วัสดุ PCB ที่มีจำนวนชั้นสูงสำหรับแผงวงจรหลายชั้น

แผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่มีจำนวนชั้นสูง — 18, 24, 32 ชั้นขึ้นไป — เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ที่ท้าทายที่สุดสำหรับผู้ผลิต และวัสดุที่ใช้ในการผลิตนั้นเป็นหัวใจสำคัญว่าผลิตภัณฑ์จะประสบความสำเร็จหรือไม่ แต่ละชั้นที่เพิ่มเข้ามาจะเพิ่มจำนวนของจุดเชื่อมต่อวัสดุที่ต้องยึดติดกันอย่างเรียบร้อย ความคลาดเคลื่อนในการจัดวางตำแหน่งที่ต้องคงที่ตลอดทั้งชั้น และปริมาณของลามิเนตและพรีเพรกที่ใช้ในการผลิตแผงวงจร ในปี 2026 แผงวงจรพิมพ์ที่มีจำนวนชั้นสูงยังได้รับผลกระทบจากปัญหาการขาดแคลนวัสดุอย่างรุนแรงที่สุด เนื่องจากมักต้องการวัสดุเกรดที่หายากที่สุดในปริมาณมากที่สุด คู่มือนี้ครอบคลุมถึงข้อกำหนดของวัสดุ การเลือกแกนและพรีเพรก ความท้าทายด้านผลผลิตและการบิดเบี้ยว และความเป็นจริงของอุปทาน

ข้อกำหนดด้านวัสดุสำหรับงานออกแบบที่มีจำนวนชั้นสูง

การออกแบบที่มีจำนวนชั้นสูงทำให้ต้องใช้วัสดุที่มีคุณสมบัติแตกต่างจากแผงวงจรที่มีจำนวนชั้นต่ำ ความเสถียรของขนาดเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง วัสดุต้องคงขนาดไว้ได้ตลอดวงจรการเคลือบหลายรอบ เพื่อให้ส่วนประกอบต่างๆ บนชั้นภายในตรงกันอย่างแม่นยำทั้งกับส่วนประกอบอื่นๆ และกับรูที่เจาะไว้ ต้องควบคุมค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) ในแกน Z เนื่องจากยิ่งมีจำนวนชั้นและความหนาของแผงวงจรมากเท่าใด การขยายตัวในแกน Z โดยรวมก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้นจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ทำให้เกิดความเครียดกับรูที่เคลือบไว้ ความหนาของฉนวนและค่า Dk ที่สม่ำเสมอทั่วทั้งแผงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการควบคุมอิมพีแดนซ์ในชั้นสัญญาณจำนวนมาก และระบบเรซินต้องยึดติดกันอย่างน่าเชื่อถือระหว่างชั้นโดยไม่มีช่องว่างหรือการขาดแคลนเรซิน

สำหรับแผงวงจรที่มีอัตราการทำงานสูงและจำนวนชั้นมาก เช่น เซิร์ฟเวอร์ AI และสวิตช์ความเร็วสูง ข้อกำหนดเหล่านี้จะรวมกับข้อกำหนดการสูญเสียต่ำ ทำให้การออกแบบมุ่งไปสู่เกรดการสูญเสียปานกลางหรือการสูญเสียต่ำในชั้นสัญญาณ นี่คือเหตุผลที่ข้อกำหนดของวัสดุที่มีจำนวนชั้นสูงและประสิทธิภาพสูงมักจะทับซ้อนกัน บริบทการใช้งานคือวัสดุ PCB สำหรับเซิร์ฟเวอร์ AIและพื้นฐานการออกแบบอยู่ในคู่มือการออกแบบ PCB หลายชั้น ของเรา

