วิธีการเลือกวัสดุสำหรับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) โดยคำนึงถึงต้นทุนและความเชื่อถือได้

วัสดุ โดยปกติหมายถึงวัสดุของแผ่นรอง (substrate) ในกรณีของแผงวงจรพิมพ์ (PCB – Printed Circuit Board) มีบทบาทหลักใน PCB เนื่องจากเป็นตัวรองรับหน้าที่และคุณสมบัติสำคัญของแผงวงจร นอกจากนี้ วัสดุของ PCB ยังทำให้ PCB สามารถตอบสนองต่อข้อกำหนดที่สูงและเฉพาะทางบางประการที่กำหนดโดยผลิตภัณฑ์หรือโครงการที่ PCB จะถูกนำไปใช้งานได้ อีกทั้งยังช่วยลดต้นทุนและเพิ่มความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์เมื่อมีการเลือกใช้วัสดุที่เหมาะสมที่สุด

ปัจจัยที่ต้องพิจารณาในการเลือกวัสดุ PCB

• อุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านแก้ว (Tg)

Tg หมายถึงอุณหภูมิที่วัสดุเปลี่ยนสภาพเป็นสถานะแก้ว โดยทั่วไปค่า Tg มาตรฐานจะสูงกว่า 130℃ ในขณะที่ค่า Tg สูงจะสูงกว่า 170℃ และค่า Tg ปานกลางจะสูงกว่า 150℃

เมื่อพูดถึงวัสดุสำหรับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ควรเลือกวัสดุที่มีค่า Tg สูง ซึ่งควรสูงกว่าช่วงอุณหภูมิการทำงานที่มีกระแสไหลผ่าน

• สัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE)

เมื่ออุณหภูมิของสารเพิ่มสูงขึ้น สารจะเกิดการขยายตัวหรือหดตัว เมื่อกล่าวถึงการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) ในทิศทางแกน X แกน Y และความหนามีความแตกต่างกัน แผ่น PCB จึงมีแนวโน้มที่จะเกิดการบิดเบี้ยว นอกจากนี้ รูชุบโลหะอาจเกิดการแตกร้าวหรือชิ้นส่วนอาจได้รับความเสียหาย ดังนั้น CTE ของวัสดุฐานจึงควรมีค่าต่ำเพียงพอ

• ทนความร้อน

จำเป็นต้องให้แผ่น PCB ทนความร้อนได้ โดยทั่วไปแล้ว PCB ควรมีคุณสมบัติทนความร้อนที่ 250℃/50 วินาที ซึ่งใช้กับวัสดุด้วย

• ความเรียบ

จำเป็นที่ PCB ต้องมีความแบนราบที่ยอดเยี่ยม สำหรับการประกอบ SMT แล้ว PCB จำเป็นต้องมีการโก่งตัวน้อยกว่า 0.0075 มม./มม.

• สมรรถนะทางไฟฟ้า

วงจรความถี่สูงต้องใช้วัสดุแผ่นวงจรพิมพ์ที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกสูงและการสูญเสียไดอิเล็กทริกต่ำ นอกจากนี้ ความต้านทานฉนวน ความทนทานต่อความเป็นฉนวน และความทนทานต่ออาร์กควรสอดคล้องกับข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์

ความสัมพันธ์ระหว่างการเลือกใช้วัสดุแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) กับผลิตภัณฑ์หรืออุตสาหกรรม

วัสดุแผงวงจรพิมพ์การคัดเลือกมีบทบาทชี้ขาดในการส่งเสริมความเชื่อถือได้ของผลิตภัณฑ์ และยังถูกกำหนดโดยลักษณะเฉพาะของอุตสาหกรรมและข้อกำหนดต่าง ๆ

ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้กันทั่วไปมักต้องใช้แผ่นฐานใยแก้วอีพ็อกซี่ FR4 ท้ายที่สุดแล้วผลิตภัณฑ์เหล่านี้ไม่ได้มีข้อกำหนดพิเศษด้านความยืดหยุ่น อุณหภูมิ และความหนาแน่น

สำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีข้อกำหนดสูงขึ้นเกี่ยวกับอุณหภูมิแวดล้อมหรือความยืดหยุ่น จะใช้แผ่นฐานไฟเบอร์กลาสโพลีอิไมด์ สำหรับการใช้งานความถี่สูง ควรใช้แผ่นฐานไฟเบอร์กลาส PTFE สำหรับแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ที่มีข้อกำหนดสูงขึ้นด้านการกระจายความร้อน ควรใช้แผ่นฐานโลหะ

การจำแนกประเภทวัสดุแผ่นรองพื้น PCB

แผ่นลามิเนตเคลือบทองแดง (CCL)มักถูกใช้เป็นวัสดุแผ่นฐานของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) มากที่สุด CCL โดยทั่วไปประกอบด้วยแผ่นฟอยล์ทองแดง เรซิน และวัสดุฐาน และยังครอบคลุมอยู่ในหลายประเภท

• CCL แบบแข็ง

a. แผ่นวงจรพิมพ์ฟีนอลิกแบบกระดาษ

แผ่นลามิเนตฐานกระดาษฟีนอลิก (Paper-based phenolic CCL) มีประวัติยาวนานที่สุด โดยประกอบด้วยคลาสต่าง ๆ เช่น FR2, FR1, XXXPC, XX, XXP, X, XP, XPC เป็นต้น มีจุดเด่นคือมีต้นทุนต่ำมาก จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค เช่น เครื่องเสียงหรือวิดีโอ และส่วนใหญ่ถูกใช้ในแผงวงจรพิมพ์ด้านเดียว (single-side PCBs)

b. แผ่นรองพื้นอีพ็อกซีแบบกระดาษ

แผ่นลามิเนตฐานอีพ็อกซี่แบบกระดาษถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในทีวี คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล เครื่องพิมพ์ เครื่องคิดเลข การสื่อสารโทรคมนาคม และซับสเตรตด้านพลังงาน นอกจากนี้ ยังถูกใช้ในแผ่นวงจรพิมพ์แบบรูทะลุที่ใช้สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคด้วย

c. CCL โพลิเมอร์แบบใช้กระดาษ

CCL โพลิเมอร์แบบใช้กระดาษเป็นฐานมีคุณสมบัติป้องกัน CAF และให้โทนสีคุณภาพสูง จึงถูกนำไปใช้หลัก ๆ ในทีวีสีหรือเครื่องเสียง สินค้านี้ถูกพัฒนาขึ้นในประเทศญี่ปุ่นแต่ต่อมาหยุดการผลิต

d. แผ่นวงจรพิมพ์ลามิเนตอีพ็อกซีกระจกไฟเบอร์

เนื่องจากมีความเชื่อถือได้สูง แผ่นวงจรพิมพ์ฐานอีพ็อกซีกระจกไฟเบอร์ (fiberglass epoxy CCL) จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายใน CPU อุปกรณ์สำนักงานอัตโนมัติ (OA) อุปกรณ์โทรคมนาคม และผลิตภัณฑ์ด้านการแพทย์ นอกจากนี้ ด้วยคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้า ทนความร้อน มีเสถียรภาพเชิงมิติ ทนความชื้น และทนต่อสารเคมี แผ่นวงจรพิมพ์ฐานอีพ็อกซีกระจกไฟเบอร์จึงถูกนำมาใช้เป็นจำนวนมากในแผ่นวงจรพิมพ์สองหน้า (double-sided PCBs) ที่มีรูทะลุ (through holes) ด้วยแนวโน้มความหนาแน่นสูงของแผ่นวงจรพิมพ์ แผ่นวงจรพิมพ์ฐานอีพ็อกซีกระจกไฟเบอร์ยังถูกใช้เป็นวัสดุในแผ่นวงจรพิมพ์หลายชั้น (multiple-layer PCBs) ทั้งเป็นวัสดุแกนกลาง (core material) และแผ่นพรีเพรก (prepreg) เป็นต้น

