วิศวกรส่วนใหญ่คิดว่าการเพิ่มชั้นให้กับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เป็นเพียงการอัดวงจรให้มากขึ้นในพื้นที่ที่น้อยลงเท่านั้น นั่นไม่ถูกต้อง การเปลี่ยนจากแผงวงจร 2 ชั้นเป็น 4 ชั้น จะเปลี่ยนพฤติกรรมทางไฟฟ้าของวงจรทั้งหมด คุณจะได้ระนาบเฉพาะที่ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกัน ซึ่งสำคัญกว่าส่วนต่างราคา 20 ดอลลาร์ระหว่างแผงวงจรต้นแบบเสียอีก

โครงสร้างมาตรฐานของแผงวงจรพิมพ์ 4 ชั้นคืออะไร?

นี่คือสิ่งที่ไม่มีใครบอกคุณตั้งแต่แรก: การเรียงชั้นของแผ่นวงจร 4 ชั้นนั้นไม่ได้เกิดขึ้นแบบสุ่ม คุณไม่สามารถเรียงแผ่นทองแดงอย่างไรก็ได้ตามใจชอบแล้วคาดหวังประสิทธิภาพที่ดีได้

โครงสร้างมาตรฐานจะใช้รูปแบบแซนด์วิชดังนี้: 

ชั้นสัญญาณบนสุด → วัสดุพรีเพรก → แผ่นกราวด์ → แกน → แผ่นจ่ายไฟ → วัสดุพรีเพรก → ชั้นสัญญาณล่างสุด

ชั้นที่ 1 ด้านบน

 ชั้นสัญญาณหลักของคุณ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จะวางอยู่ที่นี่ เส้นทางเดินสายจะวิ่งอยู่ที่นี่ นี่คือบริเวณที่คุณจะทำการเดินสายส่วนใหญ่ เพราะคุณจำเป็นต้องเข้าถึงแผ่นรองของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์

ชั้นที่ 2 ด้านใน

 แผ่นกราวด์ แผ่นทองแดงทั้งหมดนี้เชื่อมต่อกับกราวด์ ทำไมต้องใช้ชั้นทองแดงทั้งชั้นสำหรับกราวด์? เพราะสัญญาณความถี่สูงต้องการเส้นทางส่งกลับที่แข็งแรงอยู่ด้านล่าง เมื่อสัญญาณเดินทางบนชั้นที่ 1 กระแสส่งกลับจะไหลผ่านด้านล่างโดยตรงบนชั้นที่ 2 ซึ่งจะสร้างพื้นที่วงจรขนาดเล็ก ช่วยป้องกันปัญหา EMI ก่อนที่จะเกิดขึ้น

 คุณอาจเคยเห็นแบบร่างที่วิศวกรพยายามใช้โครงข่ายกราวด์แทนระนาบ ผลลัพธ์คือหายนะ ปัญหาเรื่องความสมบูรณ์ของสัญญาณทำให้พวกเขาต้องแก้ไขแผงวงจรถึงสามครั้ง

ชั้นที่ 3 ด้านใน

ชั้นจ่ายไฟ (Power plane) โดยปกติจะเชื่อมต่อกับราง VCC หลักของคุณ ไม่ว่าจะเป็น 3.3V, 5V หรือ 12V ขึ้นอยู่กับการออกแบบของคุณ ชั้นนี้จะกระจายพลังงานไปทั่วบอร์ดโดยมีความต้านทานน้อยที่สุด คุณจะได้รับแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรที่ IC ทุกตัวโดยไม่ต้องใช้เส้นทางจ่ายไฟขนาดใหญ่ที่ทำให้พื้นที่การเดินสายหมดลง การออกแบบบางอย่างแบ่งชั้นนี้ออกเป็นหลายแรงดันไฟฟ้า เช่น 3.3V และ 5V ซึ่งจะทำงานได้ดีหากคุณเว้นระยะห่างที่เหมาะสมระหว่างส่วนที่แบ่งออก

ชั้นที่ 4 ด้านล่าง

 ชั้นสัญญาณรอง คุณจะเดินสายในชั้นนี้เมื่อชั้นที่ 1 เต็ม หรือเมื่อคุณต้องการหลีกเลี่ยงการต่อสายแบบ BGA fanout ชั้นล่างสุดยังเป็นที่ตั้งของตัวเชื่อมต่อและจุดทดสอบด้วย