การเลือกแกนกลางและพรีเพรก

แผ่นวงจรพิมพ์หลายชั้นประกอบด้วยวัสดุสองชนิดสลับกัน ได้แก่ แกนกลาง (แผ่นลามิเนตที่ผ่านการอบอย่างสมบูรณ์ มีทองแดงอยู่ทั้งสองด้าน ทำหน้าที่รองรับชั้นสัญญาณและชั้นระนาบด้านใน) และพรีเพรก (ผ้าใยแก้วชุบเรซินในขั้นตอน B ซึ่งทำหน้าที่ยึดแกนกลางเข้าด้วยกันระหว่างการเคลือบ และไหลเข้าไปเติมเต็มช่องว่างระหว่างส่วนประกอบต่างๆ) การเลือกใช้วัสดุทั้งสองชนิดให้ถูกต้องนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง แกนกลางกำหนดความหนาของชั้นฉนวนด้านในและค่าความต้านทานของชั้นสัญญาณที่อยู่ภายใน ในขณะที่พรีเพรกกำหนดความหนาของชั้นยึดติด และต้องมีปริมาณเรซินที่เหมาะสมเพื่อให้ไหลและเติมเต็มช่องว่างได้โดยไม่เกิดการขาดแคลนหรือช่องว่าง

สำหรับแผ่นวงจรพิมพ์ที่มีจำนวนชั้นสูง การเลือกใช้พรีเพรกมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากมีชั้นเชื่อมต่อหลายชั้น และแต่ละชั้นอาจเป็นช่องว่างหรือความคลาดเคลื่อนของความหนาที่ส่งผลต่อค่าอิมพีแดนซ์ ปริมาณเรซินและลักษณะการไหลต้องตรงกับความหนาแน่นของส่วนประกอบทองแดงในชั้นที่อยู่ติดกัน — ชั้นในที่มีทองแดงสูงจำเป็นต้องใช้พรีเพรกที่มีเรซินเพียงพอที่จะเติมเต็มช่องว่างระหว่างส่วนประกอบต่างๆ แกนกลางและพรีเพรกควรใช้ระบบวัสดุที่เข้ากันได้เพื่อให้การเชื่อมต่อมีความน่าเชื่อถือ หลักการพื้นฐานต่างๆ อยู่ใน คู่มือ วัสดุพรีเพรกสำหรับแผ่นวงจรพิมพ์หลายชั้น โดยเฉพาะของเรา และภาพรวมโครงสร้างลามิเนตของแผ่นวงจรพิมพ์

ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับผลผลิตของการเคลือบ

ผลผลิตจากการเคลือบจะลดลงเมื่อจำนวนชั้นเพิ่มขึ้น เนื่องจากแต่ละรอบการเคลือบและแต่ละส่วนต่อประสานของวัสดุจะเพิ่มโอกาสเกิดข้อบกพร่อง เช่น ช่องว่าง การแยกชั้น การขาดแคลนเรซิน หรือข้อผิดพลาดในการจัดตำแหน่ง และข้อบกพร่องเหล่านี้จะสะสมเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ตลอดทั้งแผ่น แผ่นวงจรที่มีจำนวนชั้นสูงมักต้องใช้การเคลือบแบบต่อเนื่อง (การสร้างชิ้นส่วนย่อยในหลายรอบการกด) ซึ่งจะเพิ่มความเครียดทางความร้อนและทางกลต่อวัสดุ และจำนวนขั้นตอนการจัดตำแหน่งที่ต้องรักษาไว้ให้คงที่

การเลือกใช้วัสดุส่งผลโดยตรงต่อผลผลิต ระบบเรซินที่มีโปรไฟล์การเคลือบที่เหมาะสม พรีเพรกที่มีการไหลที่เหมาะสมกับความหนาแน่นของชิ้นงาน และการจัดเรียงชั้นที่สมดุล ล้วนช่วยเพิ่มผลผลิตในรอบแรก ในทางกลับกัน พรีเพรกที่ไม่เหมาะสมหรือการจัดเรียงชั้นที่ไม่สมดุลจะลดผลผลิตลง และในแผงวงจรที่มีจำนวนชั้นสูงและราคาแพง การสูญเสียผลผลิตนั้นมีค่าใช้จ่ายสูง ทั้งในส่วนของวัสดุที่ต้องทิ้ง (ซึ่งหายากและมีราคาแพงในปี 2026) และการสูญเสียการจัดสรรวัสดุที่ใช้ในการผลิต ดังนั้น การลดการใช้ CCL ระดับพรีเมียมและการกำจัดรอบการเคลือบที่ไม่จำเป็นผ่านการออกแบบการจัดเรียงชั้นอย่างชาญฉลาด จึงช่วยปรับปรุงทั้งต้นทุนและผลผลิต พื้นฐานของการเคลือบแบบต่อเนื่องนั้นมาจากการเคลือบแบบต่อเนื่องในแผงวงจรพิมพ์ HDI

