แผ่นวงจรพิมพ์เคลือบทองแดง (แผ่นลามิเนตเคลือบทองแดง): คืออะไร ประเภทต่างๆ และวิธีการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์จากแผ่นวงจรพิมพ์เหล่านี้

แผ่นวงจรพิมพ์แบบแข็งเคลือบทองแดง หรือแผ่นลามิเนตเคลือบทองแดง (CCL) คือวัตถุดิบเริ่มต้นของแผ่นวงจรพิมพ์แบบแข็งทุกแผ่น: แผ่นวัสดุฉนวนที่มีแผ่นฟอยล์ทองแดงติดอยู่ด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้งสองด้าน เมื่อกัดเอาทองแดงส่วนที่ไม่ต้องการออกไป สิ่งที่เหลืออยู่ก็คือวงจรของคุณ การทำความเข้าใจ CCL — เกรด น้ำหนักทองแดง และวิธีการผลิตเป็นแผ่นวงจรพิมพ์สำเร็จรูป — คือการเข้าใจว่าแผ่นวงจรพิมพ์คืออะไร คู่มือนี้จะอธิบายเกี่ยวกับแผ่นลามิเนตเคลือบทองแดง ประเภทต่างๆ วิธีการระบุน้ำหนักทองแดง และวิธีที่ Highleap Electronics เปลี่ยน CCL ให้เป็นแผ่นวงจรพิมพ์สำเร็จรูป

1. แผ่นวงจรพิมพ์เคลือบทองแดง (CCL) คืออะไร?

แผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ที่ทำจากทองแดงเคลือบนั้นเป็นวัสดุพื้นฐาน ประกอบด้วยแผ่นรองพื้นฉนวน ซึ่งโดยทั่วไปคืออีพ็อกซีเสริมใยแก้ว และมีแผ่นฟอยล์ทองแดงบางๆ เคลือบอยู่บนพื้นผิวด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้งสองด้าน มันเป็นแผ่นเปล่าเริ่มต้นที่ใช้ในการสร้างวงจร ทองแดงทำหน้าที่เป็นตัวนำ และแผ่นรองพื้นทำหน้าที่เป็นฉนวนที่ยึดทุกอย่างไว้ ก่อนที่จะมีการวางลายวงจรใดๆ แผ่นวงจรพิมพ์นี้ก็เป็นเพียงแผ่นทองแดงที่เคลือบอยู่เต็มแผ่นเท่านั้น

แผ่นลามิเนตถูกสร้างขึ้นโดยการกดแผ่นฟอยล์ทองแดงลงบนพื้นผิวเรซินและวัสดุเสริมแรงที่แข็งตัวแล้ว (หรือกำลังแข็งตัว) ภายใต้ความร้อนและแรงดัน ทำให้เกิดการยึดติดกันเป็นแผ่นแข็ง ความหนาของทองแดง ชนิดของพื้นผิว และความหนาของพื้นผิว ล้วนถูกเลือกให้เหมาะสมกับความต้องการของแผงวงจร นี่คือวัสดุลามิเนตพื้นฐานของแผงวงจรพิมพ์ (PCB)และวิธีการสร้าง — ฟอยล์ เรซิน และวัสดุเสริมแรง — ได้รับการอธิบายอย่างละเอียดในหัวข้อการสร้างแผ่นลามิเนต PCBนี้

2. ประเภทของแผ่นลามิเนตหุ้มทองแดง: FR-4, CEM, แกนโลหะ และอื่นๆ

แผ่นลามิเนตเคลือบทองแดงมีหลายประเภท โดยแบ่งตามวัสดุพื้นฐาน ได้แก่ FR-4 (อีพ็อกซีเสริมใยแก้ว ซึ่งเป็นมาตรฐาน), เกรด CEM (อีพ็อกซีคอมโพสิต), แผ่นลามิเนตความถี่สูง (PTFE และเสริมด้วยเซรามิก) และแบบแกนโลหะ (แผ่นฟอยล์ทองแดงหุ้มบนฐานอะลูมิเนียมหรือทองแดง) วัสดุพื้นฐานเป็นตัวกำหนดพฤติกรรมทางไฟฟ้า ความร้อน และกลไกของแผ่นวงจร ดังนั้นประเภทของแผ่นลามิเนตเคลือบทองแดงจึงขึ้นอยู่กับการใช้งาน:

FR-4 ครอบคลุมการใช้งานส่วนใหญ่ ในขณะที่วัสดุอื่นๆ จะถูกเลือกใช้เมื่อต้องการข้อดีเฉพาะด้าน เช่น อุณหภูมิสูงขึ้น การสูญเสียคลื่นวิทยุต่ำ หรือการนำความร้อนที่ดี ตัวอย่างเช่น CCL แกนโลหะใช้เป็นวัสดุรองรับแผงวงจร LED และแผงวงจรจ่ายไฟผ่านแผงวงจรพิมพ์ที่มีพื้นผิวเป็นอะลูมิเนียมในขณะที่การออกแบบ RF จะใช้เกรดความถี่สูง การเลือกใช้วัสดุใดวัสดุหนึ่งจึงเป็นการ ตัดสินใจเกี่ยว กับวัสดุของแผงวงจรพิมพ์ซึ่งเป็นตัวกำหนดรูปร่างของแผงวงจรทั้งหมด

3. น้ำหนักทองแดงใน CCL: 1 ออนซ์, 2 ออนซ์ และความหมายของแต่ละหน่วย

น้ำหนักทองแดงหมายถึงความหนาของแผ่นฟอยล์ทองแดงบนแผ่นลามิเนต โดยระบุเป็นออนซ์ต่อตารางฟุต — ทองแดง 1 ออนซ์มีความหนาประมาณ 35 ไมครอน ทองแดง 2 ออนซ์มีความหนาประมาณ 70 ไมครอน นี่เป็นธรรมเนียมเก่าแก่ แต่หลักการสำคัญนั้นง่ายมาก: น้ำหนักทองแดงที่มากขึ้นหมายถึงทองแดงที่หนาขึ้น ซึ่งนำกระแสไฟฟ้าได้มากขึ้นและระบายความร้อนได้มากขึ้น แต่แลกมาด้วยการกัดลายละเอียดที่ยากขึ้น น้ำหนักที่ใช้กันทั่วไป:

• ออนซ์ 0.5 (~17.5 µm) — ใช้สำหรับชั้นในและงานเส้นละเอียด
• ออนซ์ 1 (~35 µm) — ขนาดมาตรฐานสำหรับชั้นนอกสุดทั่วไป
• ออนซ์ 2 (~70 µm) — สำหรับแผงวงจรที่มีกระแสไฟและกำลังไฟสูง
• 3 ออนซ์ขึ้นไป (~105 µm+) — ทองแดงหนาสำหรับงานออกแบบที่ต้องการกระแสไฟฟ้าสูงและระบายความร้อนได้ดี

การเลือกใช้ทองแดงเป็นเรื่องของการแลกเปลี่ยน: ทองแดงที่หนากว่าสามารถนำกระแสไฟฟ้าได้มากกว่าในความกว้างที่กำหนด แต่จะยากต่อการกัดเซาะเป็นลายวงจรที่ละเอียดมาก ดังนั้นแผงวงจรที่ใช้กระแสไฟฟ้าสูงและแผงวงจรสัญญาณจึงมักใช้ทองแดงที่มีน้ำหนักต่างกัน นี่คือหลักการเดียวกันกับที่ใช้ในการกำหนดความสามารถในการนำกระแสไฟฟ้าและการออกแบบโดยใช้ทองแดงหนา และมีการระบุควบคู่ไปกับชนิดของแผ่นลามิเนต สำหรับแผงวงจรที่ใช้กระแสไฟฟ้าสูง แผ่นลามิเนตที่มีความหนากว่าเป็นพื้นฐานของการสร้างแผงวงจรที่มีความสามารถในการระบายความร้อนได้ดี

4. วิธีการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) จากแผ่นลามิเนตเคลือบทองแดง

แผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ผลิตจากแผ่นลามิเนตเคลือบทองแดง โดยการสร้างภาพวงจรลงบนทองแดง จากนั้นกัดเอาทองแดงส่วนที่ไม่ต้องการออกเพื่อให้เหลือเพียงลายวงจร แล้วจึงเจาะรู ชุบโลหะ ปิดบังรอยบัดกรี และเคลือบผิว แผ่นลามิเนตเคลือบทองแดงเปรียบเสมือนผืนผ้าใบ และการผลิตคือกระบวนการกัดเซาะที่เผยให้เห็นวงจร ลำดับขั้นตอนหลักมีดังนี้:

• ลองนึกภาพลวดลายนั้นดู มีการเคลือบสารกันซึมและสร้างลวดลาย (ส่วนใหญ่ใช้วิธีการสร้างภาพด้วยแสง) เพื่อป้องกันทองแดงที่จะกลายเป็นลายวงจร
• กัดกรด ทองแดงที่เปิดโล่งและไม่มีการป้องกันจะถูกกัดกร่อนด้วยสารเคมีออกไป เหลือไว้เพียงร่องรอยวงจรบนพื้นผิว
• เจาะและแผ่นโลหะ มีการเจาะรูและเคลือบแผ่นโลหะเพื่อเชื่อมต่อชั้นต่างๆ เข้าด้วยกัน เพื่อสร้างส่วนเชื่อมต่อระหว่างกัน
• เสร็จสิ้น มีการเพิ่มสารเคลือบป้องกันการบัดกรี การพิมพ์สกรีน และการเคลือบผิว เพื่อปกป้องทองแดงและเตรียมพร้อมสำหรับการประกอบ

สำหรับแผ่นวงจรพิมพ์หลายชั้น จะมีการนำแกนทองแดงเคลือบที่กัดกรดแล้วหลายชั้นและชั้นพรีเพรกมาประกบเข้าด้วยกัน โดยใช้หลักการเดียวกันนี้ซ้ำไปเรื่อยๆ ในชั้นอื่นๆ น้ำหนักของทองแดงและวัสดุพื้นฐานของแผ่นประกบเริ่มต้นจะเป็นตัวกำหนดสิ่งที่สามารถทำได้ในการกัดกรดและประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการเลือก CCL จึงมีความสำคัญเป็นอันดับแรก เพราะทุกอย่างในการผลิต PCB นั้นสร้างขึ้นบนวัสดุพื้นฐานนั้น

5. วิธีเลือกแผ่นลามิเนตเคลือบทองแดงที่เหมาะสม

เลือกแผ่นลามิเนตเคลือบทองแดงโดยพิจารณาจากวัสดุพื้นฐานให้ตรงกับความต้องการด้านไฟฟ้า ความร้อน และความน่าเชื่อถือของคุณ และเลือกน้ำหนักทองแดงให้ตรงกับความต้องการกระแสไฟฟ้าและความร้อนของคุณ — แผ่น FR-4 ที่มีทองแดง 1 ออนซ์ครอบคลุมแผ่นวงจรส่วนใหญ่ โดยจะเลือกใช้แผ่นลามิเนตชนิดพิเศษเฉพาะในกรณีที่ต้องการข้อดีของมันเท่านั้น การเลือกทองแดงที่มากเกินความจำเป็นจะเพิ่มต้นทุน ในขณะที่การเลือกทองแดงที่น้อยเกินไปอาจเสี่ยงต่อประสิทธิภาพหรือความน่าเชื่อถือ ปัจจัยในการตัดสินใจ:

• ความต้องการด้านไฟฟ้า สัญญาณความถี่สูงหรือความเร็วสูงเหมาะสำหรับวัสดุเคลือบที่มีการสูญเสียต่ำ ส่วนงานดิจิทัลและอนาล็อกทั่วไปนั้นสามารถใช้งานได้ดีบนแผ่น FR-4
• ความต้องการด้านความร้อน ความร้อนสูงหรือกำลังไฟฟ้าสูงเหมาะสำหรับวัสดุเคลือบที่มีค่า Tg สูงหรือวัสดุเคลือบแกนโลหะเพื่อควบคุมอุณหภูมิ
• ตุ้มน้ำหนักทองแดง เลือกให้เหมาะสมกับกระแสไฟฟ้าและความร้อน — ใช้แบบหนาสำหรับกำลังไฟฟ้าสูง ใช้แบบมาตรฐานสำหรับสัญญาณ — โดยคำนึงถึงความสมดุลกับการแกะสลักรายละเอียดเล็กๆ ด้วย
• ค่าใช้จ่ายและการมีอยู่ ตุ้มถ่วงน้ำหนัก FR-4 มาตรฐานและตุ้มถ่วงน้ำหนักทองแดงทั่วไปนั้นประหยัดและหาได้ง่ายที่สุด ดังที่ได้กล่าวไว้ใน การเลือกแผ่นลามิเนตเคลือบทองแดงที่ดีที่สุด.

เนื่องจากแผ่นลามิเนตเป็นส่วนประกอบสำคัญ การเลือกใช้วัสดุนี้จึงควรตรวจสอบกับผู้ผลิตอย่างละเอียด โดยควรทำการตรวจสอบความเป็นไปได้ในการผลิต เพื่อให้มั่นใจว่าวัสดุ น้ำหนักทองแดง และการจัดเรียงชั้นเหมาะสมกับทั้งการออกแบบและกระบวนการผลิตก่อนที่จะสร้างแผงวงจรใดๆ

6. Highleap เลือกและประมวลผล CCL สำหรับบอร์ดของคุณอย่างไร

Highleap คัดเลือกแผ่นลามิเนตทองแดงและน้ำหนักทองแดงให้ตรงกับความต้องการด้านไฟฟ้า ความร้อน และความน่าเชื่อถือของแผงวงจรของคุณ จากนั้นจึงนำไปผ่านกระบวนการสร้างภาพ การกัด การเจาะ การชุบ และการตกแต่งจนได้แผงวงจรที่สมบูรณ์ วัสดุถือเป็นทางเลือกทางวิศวกรรม: ใช้ FR-4 มาตรฐานเมื่อเหมาะสม และใช้แผ่นลามิเนตที่มีค่า Tg สูง ความถี่สูง หรือแกนโลหะเมื่อการออกแบบต้องการอย่างแท้จริง โดยเลือกใช้แผ่นลามิเนต หลากหลายประเภท

เนื่องจากแผ่นลามิเนตพื้นฐานเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติของแผ่นวงจรสำเร็จรูป การตรวจสอบความสามารถในการผลิตจึงช่วยยืนยันว่าวัสดุ น้ำหนักทองแดง และโครงสร้างชั้นถูกต้องก่อนการผลิต เพื่อหลีกเลี่ยงความไม่ตรงกันที่พบหลังจากผลิตแผ่นวงจรเสร็จแล้ว Highleap ครอบคลุมขั้นตอนนี้ในการผลิต PCBและให้การสนับสนุนแผ่นวงจรที่ประกอบเสร็จแล้วด้วยบริการประกอบแบบครบวงจรเมื่อคุณขอใบเสนอราคา โปรดระบุประเภทของแผ่นลามิเนต (หรือข้อกำหนดด้านไฟฟ้า ความร้อน และ Tg ของคุณ) น้ำหนักทองแดง และจำนวนชั้น เพื่อให้เลือกใช้วัสดุพื้นฐานที่ถูกต้อง

7. คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับแผงวงจรเคลือบทองแดง

แผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ต่างจากแผ่นทองแดงหุ้มอย่างไร?