e. CCL เชิงผสม

เรซินในแผ่นฐานลามิเนตคอมโพสิต (Composite CCL) ส่วนใหญ่เป็นเรซินอีพ็อกซีและเรซินโพลีเอสเตอร์ แผ่นฐานลามิเนตคอมโพสิตถูกใช้งานหลักกับแผงวงจรพิมพ์ด้านเดียวและแผงวงจรพิมพ์แบบรูทะลุ แผ่นฐานลามิเนตคอมโพสิตชนิด CEM-3 ถูกใช้อย่างแพร่หลายในบางอุตสาหกรรมเนื่องจากมีความน่าเชื่อถือ ทนความร้อน ทนความชื้น และมีเสถียรภาพเชิงมิติ นอกจากนี้ แผ่นฐานลามิเนตคอมโพสิตยังเหมาะสมเป็นพิเศษสำหรับการประกอบแบบ SMT บนแผงวงจรพิมพ์ที่มีความบาง

FR4 คืออะไร?

FR4 หมายถึงระดับของวัสดุชนิดหนึ่งที่ทนไฟได้ ซึ่งสามารถดับเองได้โดยอัตโนมัติหลังจากถูกไฟไหม้ ดังนั้น FR4 จึงไม่ใช่ชื่อของวัสดุ แต่เป็นการระบุระดับของวัสดุ

วัสดุ FR4 สามารถแบ่งออกได้เป็นหลายประเภท

FR4 A1 ส่วนใหญ่ใช้กับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ในด้านการทหาร โทรคมนาคม วงจรดิจิทัล เครื่องมืออุตสาหกรรม และยานยนต์ เนื่องจากคุณภาพและประสิทธิภาพที่สูงของมัน

FR4 A2 ใช้ได้กับอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ เนื่องจากคุณสมบัติทั้งหมดของมันสอดคล้องกับความต้องการของอุตสาหกรรมทั่วไป รวมถึงคอมพิวเตอร์ เครื่องมือวัด เครื่องใช้ในบ้าน และผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป นอกจากนี้ยังช่วยลดต้นทุน ซึ่งเป็นหนึ่งในข้อได้เปรียบของมันเมื่อเทียบกับวัสดุประเภทอื่น

FR4 A3 สามารถตอบสนองความต้องการและข้อกำหนดของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป เช่น ของเล่น เครื่องคิดเลข เครื่องเล่นเกม และผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปอื่น ๆ ได้อย่างครบถ้วน ด้วยความสอดคล้องกับฟังก์ชันของผลิตภัณฑ์ FR4 A3 จึงมีราคาที่ต่ำเป็นพิเศษ

สร้างต้นแบบและผลิตแผงวงจรพิมพ์ของคุณกับ PCBCart: ความน่าเชื่อถือสูงขึ้นและต้นทุนต่ำลง

PCBCart จัดหาแผ่นวงจรพิมพ์ต้นแบบแบบเร่งด่วน (Quickturn Prototype PCBs) และแผ่นวงจรพิมพ์มาตรฐานคุณภาพสูง (Standard PCBs) โดยอาศัยสมดุลที่ยอดเยี่ยมระหว่าง “ความเชื่อถือได้” และ “ต้นทุน” สำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ ด้วยประสบการณ์การดำเนินงานยาวนานกว่าสองทศวรรษ PCBCart เข้าใจความต้องการและความคาดหวังของคุณต่อผลตอบแทนจากการลงทุน (ROI) อย่างถ่องแท้ โซลูชันระดับมืออาชีพและการตอบสนองที่รวดเร็วของเราช่วยให้คุณก้าวสู่ประสิทธิภาพสูงและอัตราผลผลิตที่สูง

ป.ล. ลูกค้าใหม่สามารถประหยัดได้มากขึ้น!

รับแผงวงจรพิมพ์คุณภาพสูงในราคาประหยัดได้ทันที