การจัดการการบิดเบี้ยวและการลงทะเบียน

การบิดเบี้ยวและการโก่งงอเป็นสองปัญหาทางกลไกที่ยิ่งทวีความรุนแรงขึ้นเมื่อจำนวนชั้นสูงขึ้น และทั้งสองอย่างนี้มีสาเหตุส่วนหนึ่งมาจากวัสดุ การบิดเบี้ยวเกิดจากความไม่สมมาตร เช่น การกระจายตัวของทองแดงที่ไม่สมดุล การเรียงซ้อนที่ไม่สมมาตร หรือการขยายตัวของวัสดุที่ไม่ตรงกัน ซึ่งทำให้แผ่นวงจรโค้งงอเมื่อเย็นตัวลงจากการเคลือบ การป้องกันคือการเรียงซ้อนที่สมมาตร (ปรับสมดุลทองแดงและฉนวนรอบเส้นศูนย์กลาง) การใช้วัสดุที่เข้ากันตลอดทั้งชั้น และการควบคุมการระบายความร้อนหลังการเคลือบ การบิดเบี้ยวมีความสำคัญเพราะแผ่นวงจรที่โค้งงอทำให้เกิดปัญหาในการประกอบ เช่น การวางตำแหน่งของตะกั่วบัดกรีไม่ดี และข้อผิดพลาดในการวางชิ้นส่วน

การลงทะเบียน — การจัดเรียงที่แม่นยำของส่วนประกอบภายในชั้นต่างๆ ให้ตรงกันและตรงกับรูที่เจาะไว้ — จะลดลงเมื่อมีการซ้อนชั้นมากขึ้น เนื่องจากแต่ละชั้นจะเพิ่มการเคลื่อนตัวของมิติระหว่างการเคลือบ วัสดุที่มีความเสถียรของมิติสูงและการเคลื่อนตัวต่ำภายใต้ความร้อนของการเคลือบจะรักษาการลงทะเบียนได้ดีกว่า ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมความเสถียรของมิติจึงเป็นข้อกำหนดหลักของวัสดุที่มีจำนวนชั้นสูง การลงทะเบียนที่แม่นยำยังช่วยให้สามารถสร้างวงแหวนที่มีขนาดเล็กกว่าและส่วนประกอบที่ละเอียดกว่าบนแผ่นวงจรความหนาแน่นสูงได้ หลักการออกแบบนี้ได้อธิบายไว้ในคู่มือการออกแบบการซ้อนชั้น HDI ของเรา แล้ว

ความท้าทายด้านระยะเวลานำส่งวัสดุ

แผ่นวงจรพิมพ์ที่มีจำนวนชั้นสูงเผชิญกับปัญหาเรื่องระยะเวลารอคอยวัสดุที่ยากที่สุดด้วยเหตุผลสองประการ ประการแรก แผ่นวงจรพิมพ์เหล่านี้มักต้องการเกรดวัสดุที่จำกัดกว่า โดยแผ่นวงจรพิมพ์ประสิทธิภาพสูงที่มีจำนวนชั้นสูงจะใช้ลามิเนตที่มีการสูญเสียปานกลางถึงต่ำ ซึ่งใช้เวลารอคอย 14-18 สัปดาห์สำหรับเกรด M6/M7 และ 20 สัปดาห์ขึ้นไป (เฉพาะการจัดสรรเท่านั้น) สำหรับเกรด M8/M9 ประการที่สอง แผ่นวงจรพิมพ์เหล่านี้ใช้ปริมาณวัสดุต่อแผ่นมากกว่าแผ่นวงจรพิมพ์ที่มีจำนวนชั้นต่ำมาก ดังนั้นความต้องการการจัดสรรจึงมีขนาดใหญ่กว่าและยากที่จะจัดหาได้จากอุปทานที่มีจำกัด

