วัสดุที่นิยมใช้สำหรับแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) มีอะไรบ้าง

หนึ่งในวัสดุที่นิยมใช้ในการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) คือ แผ่นลามิเนตเคลือบทองแดง (CCLs) ซึ่งผลิตโดยการอิมพริเกรตเรซินกับวัสดุเสริมแรง เช่น กระดาษเยื่อไม้ หรือผ้าใยแก้ว จากนั้นจึงเคลือบฟอยล์ทองแดงบนด้านเดียวหรือทั้งสองด้าน และกดผ่านกระบวนการอัดร้อน แผ่น CCLs มีหน้าที่สำคัญสามประการ ได้แก่ การนำไฟฟ้า การเป็นฉนวน และการรองรับโครงสร้าง ทำให้เป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

แผ่นลามิเนตเคลือบทองแดง (CCLs) จัดแบ่งตามคุณสมบัติทางกลเป็นแบบแข็งและแบบยืดหยุ่น และจัดตามวัสดุเสริมแรงเป็นแบบที่ใช้ผ้าใยแก้ว แบบที่ใช้กระดาษ และแบบคอมโพสิต ซึ่ง CCL แบบที่ใช้ผ้าใยแก้ว เสริมแรงด้วยผ้าทอเส้นใยแก้ว มีคุณสมบัติทางกลและทางไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม ทำให้เป็นประเภทที่นิยมใช้มากที่สุด ขณะที่ CCL แบบที่ใช้กระดาษ เสริมแรงด้วยกระดาษ มีต้นทุนต่ำกว่าแต่มีคุณสมบัติทางกลและทางไฟฟ้าที่ด้อยกว่า โดยทั่วไปใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับล่าง ส่วน CCL แบบคอมโพสิต ใช้วัสดุเสริมแรงหลายชนิดร่วมกัน เช่น ใยแก้วและกระดาษ เพื่อให้ได้ความสมดุลระหว่างต้นทุนและประสิทธิภาพ

มากกว่า 60% ของแผ่นลามิเนตเคลือบทองแดงใช้แผ่น FR-4 เป็นวัสดุเสริมแรง โดยทั่วไป แผ่น FR-4 จะใช้ผ้าใยแก้วไร้ด่างเพื่อเพิ่มความแข็งแรงเชิงกล ผ้าใยนี้จะถูกอัดแน่นด้วยเรซินอีพ็อกซี่ ซึ่งแสดงถึงการยึดเกาะที่ยอดเยี่ยม ฉนวนไฟฟ้า และเสถียรภาพทางเคมี

ระบบเรซินประกอบด้วยเรซินอีพ็อกซี่ต่ำโบรมีน เรซินอีพ็อกซี่สูงโบรมีน เรซินอีพ็อกซี่ที่ผ่านการดัดแปลงด้วยไอโซไซยานิก และเรซินอีพ็อกซี่แบบฟีนอลิก โดยการปรับอัตราส่วนของเรซินเหล่านี้สามารถทำให้ได้อุณหภูมิเปลี่ยนผ่านแก้ว (ค่า Tg) ที่แตกต่างกัน

เพื่อให้มีสมรรถนะในการทนไฟ จะเติมสารหน่วงไฟชนิดฮาโลเจน เช่น ทริบิวทิล โบรโมเฟนอล เอ (TBBPA) หรือสารหน่วงไฟไร้ฮาโลเจน เช่น สารประกอบที่มีฟอสฟอรัสและไนโตรเจน

ทองแดงที่ใช้รวมถึงฟอยล์ทองแดงแบบอิเล็กโทรไลติก หรือฟอยล์ทองแดงแบบรีด ซึ่งทำหน้าที่เป็นวัสดุหลักของชั้นโลหะนำไฟฟ้าบนพื้นผิวของแผ่นลามิเนตเคลือบทองแดง

RDS Composite จัดหาแผ่น FR4 CCL คุณภาพสูงในความหนา 12μm, 18μm หรือ 35μm โดยมีความหนาของแผ่นแกนอยู่ระหว่าง 0.2mm ถึง 3.2mm

คุณสมบัติของ FR4 CCL มีอะไรบ้าง

คุณสมบัติทางกล: มีความแข็งแรงสูง ทนต่อการดัดและการกระแทกได้ดี มีความต้านทานการโค้งและแรงดึงที่ยอดเยี่ยม สามารถทนต่อแรงกดจากการบัดกรีและแรงเครียดจากกระบวนการตัดแต่งขณะประกอบ PCB ได้

คุณสมบัติด้านไฟฟ้า: ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกคงที่อยู่ที่ 4.2-4.8 (1GHz) มีการสูญเสียไดอิเล็กตริกต่ำ และมีความต้านทานการเป็นฉนวนสูง ช่วยลดการลดทอนของสัญญาณและการรบกวนในระหว่างการส่งสัญญาณความถี่สูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ

คุณสมบัติทนความร้อน: FR-4 มาตรฐานมีอุณหภูมิเปลี่ยนผ่านแก้ว (Tg) อยู่ที่ 130-150°C ในขณะที่ FR-4 ชนิด high-Tg สูงกว่า 170°C ทำให้สามารถทนต่ออุณหภูมิการเชื่อมที่สูงได้ และแสดงถึงความสามารถในการทนต่อความเครียดจากความร้อนได้อย่างยอดเยี่ยม

คุณสมบัติทนไฟ: เป็นไปตามมาตรฐาน UL94 V-0 สามารถดับตัวเองได้ภายใน 10 วินาทีหลังจากถูกนำออกจากแหล่งเพลิง และไม่หยด จึงช่วยให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีความปลอดภัย

ความคงตัวของมิติ: สัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนค่อนข้างต่ำในทิศทาง X/Y (ประมาณ 13-18 ppm/℃) แต่จะสูงขึ้นเล็กน้อยในทิศทาง Z ซึ่งช่วยป้องกันการแตกร้ากระหว่างชั้นหรือการเคลื่อนตัวของวงจรที่เกิดจากความแตกต่างของการขยายตัวจากความร้อนในระหว่างกระบวนการผลิตแผ่น PCB แบบหลายชั้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ

แผ่นแลมิเนตชนิด FR-4 ที่เคลือบด้วยทองแดง ด้วยเหตุผลด้านต้นทุนที่เหมาะสม การเป็นฉนวนที่มีเสถียรภาพ ความแข็งแรงเชิงกลสูง และคุณสมบัติทนไฟได้ดีเยี่ยม จึงเป็นวัสดุพื้นฐานสำหรับแผ่น PCB แบบแข็งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในปัจจุบัน โดยถูกนำไปใช้ในภาคส่วนหลักๆ เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ ระบบควบคุมอุตสาหกรรม และอุปกรณ์การสื่อสาร