ข้อกำหนดด้านความหนาของแผงวงจรพิมพ์เป็นพารามิเตอร์สำคัญที่ไม่สามารถละเลยได้ ไม่เพียงส่งผลโดยตรงต่อความแข็งแรงทางกลและประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของแผงวงจรพิมพ์เท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการออกแบบโครงสร้างโดยรวมและกระบวนการประกอบของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อีกด้วย การทำความเข้าใจคุณลักษณะ ปัจจัยที่มีอิทธิพล และข้อกำหนดของข้อกำหนดความหนาของแผงวงจรพิมพ์ในสถานการณ์การใช้งานต่างๆ ถือเป็นสิ่งสำคัญในการรับรองประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
1 ข้อกำหนดความหนาของแผงวงจรพิมพ์ทั่วไป
ปัจจุบัน แผ่นวงจรพิมพ์มีข้อกำหนดด้านความหนาที่หลากหลาย เพื่อตอบสนองความต้องการของสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน ช่วงความหนาทั่วไปโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 0.2 มม. ถึง 3.2 มม. โดยมีข้อกำหนดเช่น 0.4 มม. 0.6 มม. 0.8 มม. 1.0 มม. 1.2 มม. 1.6 มม. 2.0 มม. และ 2.4 มม. ที่ใช้กันทั่วไปมากกว่า ในด้านผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค เช่น สมาร์ทโฟน แท็บเล็ต ฯลฯ มักใช้แผงวงจรพิมพ์ที่บางกว่าเพื่อทำให้อุปกรณ์บางลง โดยมีความหนาทั่วไป 0.4 มม. - 1.0 มม. แผงวงจรพิมพ์ที่บางลงเหล่านี้สามารถลดความหนาโดยรวมของอุปกรณ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปรับปรุงความสามารถในการพกพาและความสวยงามของผลิตภัณฑ์ ในด้านต่างๆ เช่น อุปกรณ์ควบคุมทางอุตสาหกรรมและอุปกรณ์สื่อสารที่ต้องการความแข็งแรงเชิงกลสูงและการกระจายความร้อน ความหนาของแผงวงจรพิมพ์ส่วนใหญ่จะอยู่ระหว่าง 1.2 มม.-2.4 มม. เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่มั่นคงในสภาพแวดล้อมการทำงานที่ซับซ้อน
2 ปัจจัยที่มีผลต่อการเลือกความหนาของแผงวงจรพิมพ์
(1) ข้อกำหนดด้านความแข็งแรงทางกล
แผงวงจรพิมพ์ไม่เพียงแต่บรรทุกชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เท่านั้น แต่ยังต้องทนต่อแรงภายนอกบางอย่าง เช่น แรงแทรกและแรงดึงระหว่างการประกอบ การสั่นสะเทือน และแรงกระแทกระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ เป็นต้น สำหรับอุปกรณ์บางอย่างที่ต้องติดตั้งชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ขนาดใหญ่และหนัก หรือทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือนและแรงกระแทก เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์ อุปกรณ์การบินและอวกาศ เป็นต้น จำเป็นต้องเลือกแผงวงจรพิมพ์ที่มีความหนามากขึ้นเพื่อเพิ่มความแข็งแรงทางกล ป้องกันการเปลี่ยนรูปและการแตกหักของแผงวงจรพิมพ์ที่เกิดจากแรงภายนอก และส่งผลกระทบต่อปกติ การทำงานของอุปกรณ์ ตัวอย่างเช่น ในระบบควบคุมเครื่องยนต์ของยานยนต์ เนื่องจากการสั่นสะเทือนที่รุนแรงที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์ แผงวงจรพิมพ์มักจะถูกเลือกให้มีความหนา 1.6 มม. - 2.0 มม. เพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรของโครงสร้างแม้ในสภาพแวดล้อมทางกลที่รุนแรง
(2) ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพทางไฟฟ้า
ความหนาของแผงวงจรพิมพ์ก็มีผลกระทบต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้าเช่นกัน ในวงจรความถี่สูง- แผงวงจรพิมพ์ที่บางลงสามารถลดความล่าช้าและการสูญเสียการส่งสัญญาณ และปรับปรุงความสมบูรณ์ของสัญญาณได้ เนื่องจากบอร์ดที่บางกว่าสามารถร่นเส้นทางสัญญาณและลดการรบกวนระหว่างการส่งสัญญาณได้ ในทางตรงกันข้าม ในบางวงจรที่ต้องการประสิทธิภาพของฉนวนสูง เช่น วงจรจ่ายไฟแรงดันสูง- แผงวงจรพิมพ์ที่หนาขึ้นสามารถให้ประสิทธิภาพของฉนวนที่ดีกว่า ป้องกันการลัดวงจรระหว่างเส้นที่มีศักยภาพต่างกัน และรับประกันการทำงานที่ปลอดภัยของอุปกรณ์ ตัวอย่างเช่น ในการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ของอินเวอร์เตอร์แรงดันสูง- บอร์ดหนา 2.0 มม.- 2.4 มม. ถูกนำมาใช้เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านฉนวนในสภาพแวดล้อมที่มีไฟฟ้าแรงสูง
(3) โครงสร้างอุปกรณ์และกระบวนการประกอบ