ส่วนแกนกลางอยู่ตรงกลาง นี่คือวัสดุฐาน FR-4 ที่แข็งแรง โดยทั่วไปมีความหนา 1.0 มม. ในแผ่นมาตรฐาน 1.6 มม. ชั้นพรีเพรกทำหน้าที่เป็นกาว แผ่นใยแก้วกึ่งแข็งเหล่านี้จะยึดทุกอย่างเข้าด้วยกันในระหว่างกระบวนการเคลือบ เมื่อความร้อนและความดันเปลี่ยนพวกมันให้กลายเป็นฉนวนไฟฟ้าที่แข็งแรง

ปัจจุบัน ผู้ผลิตบางรายเสนอการจัดเรียงแบบ สัญญาณ-กราวด์-แหล่งจ่ายไฟ-สัญญาณ เป็นทางเลือก ในทางเทคนิคแล้ว มันใช้งานได้ แต่การจัดเรียงแบบ สัญญาณ-กราวด์-แหล่งจ่ายไฟ-สัญญาณ มาตรฐานนั้นทำงานได้ดีกว่าสำหรับการออกแบบสัญญาณผสม เพราะชั้นสัญญาณทั้งสองอยู่ติดกับระนาบอ้างอิงโดยตรง ซึ่งช่วยลดความซ้ำซ้อนของวงจรแม่เหล็กไฟฟ้า

อีกสิ่งหนึ่งที่ควรทราบเกี่ยวกับโครงสร้างแบบนี้คือ ความสมมาตรมีความสำคัญต่อกระบวนการผลิต หากคุณวางทองแดงทั้งหมดไว้ด้านใดด้านหนึ่ง แผงวงจรจะบิดงอระหว่างกระบวนการรีโฟลว์ การจัดเรียงแบบ Type 1 จะกระจายทองแดงอย่างสมดุลจากบนลงล่าง ซึ่งจะช่วยป้องกันการโค้งงอระหว่างการประกอบ 

แผงวงจรพิมพ์ 4 ชั้น เทียบกับ แผงวงจรพิมพ์ 2 ชั้น: เหตุใดจึงควรอัปเกรด?

คุณออกแบบแผงวงจร 2 ชั้น มันใช้งานได้ดีบนโต๊ะทดสอบ จากนั้นคุณผลิตออกมา 500 ชิ้น และพวกมันไม่ผ่านการทดสอบ EMC ฟังดูคุ้นๆ ไหม?

ความสมบูรณ์ของสัญญาณ

 สัญญาณความเร็วสูงไม่ชอบแผงวงจร 2 ชั้น เมื่อคุณใช้บัส SPI 100MHz หรือคู่สายสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียล USB 2.0 บนแผงวงจร 2 ชั้น กระแสไฟกลับจะต้องหาทางไหลกลับผ่านเส้นทางกราวด์ที่คุณกำหนดไว้ โดยปกติแล้ว นั่นหมายถึงเส้นทางที่ยาวและคดเคี้ยวผ่านลายกราวด์ ซึ่งจะสร้างวงจรคล้ายเสาอากาศขนาดใหญ่ที่แผ่สัญญาณรบกวนและทำให้เกิดการแทรกแซง 

บนแผ่นวงจร 4 ชั้น กระแสไฟไหลกลับจะไหลโดยตรงใต้เส้นสัญญาณผ่านระนาบกราวด์ พื้นที่ของวงจรวนซ้ำจะลดลงจนแทบไม่มีเลย สัญญาณที่ได้จะปรากฏชัดเจนบนออสซิลโลสโคป

การป้องกัน EMI

แผ่นกราวด์และแผ่นจ่ายไฟภายในเหล่านั้นทำหน้าที่เหมือนเกราะป้องกัน พวกมันดักจับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าไว้ระหว่างชั้นแทนที่จะปล่อยให้มันแผ่กระจายออกไปในอากาศ คุณควรทดสอบวงจรที่เหมือนกันบนแผ่นวงจรพิมพ์ 2 ชั้นเทียบกับ 4 ชั้น โดยทั่วไปแล้วแผ่นวงจรพิมพ์ 4 ชั้นจะแสดงการแผ่รังสีที่ดีกว่า 15-20 เดซิเบล นั่นคือความแตกต่างระหว่างการผ่านและการไม่ผ่านเกณฑ์ FCC Part 15 Class B

