4 Layer PCB Design & Manufacturing – High-Density Multilayer Circuit Boards

ก 4 เลเยอร์ PCB?

แผงวงจรพิมพ์ 4 ชั้น (พีซีบี) is an advanced electronic component that consists of four layers of conductive material, โดยทั่วไปแล้วทองแดง, คั่นด้วยเลเยอร์ฉนวน. โครงสร้างหลายชั้นนี้ช่วยให้การออกแบบวงจรที่ซับซ้อนมีความหนาแน่นสูงและประสิทธิภาพที่ดีขึ้น.

ข้อกำหนดการออกแบบ

การออกแบบ PCB 4 ชั้นเกี่ยวข้องกับการพิจารณาที่สำคัญหลายประการ:

• วัสดุ: Commonly made from FR-4, วัสดุคอมโพสิตที่รู้จักกันดีในเรื่องคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมและความสามารถในการจ่ายได้.
• จำนวนเลเยอร์: ตามชื่อแนะนำ, มีสี่ชั้น, ซึ่งสามารถจัดการวงจรที่ซับซ้อนมากขึ้นเมื่อเทียบกับบอร์ดเดี่ยวหรือสองด้าน.
• ความหนาของทองแดง: สามารถอยู่ในช่วงตั้งแต่ 0.5oz ถึง 6oz, ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดด้านพลังงานของแอปพลิเคชัน.
• การรักษาพื้นผิว: ตัวเลือกรวมถึงการแช่ทองคำ, โอป (สารกันบูด), และ Hasl ที่ไม่มีตะกั่ว (การปรับระดับการประสานการเปิดใช้งานความร้อน), แต่ละครั้งมีระดับการประสานและการป้องกันที่แตกต่างกัน.
• ติดตามและพื้นที่: โดยทั่วไปการติดตามและพื้นที่ขั้นต่ำจะถูกตั้งค่าที่ 3mil (0.075มม), อนุญาตให้มีรายละเอียดที่ดีในการออกแบบวงจร.

มันทำงานอย่างไร?

ฟังก์ชั่น PCB 4 ชั้นโดยการจัดหาแพลตฟอร์มที่สามารถติดตั้งส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์และเชื่อมต่อระหว่างกันโดยใช้เส้นทางนำไฟฟ้าที่สลักเข้าไปในชั้นทองแดง. เส้นทางเหล่านี้ถูกคั่นด้วยเลเยอร์ฉนวน, ป้องกันกางเกงขาสั้นไฟฟ้าในขณะที่อนุญาตให้ส่งสัญญาณผ่านผ่านหลุมหรือ vias.

การใช้งาน

เนื่องจากความซับซ้อนและความน่าเชื่อถือของพวกเขา, 4-ชั้น PCBS are widely used in various consumer electronics including:

• สมาร์ทโฟน
• เม็ด
• แล็ปท็อป
• คอนโซลเกม
• อุปกรณ์เสียงระดับสูง

การจำแนกประเภท

4-PCB แบบเลเยอร์สามารถจำแนกได้ตามปัจจัยหลายประการ:

• โดยวัสดุ: ส่วนใหญ่ทำจาก FR-4 เนื่องจากความสมดุลของต้นทุน, ความแข็งแกร่ง, และคุณสมบัติไฟฟ้า.
• โดยความหนาของทองแดง: แตกต่างจากน้ำหนักเบา (0.5ออนซ์) ถึงเฮฟวี่เวท (6ออนซ์) ขึ้นอยู่กับความต้องการของแอปพลิเคชัน.
• โดยการรักษาพื้นผิว: ตัวเลือกรวมถึงการแช่ทองคำ, โอป, และ Hasl ที่ไม่มีตะกั่ว, แต่ละเสนอการป้องกันและการประสานในระดับที่แตกต่างกัน.

วัสดุที่ใช้

วัสดุหลักที่ใช้ในการผลิต PCB 4 ชั้นรวมถึง:

• FR-4: ลามิเนตอีพ็อกซี่เสริมแก้วที่ให้ความแข็งแรงเชิงกลที่ยอดเยี่ยมและความเสถียรทางความร้อน.
• ทองแดง: ใช้สำหรับชั้นนำไฟฟ้า, ด้วยความหนาแตกต่างกันไปตามข้อกำหนดการออกแบบ.
• หน้ากากบัดกรี: โดยทั่วไปสีเขียว, สีขาว, สีแดง, หรือสีดำ, ช่วยปกป้องร่องรอยทองแดงจากการออกซิเดชั่นและการลัดวงจรโดยไม่ตั้งใจ.
• การรักษาพื้นผิว: เช่นการแช่ทองคำ, โอป, หรือ Hasl ฟรีตะกั่ว, ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการบัดกรีและป้องกันการกัดกร่อน.