แผ่นทองแดงเคลือบ (Copper-clad board หรือ CCL) คือแผ่นลามิเนตที่เคลือบด้วยทองแดงอย่างสมบูรณ์ก่อนที่จะมีวงจรใดๆ ส่วนแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) คือสิ่งที่ได้หลังจากกัดเอาทองแดงส่วนที่ไม่ต้องการออกไปแล้ว และผ่านกระบวนการเจาะรู ชุบ ปิดบัง และเคลือบผิว CCL คือวัสดุเริ่มต้นสำหรับทำ PCB

FR-4 เป็นแผ่นลามิเนตเคลือบทองแดงชนิดใด?

FR-4 CCL เป็นวัสดุพื้นฐานมาตรฐานสำหรับแผงวงจรพิมพ์ (PCB): เป็นแผ่นรองพื้นอีพ็อกซีเสริมใยแก้วที่มีแผ่นฟอยล์ทองแดงยึดติดอยู่ด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้งสองด้าน วัสดุนี้ถูกนำมาใช้ในแผงวงจรแบบแข็งส่วนใหญ่ เนื่องจากมีความสมดุลระหว่างต้นทุน ความแข็งแรง และคุณสมบัติทางไฟฟ้า

ทองแดง 1 ออนซ์บนแผ่นวงจรพิมพ์หมายความว่าอย่างไร?

เอกสารนี้ระบุความหนาของแผ่นฟอยล์ทองแดง ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 35 ไมครอน (0.035 มม.) โดยระบุเป็นน้ำหนักต่อตารางฟุต 2 ออนซ์ เท่ากับประมาณ 70 ไมครอน ทองแดงที่หนักกว่าจะนำกระแสไฟฟ้าได้มากกว่า แต่จะกัดเซาะเป็นลายวงจรละเอียดได้ยากกว่า

คุณสามารถสร้างแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) เองที่บ้านจากแผ่นทองแดงได้หรือไม่?

แผ่นวงจรพิมพ์แบบด้านเดียวหรือสองด้านธรรมดา สามารถทำได้จากแผ่นลามิเนตเคลือบทองแดง โดยการสร้างลวดลายด้วยสารกันซึมและกัดกรด แต่แผ่นวงจรพิมพ์หลายชั้น คุณสมบัติละเอียด รูทะลุชุบโลหะ และพื้นผิวที่แข็งแรงทนทาน จำเป็นต้องใช้การผลิตจากผู้เชี่ยวชาญ การกัดกรดเองที่บ้านเหมาะสำหรับต้นแบบพื้นฐานเท่านั้น

แผ่นทองแดงเคลือบด้านเดียวกับแผ่นทองแดงเคลือบสองด้านแตกต่างกันอย่างไร?

แผ่น CCL แบบด้านเดียวมีทองแดงอยู่ด้านเดียว ส่วนแผ่น CCL แบบสองด้านมีทองแดงอยู่ทั้งสองด้าน แผ่นแบบสองด้านช่วยให้สามารถเดินวงจรและเจาะรูเคลือบได้ทั้งสองด้าน ทำให้รองรับการเดินสายวงจรที่ซับซ้อนกว่าวัสดุแบบด้านเดียว

แผ่นลามิเนตหุ้มด้วยทองแดงส่งผลต่อประสิทธิภาพของสัญญาณหรือไม่?

ใช่แล้ว คุณสมบัติทางไดอิเล็กทริกของวัสดุรองรับส่งผลต่ออิมพีแดนซ์และการสูญเสีย ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมแผงวงจรความถี่สูงจึงใช้ลามิเนตชนิดพิเศษที่มีการสูญเสียต่ำแทนที่จะใช้ FR-4 มาตรฐาน วัสดุพื้นฐานเป็นปัจจัยสำคัญต่อพฤติกรรมทางไฟฟ้าของแผงวงจร