ความหนาแน่น

คุณจะได้เลเยอร์การเดินสายสี่ชั้นแทนที่จะเป็นสองชั้น เห็นได้ชัดว่าสิ่งนี้ช่วยให้คุณลดขนาดของแผงวงจรได้ แต่ประโยชน์ที่แท้จริงคือการหลีกเลี่ยงส่วนประกอบที่มีความหนาแน่นสูง เช่น แพ็คเกจ BGA หรือ QFN ที่มีระยะห่าง 0.5 มม. บนแผงวงจร 2 ชั้น คุณถูกจำกัดการเดินสายระหว่างแผ่นรองเท่านั้น แต่บนแผงวงจร 4 ชั้น คุณสามารถเจาะรูเชื่อมต่อและลดระดับลงไปที่ชั้นด้านในเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาการเดินสายที่ยุ่งเหยิง

 การออกแบบที่ต้องการพื้นที่ 80 มม. × 60 มม. สำหรับแผงวงจร 2 ชั้น มักจะพอดีกับพื้นที่ 60 มม. × 45 มม. สำหรับแผงวงจร 4 ชั้น การลดพื้นที่แผงวงจรนี้สามารถชดเชยต้นทุนต่อแผงที่สูงขึ้นได้เมื่อคุณผลิตในปริมาณหลายพันชิ้น

การจัดการความร้อน

ทองแดงนำความร้อนได้ดีกว่า FR-4 ถึง 200 เท่า แผ่นทองแดงภายในเหล่านี้ช่วยกระจายความร้อนไปทั่วทั้งแผ่น แทนที่จะปล่อยให้ความร้อนไปกระจุกตัวอยู่ใต้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าหรือ MOSFET สำหรับแหล่งจ่ายไฟที่จ่ายกระแส 3A ขึ้นไป เรื่องนี้สำคัญมาก บางครั้งคุณอาจไม่จำเป็นต้องใช้ฮีทซิงค์โดยใช้รูระบายความร้อนไปยังแผ่นทองแดงภายใน ช่วยประหยัดต้นทุน BOM ไปได้ 1.50 ดอลลาร์ในการออกแบบแหล่งจ่ายไฟ 12V โดยการระบายความร้อนไปยังชั้นที่ 3 แทนที่จะยึดด้วยอลูมิเนียม

ความแตกต่างด้านต้นทุน? การผลิตต้นแบบจำนวนมากทำให้ต้นทุนต่อแผ่นสูงขึ้น 15-30 ดอลลาร์สหรัฐฯ สำหรับแผ่นวงจร 4 ชั้น เทียบกับแผ่นวงจร 2 ชั้น จากโรงงานผลิตส่วนใหญ่ในจีน ราคาการผลิตจำนวน 1000 ชิ้นขึ้นไปอาจเพิ่มขึ้นเพียง 2-4 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อแผ่น ในขณะเดียวกัน การทดสอบ EMC ที่ล้มเหลวเพียงครั้งเดียวก็มีค่าใช้จ่ายในการทดสอบซ้ำสูงถึง 3000-5000 ดอลลาร์สหรัฐฯ ลองคำนวณดูสิ

ข้อกำหนดการออกแบบที่สำคัญและการเลือกใช้วัสดุ

FR-4 คือวัสดุมาตรฐานทั่วไป ประมาณ 95% ของแผ่นวงจรพิมพ์ 4 ชั้นใช้ FR-4 เพราะต้นทุนของ FR-4 ต่ำกว่าวัสดุพิเศษถึงสิบเท่า