ลักษณะประสิทธิภาพ

คุณลักษณะประสิทธิภาพที่สำคัญของ PCB 4 ชั้นรวมถึง:

• ความหนาแน่นสูง: Allows for more ส่วนประกอบ to be packed into a smaller area.
• ความน่าเชื่อถือ: การใช้หลายเลเยอร์ช่วยลดความเสี่ยงของกางเกงขาสั้นไฟฟ้าและปรับปรุงความสมบูรณ์ของสัญญาณ.
• ความสมบูรณ์ของสัญญาณ: ปรับปรุงเนื่องจากเส้นทางสัญญาณที่สั้นลงและลดการตัดไม้.

องค์ประกอบเชิงโครงสร้าง

ตามโครงสร้าง, PCB 4 ชั้นประกอบด้วย:

• ชั้นนำไฟฟ้า: ทำจากทองแดง, สลักลงในรูปแบบวงจรที่ต้องการ.
• เลเยอร์ฉนวน: ป้องกันกางเกงขาสั้นไฟฟ้าระหว่างชั้นนำไฟฟ้า.
• ชุบ Vias: อำนวยความสะดวกในการเชื่อมต่อระหว่างเลเยอร์ที่แตกต่างกัน.

คุณสมบัติที่โดดเด่น

คุณสมบัติที่โดดเด่นของ PCB 4 ชั้นคือ:

• สนามที่ดี: ช่วยให้เชื่อมต่อระหว่างกันที่มีความหนาแน่นสูง, ทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัด.
• ความทนทาน: การใช้หลายเลเยอร์ให้พันธะเชิงกลที่แข็งแกร่งระหว่างบอร์ดและส่วนประกอบ.
• ความอเนกประสงค์: เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันที่หลากหลายเนื่องจากการนับเลเยอร์ที่ปรับแต่งได้และตัวเลือกวัสดุ.

กระบวนการผลิต

กระบวนการผลิตของ PCB 4 ชั้นเกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอน:

1. การออกแบบและเค้าโครง: การใช้ซอฟต์แวร์พิเศษเพื่อสร้างรูปแบบวงจร.
2. การเตรียมวัสดุ: การตัดวัสดุฐานเป็นขนาดและพื้นผิวการทำความสะอาด.
3. การเคลือบ: การซ้อนและเชื่อมแต่ละชั้นภายใต้ความร้อนและความดัน.
4. การแกะสลัก: การลบทองแดงส่วนเกินเพื่อสร้างเส้นทางวงจรที่ต้องการ.
5. การชุบ: การเพิ่มชั้นโลหะบาง ๆ ลงใน Vias และพื้นที่ทองแดงที่เปิดเผย.
6. แอปพลิเคชันมาสก์ประสาน: การใช้สีเขียว, สีขาว, สีแดง, หรือการเคลือบสีดำเพื่อปกป้องร่องรอย.
7. การรักษาพื้นผิว: การใช้ทองคำแบบแช่, โอป, หรือ HASL ที่ไม่มีตะกั่วเพื่อการประสาน.
8. การตรวจสอบขั้นสุดท้าย: สร้างความมั่นใจในคุณภาพและการใช้งานก่อนการจัดส่ง.

ใช้เคส

สถานการณ์ทั่วไปที่อาจใช้ PCB 4 ชั้นรวมถึง:

• แอพพลิเคชั่นเชื่อมต่อระหว่างกันที่มีความหนาแน่นสูงในอุปกรณ์มือถือ.
• ระบบการสื่อสารขั้นสูงที่ต้องการการสูญเสียสัญญาณต่ำ.
• เครื่องมือทางการแพทย์แบบพกพาที่ต้องการประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง.
• ยานยนต์อิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการความแข็งแกร่งและอายุยืน.

โดยสรุป, the 4-layer PCB represents a significant advancement in แผงวงจรพิมพ์ เทคโนโลยี, นำเสนอความซับซ้อนและประสิทธิภาพที่เหนือชั้นสำหรับการใช้งานอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย. ความยืดหยุ่นในการออกแบบรวมกับความสมบูรณ์ของสัญญาณที่เหนือกว่าและความทนทานทำให้เป็นองค์ประกอบสำคัญในการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ผู้บริโภครุ่นต่อไปและอื่น ๆ.