กลุ่มผลิตภัณฑ์ที่มีแผ่นวงจรพิมพ์หลายชั้นจำนวนมากก็กำลังเติบโตอย่างรวดเร็วเช่นกัน โดยเฉพาะแผ่นวงจรพิมพ์หลายชั้นที่มีจำนวนชั้นสูง (18 ชั้นขึ้นไป) ซึ่งเป็นหนึ่งในประเภทแผ่นวงจรพิมพ์ที่เติบโตเร็วที่สุด โดยได้รับแรงขับเคลื่อนจากเซิร์ฟเวอร์ AI และเครือข่ายความเร็วสูง สิ่งนี้เพิ่มแรงกดดันด้านความต้องการให้กับเกรดวัสดุที่มีข้อจำกัดมากที่สุด แนวทางแก้ไขที่ได้ผลก็เหมือนกับแผ่นวงจรพิมพ์ที่มีข้อจำกัดอื่นๆ คือ คาดการณ์ล่วงหน้า ตรวจสอบคุณภาพของเกรดวัสดุสำรอง วางแผนการจัดหาวัสดุล่วงหน้า 16-20 สัปดาห์สำหรับเกรดวัสดุพรีเมียม และใช้โครงสร้างแบบไฮบริดในกรณีที่การออกแบบเอื้ออำนวยเพื่อจำกัดปริมาณของเกรดวัสดุที่หายากที่สุด รายละเอียดเกี่ยวกับกลไกของระยะเวลานำส่งอยู่ใน คู่มือ ระยะเวลานำส่งแผ่นลามิเนต PCB ของเรา และบริบทด้านอุปทานอยู่ใน ศูนย์กลางข้อมูลการขาดแคลน วัสดุPCB

กระบวนการตรวจสอบเปรียบเทียบผู้ผลิต

สำหรับแผงวงจรที่มีจำนวนชั้นสูง การตรวจสอบโครงสร้างชั้นของแผ่นวงจรโดยผู้ผลิตถือเป็นขั้นตอนสำคัญในการกำหนดคุณภาพและต้นทุน ขั้นตอนนี้จะยืนยันหลายสิ่งพร้อมกัน ได้แก่: ค่าความต้านทานในแต่ละชั้นที่มีการควบคุมความต้านทานนั้นคำนวณจากค่า Dk ของแผ่นลามิเนตจริงและเป็นไปตามค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้; โครงสร้างชั้นมีความสมมาตรเพื่อควบคุมการบิดงอ; การยึดติดของแกนกลางและแผ่นพรีเพรกที่เลือกใช้นั้นเชื่อถือได้และครอบคลุมความหนาแน่นของส่วนประกอบ; แผนการเคลือบ (รวมถึงการเคลือบแบบต่อเนื่อง) นั้นถูกต้อง; และเกรดวัสดุที่ระบุนั้นมีจำหน่าย หรือมีวัสดุเทียบเท่าที่ผ่านการรับรองตามปริมาณที่มีอยู่ในปัจจุบัน

เนื่องจากแผ่นวงจรพิมพ์ที่มีจำนวนชั้นสูงมีราคาแพงและวัสดุหายาก การตรวจพบปัญหาเกี่ยวกับโครงสร้างชั้น ความต้านทาน หรือความพร้อมของวัสดุก่อนการผลิตจึงประหยัดกว่าการค้นพบปัญหาในขั้นตอนการเคลือบที่ล้มเหลวหรือแผ่นวงจรพิมพ์ที่ไม่ได้มาตรฐาน Highleap Electronics ให้บริการคำนวณโครงสร้างชั้นที่ได้รับการยืนยันโดยใช้ค่า Dk ของลามิเนตที่วัดได้ และการตรวจสอบก่อนการผลิตซึ่งครอบคลุมถึงความต้านทาน ความสมมาตร การยึดติดของแกน/พรีเพรก และความพร้อมของวัสดุสำหรับการออกแบบแผ่นวงจรพิมพ์ที่มีจำนวนชั้นสูง

รับชมรีวิวการเรียงซ้อนของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่มีจำนวนชั้นสูง

บริษัท Highleap Electronics ผลิตแผงวงจรพิมพ์หลายชั้นที่มีจำนวนชั้นสูงตามข้อกำหนดเหล่านี้ ดูรายละเอียด เกี่ยวกับความสามารถในการออกแบบ แผงวงจรพิมพ์หลายชั้น (PCB) , แผงวงจรพิมพ์ 16 ชั้น (PCB 16 ชั้น)และแผงวงจรพิมพ์ 28 ชั้น (PCB 28 ชั้น)รวมถึงข้อมูลอ้างอิงแผงวงจรพิมพ์ 12 ชั้น ได้ที่นี่