ความหนาของแผงวงจรพิมพ์ต้องตรงกับการออกแบบโครงสร้างโดยรวมของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หากพื้นที่ภายในของอุปกรณ์มีจำกัด จำเป็นต้องเลือกแผงวงจรพิมพ์ที่บางลง เพื่อให้สามารถใส่ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ได้มากขึ้นและมีรูปแบบที่กะทัดรัด ในขณะเดียวกันกระบวนการประกอบยังส่งผลต่อการเลือกความหนาของแผงวงจรพิมพ์ด้วย ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้เทคโนโลยีการยึดพื้นผิวสำหรับการบัดกรีส่วนประกอบ แผงวงจรพิมพ์ที่บางกว่าจะให้ความร้อนที่สม่ำเสมอและปรับปรุงคุณภาพการบัดกรีได้ง่ายกว่า สำหรับส่วนประกอบที่ต้องมีการติดตั้งแบบเสียบปลั๊ก- แผงวงจรพิมพ์ที่มีความหนามากขึ้นสามารถให้การสนับสนุนได้ดีขึ้น และป้องกันไม่ให้ส่วนประกอบเอียงหรือหลวมในระหว่างกระบวนการบัดกรี นอกจากนี้ ในการออกแบบแผงวงจรพิมพ์หลาย-ชั้น การจับคู่ความหนาของแต่ละชั้นยังต้องได้รับการพิจารณาอย่างครอบคลุมเพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าและความเสถียรทางกลระหว่างชั้นต่างๆ
3 ข้อกำหนดสำหรับข้อกำหนดความหนาของแผงวงจรพิมพ์ในสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน
(1) สินค้าอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค
ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคมีน้ำหนักเบาและพกพาสะดวก และมีข้อกำหนดที่เข้มงวดอย่างยิ่งเกี่ยวกับความหนาของแผงวงจรพิมพ์ ยกตัวอย่างสมาร์ทโฟน เพื่อให้ได้การออกแบบตัวเครื่องที่บางลง ความหนาของแผงวงจรพิมพ์ภายในมักจะอยู่ระหว่าง 0.6 มม.-0.8 มม. ในขณะเดียวกัน ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี 5G สมาร์ทโฟนจึงมีความต้องการในการส่งสัญญาณที่สูงขึ้นมากขึ้น แผงวงจรพิมพ์ที่บางลงช่วยลดการสูญเสียสัญญาณและปรับปรุงประสิทธิภาพของสัญญาณ แท็บเล็ต สมาร์ทวอทช์ และผลิตภัณฑ์อื่นๆ มีความคล้ายคลึงกันตรงที่ใช้แผงวงจรพิมพ์แบบบางเพื่อรวมฟังก์ชันเพิ่มเติมในพื้นที่จำกัด ตอบสนองความต้องการของผู้ใช้สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีน้ำหนักเบาและประสิทธิภาพสูง
(2) อุปกรณ์ควบคุมอุตสาหกรรม
โดยทั่วไปอุปกรณ์ควบคุมทางอุตสาหกรรมจะทำงานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ซึ่งต้องการความน่าเชื่อถือและเสถียรภาพที่สูงมากของแผงวงจรพิมพ์ แผงวงจรพิมพ์ในอุปกรณ์ประเภทนี้ไม่เพียงแต่ต้องทนทานต่อปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ ความชื้น และฝุ่นที่สูงเท่านั้น แต่ยังต้องรับมือกับการสั่นสะเทือนและการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างการทำงานของอุปกรณ์อีกด้วย ดังนั้น โดยทั่วไปแล้ว แผงวงจรพิมพ์สำหรับอุปกรณ์ควบคุมทางอุตสาหกรรมจึงถูกเลือกให้มีความหนา 1.2 มม.-2.0 มม. เพื่อเพิ่มความแข็งแรงทางกลและความสามารถในการป้องกัน-สัญญาณรบกวน ตัวอย่างเช่น ในระบบควบคุมของเครื่องมือเครื่อง CNC แผงวงจรพิมพ์จำเป็นต้องควบคุมการเคลื่อนไหวและความแม่นยำในการประมวลผลของเครื่องมือกลอย่างแม่นยำ แผงวงจรพิมพ์ที่หนาขึ้นสามารถรับประกันได้ว่าความเสถียรและความน่าเชื่อถือของวงจรจะไม่ได้รับผลกระทบภายใต้การสั่นสะเทือนและการกระแทกในระยะยาว
(3) อุปกรณ์การบินและอวกาศ
อุปกรณ์การบินและอวกาศมีข้อกำหนดที่เข้มงวดที่สุดสำหรับแผงวงจรพิมพ์ ซึ่งต้องการการทำงานที่เชื่อถือได้ภายใต้สภาวะแวดล้อมที่รุนแรง ในสภาพแวดล้อมที่สูง- แผงวงจรพิมพ์จะต้องผ่านการทดสอบต่างๆ เช่น อุณหภูมิต่ำ ความดันต่ำ และการแผ่รังสีที่รุนแรง ในระหว่างการปล่อยและบินของเครื่องบิน เครื่องบินจะต้องได้รับแรงสั่นสะเทือนและการกระแทกอย่างรุนแรงด้วย ดังนั้น แผงวงจรพิมพ์สำหรับอุปกรณ์การบินและอวกาศมักจะทำจากวัสดุที่มีความแข็งแรงสูง-และเชื่อถือได้สูง โดยมีข้อกำหนดด้านความหนาโดยทั่วไปตั้งแต่ 1.6 มม. ถึง 3.2 มม. เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพที่ดีภายใต้สภาวะที่รุนแรงต่างๆ ในเวลาเดียวกัน เพื่อให้เป็นไปตามข้อจำกัดด้านน้ำหนักที่เข้มงวดของอุปกรณ์การบินและอวกาศ เมื่อเลือกความหนาของแผงวงจรพิมพ์ จำเป็นต้องพิจารณาความหนาแน่นและความแข็งแรงของวัสดุอย่างครอบคลุม และพยายามลดน้ำหนักให้มากที่สุดในขณะที่มั่นใจในประสิทธิภาพ