คุณจะเห็น FR-4 ระบุค่า Tg ที่แตกต่างกัน เช่น TG130, TG150, TG170 นี่คืออุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะของวัสดุที่อ่อนตัวลง ค่า TG130-140 มาตรฐานนั้นใช้ได้ดีสำหรับผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภค คุณต้องใช้ TG170 สำหรับอุปกรณ์ยานยนต์หรืออุตสาหกรรมที่ติดตั้งในตู้ที่มีอุณหภูมิสูงหรืออยู่ใกล้เครื่องยนต์ ค่า Tg ที่สูงขึ้นจะทำให้ต้นทุนสูงขึ้น 15-20% แต่จะให้ความน่าเชื่อถือที่อุณหภูมิแวดล้อม 130°C แทนที่จะเป็นเพียง 105°C

วัสดุของ Rogers เข้ามามีบทบาทในการออกแบบ RF ที่ความถี่สูงกว่า 1GHz Rogers 4350B มีราคาประมาณ 8-12 เท่าของ FR-4 คุณจะใช้มันเมื่อต้องการควบคุมค่าคงที่ไดอิเล็กตริกอย่างเข้มงวดสำหรับเสาอากาศไมโครสตริปหรือสายส่งสัญญาณที่ต้องการค่าอิมพีแดนซ์ที่สำคัญ 

ความหนาของคณะกรรมการ

ความหนามาตรฐานคือ 1.6 มม. ซึ่งพอดีกับช่องเสียบ PCB มาตรฐานในตัวกล่องและให้ความแข็งแรงทางกลที่ดีสำหรับการประกอบด้วยมือ คุณสามารถสั่งซื้อขนาด 0.8 มม. สำหรับอุปกรณ์ที่บางเป็นพิเศษ เช่น อุปกรณ์สวมใส่ ขนาด 1.0 มม. สำหรับการออกแบบที่คำนึงถึงต้นทุน หรือขนาด 2.0 มม. สำหรับแผงวงจรไฟฟ้ากำลังสูง โปรดทราบว่าการใช้แผ่นวงจรที่บางกว่า 1.6 มม. จะทำให้แผ่นวงจรโค้งงอมากขึ้นระหว่างการประกอบ ซึ่งอาจทำให้รอยบัดกรีบนชิ้นส่วนขนาดใหญ่แตกได้

น้ำหนักทองแดง

โดยทั่วไปแล้วชั้นนอกสุดจะใช้ทองแดง 1 ออนซ์ ซึ่งสามารถรองรับกระแสไฟฟ้า 3-4 แอมป์ต่อลายวงจรได้ โดยมีความกว้างของลายวงจรที่เหมาะสม ส่วนชั้นในสุดที่เป็นแผ่นจ่ายไฟและแผ่นกราวด์ก็มักจะใช้ทองแดง 1 ออนซ์เช่นกัน แต่บางผู้ผลิตอาจใช้เพียง 0.5 ออนซ์ในชั้นในสุดเพื่อประหยัดต้นทุน โปรดตรวจสอบรายละเอียดนี้ในใบเสนอราคาของคุณ 

สำหรับงานออกแบบที่ใช้กระแสไฟสูงถึง 10A ขึ้นไป คุณสามารถสั่งซื้อทองแดงขนาด 2 ออนซ์ หรือแม้แต่ 3 ออนซ์ได้ แต่จะมีราคาสูงกว่าและจำกัดความกว้างของลายวงจรขั้นต่ำ เนื่องจากทองแดงที่หนากว่าจะกัดเซาะรายละเอียดได้ยากกว่า

การควบคุมความต้านทาน

นี่คือจุดเด่นของแผ่นวงจรพิมพ์ 4 ชั้น คุณต้องการค่าความต้านทานที่ควบคุมได้สำหรับ USB, Ethernet, HDMI หรือหน่วยความจำ DDR เครื่องคำนวณจะคำนวณความกว้างของลายวงจรโดยอิงจากรูปทรงเรขาคณิตของชั้นทองแดง ลายวงจรไมโครสตริปขนาด 50Ω ทั่วไปบนแผ่นวงจรพิมพ์ 4 ชั้นที่มีทองแดง 1 ออนซ์และฉนวน 10 มิลลิเมตร จะมีความกว้างประมาณ 12-15 มิลลิเมตร ผู้ผลิตคิดค่าใช้จ่ายเพิ่ม 50-150 ดอลลาร์สำหรับการควบคุมความต้านทาน เนื่องจากพวกเขาต้องทดสอบชิ้นส่วนตัวอย่างและรับรองผลลัพธ์

