สองวัสดุ สองหน้าที่
แผ่นวงจรพิมพ์แบบหลายชั้นที่แข็งแรงนั้นสร้างขึ้นจากสองสิ่ง: แกน และ พรีเพรก
- แกน คือลามิเนตที่ผ่านการอบอย่างสมบูรณ์ — ผ้าใยแก้วในอีพ็อกซี่ที่อบแล้ว (ขั้นตอน C) โดยมีแผ่นฟอยล์ทองแดงยึดติดอยู่ทั้งสองด้าน มันช่วยรักษาความหนาและความเสถียรทางกลของแผ่นวงจร และรองรับวงจรชั้นในที่ถูกสร้างภาพและกัดก่อนการเคลือบ
- พรีเพรก คือผ้าใยแก้วที่ชุบด้วยเรซินที่อบบางส่วน (ขั้นตอน B) โดยไม่มีทองแดง มันไม่มีคุณสมบัติความแข็งแรงทางโครงสร้างของตัวเอง หน้าที่ของมันคือการไหลภายใต้ความร้อนและความดัน เติมเต็มช่องว่างรอบๆ ลวดลายทองแดง และเชื่อมแกนเข้าด้วยกันเป็นแผ่นวงจรเดียว
แผ่นวงจรพิมพ์สี่ชั้น ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด คือ แกนสองชั้นและชั้นพรีเพรกหนึ่งชั้น — หรือแกนหนึ่งชั้นและชั้นพรีเพรกสองชั้น ขึ้นอยู่กับการเรียงซ้อน
สิ่งที่เกิดขึ้นระหว่างการเคลือบ
แผ่นวงจรจะถูกกดด้วยความร้อน เรซินพรีเพรกจะอ่อนตัวลง ไหลเข้าไปในลวดลายทองแดงที่กัดไว้และรอบๆ เส้นทาง แล้วจึงแข็งตัว ในขณะนั้นจะมีสองสิ่งที่ถูกกำหนดขึ้น:
- ความหนาของฉนวนไฟฟ้าขั้นสุดท้าย เรซินต้องเติมเต็มขั้นทองแดง ดังนั้นฉนวนไฟฟ้าระหว่างสองชั้นจึงเป็นฟังก์ชันของปริมาณเรซินในพรีเพรกและน้ำหนักของทองแดง ไม่ใช่แค่ความหนาตามชื่อเท่านั้น
- ความแข็งแรงของการยึดติด การไหลน้อยเกินไปจะทำให้เกิดช่องว่าง การไหลมากเกินไปจะบีบเรซินออกและทำให้ฉนวนไฟฟ้าบางลง ซึ่งจะแสดงให้เห็นเป็นการเปลี่ยนแปลงของอิมพีแดนซ์
ทำไมจึงสำคัญสำหรับนักออกแบบ
ความแตกต่างของวัสดุมีผลตามมาสามประการ
อิมพีแดนซ์ การจัดเรียงชั้นที่มีอิมพีแดนซ์ควบคุมจะคำนวณจากฉนวนไฟฟ้าระหว่างเส้นทางและจุดอ้างอิง ฉนวนไฟฟ้านั้นมักจะเป็นพรีเพรก หากแบบร่างการจัดเรียงชั้นระบุว่า "ฉนวนไฟฟ้า 0.1 มม." โดยไม่ได้ระบุโครงสร้างพรีเพรก ผู้ผลิตจะต้องทำการสันนิษฐาน และความคลาดเคลื่อน ±10% จะมีความเสี่ยงก่อนที่จะเริ่มกัดแผ่นวงจรด้วยซ้ำ
ความหนา ความหนาของแผ่นวงจรพิมพ์สำเร็จรูปคือผลรวมของแกนกลาง แผ่นพรีเพรกหลังการขึ้นรูป และแผ่นทองแดง แผ่นทองแดงหนาและแผ่นพรีเพรกหลายชั้นจะทำงานร่วมกัน: ทองแดงที่มากขึ้นหมายถึงเรซินที่ต้องใช้มากขึ้นเพื่อเติมช่องว่าง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมแผ่นวงจรพิมพ์ที่มีทองแดงหนาจึงไม่ใช่แค่แผ่นทองแดงหนาธรรมดา
ความสมมาตร แกนกลางและแผ่นพรีเพรกมีพฤติกรรมการขยายตัวที่แตกต่างกัน แผ่นวงจรพิมพ์ที่สมดุลรอบเส้นกึ่งกลางจะโค้งงอน้อยลงระหว่างการเคลือบและการขึ้นรูป แผ่นวงจรพิมพ์ที่ไม่สมดุลจะแสดงให้เห็นถึงการโค้งงอและการบิด โดยมีค่าที่ยอมรับได้อยู่ที่ 0.7%
การอ่านแบบร่างแผ่นวงจรพิมพ์
แบบร่างที่ใช้งานได้จะแสดงรายการต่อชั้น: น้ำหนักทองแดง วัสดุ และความหนา และระบุว่าฉนวนเป็นแกนกลางหรือแผ่นพรีเพรก ความแตกต่างนี้ไม่ใช่แค่เรื่องทางวิชาการ — มันบอกผู้ผลิตว่าควรซื้อแผ่นทองแดงแบบใด และบอกนักออกแบบว่าฉนวนสำเร็จรูปจะเป็นอย่างไร
ในกรณีที่การออกแบบผสมผสานชั้นพลังงานขนาดใหญ่เข้ากับชั้นสัญญาณที่มีรายละเอียดปลีกย่อย การจัดเรียงชั้นจะถูกตกลงกันใน DFM แทนที่จะเป็นการสันนิษฐาน ขีดจำกัดความสามารถนั้นอยู่ที่ หน้าความสามารถ และตัวเลือกบอร์ดบน หน้าการผลิต PCB.