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับวัสดุ PCB ที่มีจำนวนชั้นสูง

คุณสมบัติของวัสดุใดสำคัญที่สุดสำหรับแผงวงจรที่มีจำนวนชั้นสูง->

ความเสถียรของมิติ (เพื่อรักษาการจัดเรียงตัวผ่านรอบการเคลือบหลายรอบ), การควบคุมค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนตามแกน Z (เพื่อความน่าเชื่อถือของรูทะลุ), ความหนาและค่า Dk ของฉนวนที่สม่ำเสมอ (เพื่อการควบคุมอิมพีแดนซ์) และระบบเรซินที่ยึดติดได้อย่างน่าเชื่อถือโดยไม่มีช่องว่างหรือการขาดแคลน

ความแตกต่างระหว่าง core และ prepreg คืออะไร->

แกนกลางเป็นแผ่นลามิเนตที่ผ่านการอบอย่างสมบูรณ์ โดยมีทองแดงอยู่ทั้งสองด้าน ทำหน้าที่บรรจุสัญญาณภายในและชั้นระนาบ ส่วนพรีเพรกเป็นผ้าใยแก้วชุบเรซินในขั้นตอน B ซึ่งทำหน้าที่ยึดแกนกลางเข้าด้วยกันระหว่างการเคลือบ และไหลเข้าไปเติมเต็มช่องว่างระหว่างส่วนประกอบทองแดง ต้องเลือกวัสดุทั้งสองให้ถูกต้องเพื่อให้ได้ค่าความต้านทานและการยึดติดที่เชื่อถือได้

เหตุใดผลผลิตจากการเคลือบจึงลดลงเมื่อจำนวนชั้นเพิ่มขึ้น->

แต่ละรอบการเคลือบและการเชื่อมต่อของวัสดุเพิ่มโอกาสที่จะเกิดช่องว่าง การแยกชั้น การขาดแคลนเรซิน หรือข้อผิดพลาดในการจัดเรียง และสิ่งเหล่านี้จะสะสมเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ตลอดทั้งแผ่น แผ่นวงจรพิมพ์ที่มีจำนวนชั้นสูงมักต้องใช้การเคลือบแบบต่อเนื่อง ซึ่งจะเพิ่มความเครียดและขั้นตอนการจัดเรียง การเลือกใช้วัสดุที่เหมาะสมและการจัดเรียงชั้นที่สมดุลจะช่วยเพิ่มผลผลิต

ควบคุมการบิดงอของแผ่นวงจรพิมพ์ที่มีจำนวนชั้นสูงได้อย่างไร->

ด้วยโครงสร้างแบบสมมาตรที่สมดุลระหว่างทองแดงและฉนวนรอบเส้นศูนย์กลาง วัสดุที่เข้ากันตลอดทั้งชั้น และการระบายความร้อนของแผ่นลามิเนตที่ควบคุมได้ การบิดงอของแผ่นวงจรมีความสำคัญ เพราะแผ่นวงจรที่โค้งงอจะทำให้เกิดปัญหาในการจัดวางตำแหน่งของตะกั่วบัดกรีและชิ้นส่วนต่างๆ ในระหว่างการประกอบ

เหตุใดแผ่นวงจรพิมพ์ที่มีจำนวนชั้นสูงจึงมีระยะเวลารอคอยวัสดุที่ยาวนานที่สุด->

เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วมักต้องการระยะเวลาการจัดทำที่จำกัดกว่า (14-18 สัปดาห์สำหรับ M6/M7, ระยะเวลาจัดสรร 20 สัปดาห์ขึ้นไปสำหรับ M8/M9) และใช้เนื้อหาต่อบอร์ดมากกว่ามาก ทำให้ความต้องการการจัดสรรมีขนาดใหญ่ขึ้นและยากต่อการจัดหา การคาดการณ์ล่วงหน้าและการตรวจสอบคุณสมบัติของเกรดที่สองจึงเป็นสิ่งสำคัญ