ถ้าคุณต้องการควบคุมค่าความต้านทาน คุณต้องแจ้งรายละเอียดการเรียงชั้นของวัสดุให้กับโรงงานผลิต การบอกแค่ว่าต้องการ 50 โอห์มโดยไม่ระบุความหนาของฉนวนและค่า Er จะทำให้พวกเขาต้องเดา ซึ่งหลายครั้งก็เดาผิด

ความสามารถในการผลิต

การออกแบบของคุณจะดีได้ก็ต่อเมื่อโรงงานผลิตสามารถผลิตได้จริงเท่านั้น นี่คือตัวอย่างความสามารถในการผลิตแผงวงจร 4 ชั้นมาตรฐานของผู้ผลิตชาวจีนชั้นนำในปี 2026:

ร่องรอยขั้นต่ำ

 ขนาด 4mil/4mil นั้นสามารถทำได้ในร้านส่วนใหญ่โดยไม่ต้องจ่ายราคาสูง ซึ่งช่วยให้คุณสามารถเดินสายระหว่างแผ่น BGA ที่มีระยะห่าง 0.5 มม. ได้ คุณสามารถเพิ่มขนาดเป็น 3mil/3mil หรือแม้แต่ 2.5mil/2.5mil ได้ แต่จะมีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นและระยะเวลารอสินค้านานขึ้น สำหรับงานออกแบบส่วนใหญ่ ขนาด 5mil/5mil หรือ 6mil/6mil ก็ใช้งานได้ดีและช่วยลดต้นทุนได้

ขนาดรูขั้นต่ำ

 การเจาะด้วยเครื่องจักรกลสามารถทำได้ถึงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.2 มม. หากต้องการขนาดเล็กกว่านั้นจำเป็นต้องใช้การเจาะด้วยเลเซอร์ ซึ่งจะทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้นเป็นสามเท่า รูเจาะมาตรฐานจะมีขนาด 0.3 มม. และแผ่นรองขนาด 0.6 มม. ซึ่งมีราคาถูกและเชื่อถือได้

เสร็จสิ้นพื้นผิว

 HASL มีต้นทุนต่ำที่สุด แต่ทำให้พื้นผิวไม่เรียบ ซึ่งก่อให้เกิดปัญหาสำหรับชิ้นส่วนที่มีระยะห่างระหว่างขาต่ำกว่า 0.5 มม. ENIG เพิ่มต้นทุนในการสร้างต้นแบบอีก 15-25 ดอลลาร์ แต่ให้พื้นผิวเรียบ ทนต่อการเกิดออกซิเดชัน และมีอายุการใช้งานนานกว่า 12 เดือน 

คุณสามารถใช้ ENIG กับอุปกรณ์ใดๆ ก็ได้ที่มี QFN หรือ BGA OSP มีราคาและอายุการใช้งานอยู่ระดับกลางๆ ใช้งานได้นาน 6 เดือน ส่วนการเคลือบเงินแบบจุ่ม (Immersion Silver) มีประสิทธิภาพคล้ายกับ ENIG ในราคาที่ต่ำกว่าเล็กน้อย แต่จะหมองเร็วกว่า

สีหน้ากากประสาน

 สีเขียวเป็นสีมาตรฐานและฟรี สีดำดูเป็นมืออาชีพ แต่ทำให้การตรวจสอบยากขึ้นเพราะมองไม่เห็นร่องรอยใต้หน้ากาก สีขาวเหมาะสำหรับแผง LED เพราะสะท้อนแสงได้ดี สีน้ำเงินและสีแดงเป็นตัวเลือกด้านความสวยงามที่เพิ่มต้นทุนให้กับต้นแบบ 10-20 ดอลลาร์ สีดำด้านกำลังเป็นที่นิยมในสินค้าอุปโภคบริโภค แต่มีราคาสูงกว่ามาก

