熱穩定性、抗分層能力，以及產品生命週期內穩定的介電表現。許多 OEM 的核准供應商清單中，UL94 V-0 是常見要求。如果你的 PCB 無法符合此規格，無論設計品質如何，都可能無法被視為合格供應商。

將 UL94 等級對應到你的 PCB 應用

為消費性、工業與車用應用選擇等級

對消費性電子而言，V-0 幾乎是通用標準。車用產業則要求 V-0，再加上材料能承受 -40°C 至 +125°C 的溫度範圍、振動與濕氣。在這類條件下，需要使用 High-Tg FR4 或聚醯亞胺基板。

在耐燃性、成本與機械特性之間取得平衡

現實中，來自 Shengyi、Kingboard 或 Nanya 等知名製造商的標準 FR4，通常已經能達到 UL94 V-0。防火安全本身並不是高額溢價項目。真正需要考量成本的，是當你需要 V-0 以外的更高性能時。

• High-Tg FR4（170°C+）：成本約增加 10–20%，適合無鉛迴焊與高溫環境。
• 低 Dk／Df 層壓材料：Megtron 6 或 Rogers 等材料具備 V-0，同時能提供更好的訊號完整性。
• 聚醯亞胺軟板：本身具備阻燃特性，但成本約為剛性 FR4 的 3–5 倍。
• 無鹵 FR4：使用磷系阻燃劑取代溴系阻燃劑，在維持 V-0 的同時符合 IEC 61249-2-21。

UL94 合規 PCB 的製造考量

最重要的是，完成後的 PCB 要能維持 UL94 V-0 等級，不能只靠選對層壓材料。阻燃特性必須在整個製造流程中被完整保留下來。

材料選擇與製程控制

整個流程從覆銅板（CCL）選擇開始。決定 UL94 表現的參數包括：

• 阻燃系統：傳統 FR4 採用溴化環氧樹脂；無鹵版本則使用磷系或氮系添加劑。
• 樹脂含量：預浸材層中的樹脂越多，越會影響可燃性與介電特性。
• 厚度：UL94 等級與厚度相關。某種材料在 1.6 mm 厚度下可達 V-0，但在 0.4 mm 厚度下可能只能達到 V-1。
• 玻纖布樣式：1080、2116、7628 等玻纖布樣式會影響機械強度與耐燃性。
• 銅厚：銅可作為散熱體，會影響局部燃燒行為。

壓合製程中過度熱應力、防焊層固化不當，以及濕製程污染，都可能降低成品板的阻燃特性。

專業生產中的測試與認證

層壓材料製造商會針對特定結構取得 UL 認證。接著，PCB 製造商必須在認證參數下生產，例如核准厚度範圍與製程條件。通過 UL 認可的製造商會擁有自己的 UL E-number，代表其工廠已由 Underwriters Laboratories 稽核。這包括定期檢查、材料追溯與樣品測試系統。請務必確認你的 PCB 供應商能提供訂單所使用層壓材料的 UL 認證與材料追溯資料。

JLCPCB 在 UL94 等級 PCB 製造上的專業能力

取得經認證的高性能材料

JLCPCB 提供多種 UL94 V-0 認證材料，涵蓋完整應用範圍。無論你的設計需要標準 FR4、High-Tg FR4，還是特殊層壓材料，都能取得對應選項，並提供完整認證文件與材料追溯能力。

嚴格品質保證與合規支援

JLCPCB 具備進料驗證、製程中控制與最終品質檢查，並以 IPC-A-600 Class 2 為基礎。每批新層壓材料都會檢查其 UL 認證，並管控制程參數，以維持阻燃特性。AOI 與電性測試是標準流程，有助於你更順利完成 UL 或 CE 產品認證。

從原型到量產都能可靠生產

使用 JLCPCB 的一項實務優勢，是可以使用與量產相同的 UL94 V-0 材料進行原型製作。這代表原型板的可燃性特性與量產板相同，你從第一天開始就是以真實材料進行認證準備。PCB 價格低至 $2 美元，生產時間最快可達 1–2 天，讓你能快速迭代，同時不犧牲材料品質。SMT 組裝服務也能在同一平台上簡化從設計到成品製造的流程。

UL94 等級常見問題