จุดแวะตาบอดและถูกฝัง

 การออกแบบ 4 เลเยอร์ส่วนใหญ่ใช้ vias แบบมาตรฐานที่เจาะทะลุไปจนสุด vias แบบปิดหรือ vias แบบฝังช่วยให้คุณเดินสายวงจรได้หนาแน่นขึ้น แต่จะเพิ่มต้นทุนอย่างมาก คาดว่าจะแพงกว่า 3-5 เท่า ควรหลีกเลี่ยง vias เหล่านี้เว้นแต่คุณไม่สามารถหลีกเลี่ยงการใช้ BGA ขนาด 0.4 มม. ได้เลย

การใช้งานหลักของแผงวงจรพิมพ์ 4 ชั้น

คุณจะพบแผงวงจร 4 ชั้นได้ทั่วไปในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่

พาวเวอร์ซัพพลาย

 แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตช์โหมดที่มีกำลังไฟมากกว่า 15 วัตต์ มักใช้โครงสร้างแบบ 4 ชั้นเสมอ ชั้นกราวด์ช่วยลดสัญญาณรบกวนจากการสวิตช์ และชั้นจ่ายไฟช่วยกระจายกระแสไฟฟ้าสูงโดยไม่ต้องใช้ลายวงจรขนาดใหญ่ เราเคยออกแบบวงจรขับ LED ขนาด 80 วัตต์บนแผ่นวงจร 2 ชั้น มันใช้งานได้ แต่ปล่อยสัญญาณรบกวนมากจนรบกวนวิทยุ AM ในสถานที่ของลูกค้า

ชิ้นส่วนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

 อุปกรณ์สมาร์ทโฮม เราเตอร์ไวไฟ ลำโพงบลูทูธ และอุปกรณ์ใดๆ ที่เชื่อมต่อแบบไร้สาย จำเป็นต้องมีการออกแบบ 4 ชั้นเพื่อให้ผ่านการทดสอบของ FCC ประสิทธิภาพของเสาอากาศเพียงอย่างเดียวก็คุ้มค่ากับราคาแล้ว เพราะตำแหน่งของระนาบกราวด์ส่งผลโดยตรงต่อรูปแบบการแผ่รังสีและประสิทธิภาพ

ตัวควบคุมยานยนต์

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในรถยนต์ต้องเผชิญกับสภาพแวดล้อม EMI ที่รุนแรง เช่น สัญญาณรบกวนจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า สัญญาณรบกวนจากการจุดระเบิด และสัญญาณรบกวนจากการสลับกระแสของมอเตอร์ แผงวงจรพิมพ์สี่ชั้นที่มีระนาบกราวด์ที่เหมาะสมสามารถทนต่อพายุไฟฟ้าเหล่านี้ได้ นอกจากนี้ ข้อกำหนดด้านอุณหภูมิของรถยนต์ยังต้องการวัสดุ TG170 ที่สามารถใช้งานได้ในช่วงอุณหภูมิ -40°C ถึง +125°C

ควบคุมอุตสาหกรรม

PLCอุปกรณ์ต่างๆ เช่น มอเตอร์ขับเคลื่อน และ HMI สำหรับงานอุตสาหกรรม ใช้แผงวงจร 4 ชั้น เพื่อลดสัญญาณรบกวน เมื่อติดตั้งอุปกรณ์ในโรงงานใกล้กับ VFD และเครื่องเชื่อม คุณจำเป็นต้องมีการป้องกันสัญญาณรบกวนให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

ไดรเวอร์ LED

วงจรขับ LED กำลังสูงได้รับประโยชน์จากการกระจายความร้อนของแผ่นทองแดงภายใน วงจรขับ LED 50 วัตต์บนแผง 4 ชั้นสามารถกระจายความร้อนผ่านชั้นที่ 3 ช่วยลดอุณหภูมิจุดร้อนลงได้ 15-20 องศาเซลเซียส เมื่อเทียบกับแผง 2 ชั้น

วิธีลดต้นทุนการผลิตแผงวงจรพิมพ์ 4 ชั้น (PCB)

การตั้งราคาสินค้าต้นแบบทำให้หลายคนกังวล คุณเห็นราคาเสนอ 180 ดอลลาร์สำหรับแผงวงจรห้าแผ่นแล้วสงสัยว่าการผลิตจริงจะทำให้คุณล้มละลายหรือไม่ แต่มันจะไม่เป็นเช่นนั้น

จำนวน

แผงวงจรต้นแบบ 5 ชิ้นจากโรงงานผลิตในจีนมีราคา 100-200 ดอลลาร์ ขึ้นอยู่กับขนาดและคุณสมบัติ แต่แผงวงจร 100 ชิ้นอาจมีราคารวม 300-400 ดอลลาร์ ค่าใช้จ่ายในการตั้งค่าจะถูกตัดจำหน่าย เมื่อถึงจำนวน 1000 ชิ้น ราคาต่อแผงจะอยู่ที่ 3-6 ดอลลาร์ สำหรับการออกแบบขนาดมาตรฐาน 100 มม. × 100 มม. อย่าตัดสินใจเรื่องการผลิตโดยอิงจากราคาแผงวงจรต้นแบบเพียงอย่างเดียว

ผ่านทางเทคโนโลยี

 รูทะลุ (Through-hole vias) มีต้นทุนต่ำมาก ส่วนรูปิด (Blind vias) หรือรูฝัง (Buried vias) จะมีต้นทุนสูงกว่า 3-5 เท่า เพราะต้องผ่านกระบวนการเคลือบหลายรอบ เว้นแต่ว่าคุณกำลังออกแบบโทรศัพท์หรืออุปกรณ์สวมใส่ขนาดเล็กมาก ควรเลือกใช้รูทะลุจะดีกว่า

ขนาดแผ่นวงจรและการจัดวางแผง

ผู้ผลิตสร้างแผงวงจรพิมพ์ (PCB) บนแผงขนาดมาตรฐาน โดยทั่วไปคือ 18 นิ้ว × 24 นิ้ว หากขนาดแผงวงจรของคุณเอื้ออำนวยให้สามารถผลิตได้หลายชิ้นต่อแผงโดยมีการสูญเสียวัสดุน้อยที่สุด ราคาจะลดลง แผงวงจรขนาด 95 มม. × 95 มม. สามารถผลิตได้สี่ชิ้นต่อแผงโดยใช้พื้นที่อย่างคุ้มค่า แผงวงจรขนาด 110 มม. × 87 มม. จะติดตั้งได้ไม่สะดวกและสิ้นเปลืองวัสดุ บางครั้งการลดขนาดแผงวงจรลง 5 มม. สามารถลดต้นทุนต่อหน่วยลงได้ถึง 15% เพียงเพราะประสิทธิภาพของแผงที่ดีขึ้น

ระยะเวลาในการ

 ระยะเวลาการผลิตปกติจากผู้ผลิตในประเทศจีนคือ 7-10 วัน บริการเร่งด่วนมีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้น 2-3 เท่า เว้นแต่คุณต้องการสินค้าเพื่อส่งงานแสดงสินค้าอย่างเร่งด่วน ควรใช้เวลาการผลิตปกติ 

ความซับซ้อนของการออกแบบ

 การควบคุมอิมพีแดนซ์ ลายวงจรที่มีระยะห่างละเอียดต่ำกว่า 5 มิลลิเมตร หรือสายทองแดงหนา 2 ออนซ์ขึ้นไป ล้วนส่งผลให้ต้นทุนเพิ่มขึ้น ออกแบบให้สามารถผลิตได้ตามมาตรฐาน และเสนอราคาที่สมเหตุสมผล

อีกเรื่องเกี่ยวกับต้นทุน: อย่าประหยัดเรื่องการตกแต่งพื้นผิวเพื่อประหยัดเงิน 15 ดอลลาร์ต่อแผ่น ลูกค้าคนหนึ่งประหยัดเงินได้ 200 ดอลลาร์สำหรับแผ่นวงจร 200 แผ่นโดยใช้ HASL แทน ENIG แต่ต่อมาต้องเสียเงิน 4000 ดอลลาร์ในการแก้ไขแผ่นวงจร 30% เพราะพื้นผิวที่ไม่เรียบทำให้เกิดการบิดเบี้ยว (tombstoning) บนตัวต้านทานขนาด 0402 ระหว่างการบัดกรีแบบรีโฟลว์ 

สรุป

แผงวงจรพิมพ์สี่ชั้นมีราคาสูงกว่าแผงวงจรพิมพ์สองชั้น แต่ให้ความสมบูรณ์ของสัญญาณที่ดีกว่า ประสิทธิภาพการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และความหนาแน่นของการจัดวางวงจรที่ดีกว่า โครงสร้างมาตรฐานจะวางระนาบกราวด์และระนาบพลังงานไว้ภายใน โดยมีชั้นสัญญาณอยู่ด้านบนและด้านล่าง การกำหนดค่านี้รองรับสัญญาณความเร็วสูง ผ่านการทดสอบ EMC และช่วยให้สามารถวางชิ้นส่วนได้หนาแน่นขึ้น อัปโหลดไฟล์ Gerber ของคุณเพื่อรับใบเสนอราคาและข้อเสนอแนะด้านการออกแบบเพื่อการผลิต (DFM) ได้ทันที ก่อนที่จะเริ่มการผลิต

เกี่ยวกับเรา Wonderful PCB

Wonderful PCB เราให้บริการครบวงจร ตั้งแต่การออกแบบอุตสาหกรรมและวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ไปจนถึงการผลิตแผงวงจรพิมพ์ 4 ชั้น เราทำงานร่วมกับบริษัทระดับโลกในการผลิตและประกอบแผงวงจรพิมพ์ 4 ชั้นในประเทศจีน

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับแผงวงจร 4 ชั้น

ฉันสามารถใช้แผ่นวงจร 4 ชั้นสำหรับการออกแบบความถี่สูงได้หรือไม่?

คุณสามารถใช้คลื่นความถี่ 6GHz กับ FR-4 มาตรฐานได้ แต่ถ้าสูงกว่านั้น คุณต้องใช้ Rogers หรือวัสดุที่มีการสูญเสียต่ำอื่นๆ สิ่งสำคัญคือการควบคุมค่าคงที่ไดอิเล็กตริกและรักษาความสมมาตรของโครงสร้าง สำหรับ Wi-Fi 2.4 GHz, Bluetooth หรือการออกแบบย่านความถี่ ISM ต่ำกว่า 1 GHz นั้น FR-4 ทำงานได้ดี ผมเคยสร้างตัวรับสัญญาณ GPS บน FR-4 โดยไม่มีปัญหาใดๆ

ความหนามาตรฐานของแกนภายในคือเท่าไร?

สำหรับแผ่นวงจรพิมพ์สำเร็จรูปขนาด 1.6 มม. แกนกลางโดยทั่วไปจะมีความหนา 1.0 มม. ชั้นพรีเพรกสองชั้นจะเพิ่มความหนาชั้นละ 0.3 มม. คุณจะเสียความหนาของทองแดงไปประมาณ 0.07 มม. ซึ่งจะทำให้มีฉนวนไฟฟ้าประมาณ 10-12 มิล ระหว่างชั้นที่ 1 และชั้นที่ 2 ซึ่งเหมาะสำหรับลายวงจรที่มีอิมพีแดนซ์ควบคุม 50Ω

ฉันจะส่งออกไฟล์ Gerber สำหรับ PCB 4 ชั้นได้อย่างไร?

คุณต้องมีไฟล์ Gerber แยกต่างหากสำหรับแต่ละเลเยอร์ รวมถึงไฟล์เจาะรูด้วย ส่งออกข้อมูล Top Copper, Ground Plane, Power Plane, Bottom Copper, Top Soldermask, Bottom Soldermask, Top Silkscreen, Bottom Silkscreen และโครงร่างของบอร์ด เพิ่มไฟล์ NC Drill สำหรับรูทะลุ เครื่องมือ CAD สมัยใหม่ส่วนใหญ่ เช่น KiCad, Altium และ EAGLE มีเทมเพลต 4 เลเยอร์ที่ส่งออกทุกอย่างได้อย่างถูกต้อง ผู้ผลิตจำเป็นต้องทราบว่าเลเยอร์ภายในใดเป็นกราวด์และเลเยอร์ใดเป็นแหล่งจ่ายไฟ แนบภาพวาดการเรียงซ้อนหรือไฟล์บันทึกที่ระบุว่าเลเยอร์ 2 = GND และเลเยอร์ 3 = VCC