2024 พีซีบีเซรามิกหลายชั้น: คู่มือการผลิตที่ครบถ้วน วัสดุ, กระบวนการและการใช้งานในอุตสาหกรรม

ในยุคของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูงและความถี่สูง ตั้งแต่สถานีฐาน 5G ไปจนถึงระบบส่งกำลังของรถยนต์ไฟฟ้า (EV) และระบบเรดาร์การบินและอวกาศ PCB เซรามิกหลายชั้น (MLC PCB) โดดเด่นในฐานะเทคโนโลยีการเปิดใช้งานที่สำคัญ ต่างจาก FR4 PCB แบบดั้งเดิมที่ต้องดิ้นรนกับการกระจายความร้อนและความสมบูรณ์ของสัญญาณที่อุณหภูมิสุดขั้ว MLC PCB ใช้ประโยชน์จากพื้นผิวเซรามิก (เช่น อลูมินา อะลูมิเนียมไนไตรด์) เพื่อให้การนำความร้อนที่เหนือกว่า ทนต่ออุณหภูมิ และประสิทธิภาพไดอิเล็กทริก ตลาด MLC PCB ทั่วโลกสะท้อนให้เห็นถึงความต้องการนี้ โดยคาดว่าจะเติบโตที่ CAGR 9.91% จนถึงปี 2574 โดยได้รับแรงหนุนจากการยอมรับในภาคยานยนต์ การบินและอวกาศ และโทรคมนาคม

คู่มือนี้ให้รายละเอียดที่ครอบคลุมเกี่ยวกับการผลิต MLC PCB ตั้งแต่การเลือกวัสดุและการผลิตทีละขั้นตอน ไปจนถึงการควบคุมคุณภาพและการใช้งานในโลกแห่งความเป็นจริง ด้วยการเปรียบเทียบที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูล ข้อมูลเชิงลึกที่นำไปใช้ได้จริง และแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในอุตสาหกรรม ช่วยให้วิศวกร ผู้ซื้อ และนักออกแบบเข้าใจและใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีประสิทธิภาพสูงนี้

ประเด็นสำคัญ
ก. ประสิทธิภาพการขับเคลื่อนที่เหนือกว่าของวัสดุ: พื้นผิวเซรามิกอลูมินา (20–30 W/mK) และอะลูมิเนียมไนไตรด์ (170–200 W/mK) มีประสิทธิภาพเหนือกว่า FR4 (0.2–0.3 W/mK) ในด้านการนำความร้อน ช่วยให้ MLC PCB สามารถรองรับอุณหภูมิ 350°C+ เทียบกับขีดจำกัด 130°C ของ FR4
ข ความแม่นยำในการผลิตไม่สามารถต่อรองได้: MLC PCB ต้องมีขั้นตอนที่สำคัญ 7 ขั้นตอน ได้แก่ การเตรียมพื้นผิว การซ้อนชั้น ผ่านการเจาะ การทำโลหะ การเผาผนึก การตกแต่งขั้นสุดท้าย และการทดสอบ แต่ละขั้นตอนต้องใช้ค่าความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวด (±5μm สำหรับการจัดแนวชั้น)
ค. การควบคุมคุณภาพป้องกันความล้มเหลวที่มีค่าใช้จ่ายสูง: การตรวจสอบวัสดุตั้งแต่เนิ่นๆ (การตรวจสอบ SEM) และการทดสอบระหว่างกระบวนการ (AOI ความต่อเนื่องทางไฟฟ้า) ช่วยลดอัตราข้อบกพร่องลงเหลือ <0.1% สำหรับการใช้งานที่มีความน่าเชื่อถือสูง (เช่น การบินและอวกาศ)
ง. แอปพลิเคชันครอบคลุมอุตสาหกรรมที่มีเดิมพันสูง: MLC PCB จำเป็นสำหรับเรดาร์ยานยนต์ (77 GHz), LED กำลังสูง (อายุการใช้งาน 100,000+ ชั่วโมง) และการสื่อสารทางทหาร (ทนทานต่อสภาพอากาศที่รุนแรง)
จ. การเติบโตในอนาคตขึ้นอยู่กับนวัตกรรม: การย่อขนาด (ชั้นที่หนาแน่นขึ้น) และการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม (การเผาผนึกพลังงานต่ำ) จะขยายการใช้ MLC PCB ใน IoT และ EV

ทำความเข้าใจกับ PCB เซรามิกหลายชั้น (MLC PCB)
MLC PCB เป็นแผงวงจรขั้นสูงที่สร้างขึ้นโดยการซ้อนและเชื่อมชั้นเซรามิกหลายชั้น โดยแต่ละชั้นสลักด้วยวงจรนำไฟฟ้า (เช่น ทองแดง เงิน) โครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ของพวกเขาผสมผสานประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเซรามิกเข้ากับความหนาแน่นของการออกแบบหลายชั้น เติมเต็มช่องว่างที่เหลือจาก PCB แบบดั้งเดิมในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประสิทธิภาพสูง

อะไรทำให้ MLC PCB มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว
ต่างจาก FR4 PCB (ไฟเบอร์กลาส + อีพ็อกซี่) หรือ PCB เซรามิกชั้นเดียว PCB MLC มี:
ก. การนำความร้อนสูงขึ้น: เคลื่อนความร้อนได้เร็วกว่า FR4 ถึง 100–600 เท่า เพื่อป้องกันส่วนประกอบมีความร้อนสูงเกินไป
ข ช่วงอุณหภูมิที่กว้างขึ้น: ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือตั้งแต่ -200°C (การบินและอวกาศ) ถึง 350°C (เตาเผาอุตสาหกรรม)
c. การสูญเสียอิเล็กทริกที่ต่ำกว่า: รักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณที่ความถี่สูงถึง 100 GHz (สำคัญสำหรับ 5G mmWave)
ง. ความหนาแน่นขนาดกะทัดรัด: ซ้อนชั้นเซรามิก 4–20 ชั้นพร้อมไมโครเวีย (เส้นผ่านศูนย์กลาง 50–100μm) เพื่อให้พอดีกับวงจรมากขึ้นในพื้นที่ขนาดเล็ก

ข้อได้เปรียบที่สำคัญตามอุตสาหกรรม
MLC PCB แก้ปัญหาเฉพาะอุตสาหกรรมที่ PCB แบบดั้งเดิมไม่สามารถทำได้ ด้านล่างนี้คือวิธีที่พวกเขาส่งมอบคุณค่าให้กับภาคส่วนหลักๆ:

การเลือกวัสดุสำหรับ MLC PCB: อลูมินากับอะลูมิเนียมไนไตรด์
ประสิทธิภาพของ MLC PCB เริ่มต้นจากการเลือกใช้วัสดุซับสเตรต เซรามิกสองชนิดครองตลาด: อลูมินา (Al₂O₃) และอะลูมิเนียมไนไตรด์ (AlN) แต่ละอันมีคุณสมบัติเฉพาะตัวที่ปรับให้เหมาะกับการใช้งานเฉพาะ

การเปรียบเทียบวัสดุแบบเคียงข้างกัน

วิธีการเลือกวัสดุเซรามิกที่เหมาะสม
ก. เลือกอลูมินาหาก: คุณต้องการโซลูชันที่คุ้มค่าสำหรับการใช้งานที่มีความร้อนปานกลาง (เช่น ไดรเวอร์ LED, เซ็นเซอร์ยานยนต์ที่ใช้พลังงานต่ำ) โดยมีค่าการนำความร้อน 20–30 W/mK เพียงพอ
ข. เลือกอะลูมิเนียมไนไตรด์หาก: คุณกำลังออกแบบสำหรับสถานการณ์ที่มีกำลังสูง (เช่น ระบบส่งกำลัง EV, เรดาร์การบินและอวกาศ) ที่ต้องการการกระจายความร้อนสูงสุด (170–200 W/mK) และทนต่ออุณหภูมิ
c. หลีกเลี่ยง FR4 หาก: แอปพลิเคชันของคุณมีอุณหภูมิสูงเกิน 130°C หรือต้องการความสมบูรณ์ของสัญญาณที่สูงกว่า 10 GHz

การเตรียมวัสดุ: จากผงไปจนถึงผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูปขั้นต้น
ก่อนการผลิต วัสดุเซรามิกจะต้องผ่านการเตรียมการอย่างเข้มงวดเพื่อให้แน่ใจว่ามีความสม่ำเสมอและมีคุณภาพ:
1.การประมวลผลแบบผง: ผงอลูมินา/AlN ได้รับการบดให้เป็นขนาดอนุภาคละเอียด (1–5μm) เพื่อให้แน่ใจว่ามีการเผาผนึกหนาแน่นในภายหลัง สิ่งเจือปน (เช่น เหล็ก ซิลิกา) จะถูกกำจัดออกไป <0.1% เพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่อง
2. การเติมสารยึดเกาะ: ผงผสมกับสารยึดเกาะอินทรีย์ (เช่น โพลีไวนิลบิวทิรัล) และตัวทำละลายเพื่อสร้าง "สารละลาย" ที่มีความหนืดสำหรับการหล่อเทป
3. การหล่อเทป: สารละลายถูกกระจายไปยังฟิล์มพาหะ (เช่น PET) โดยใช้ใบมีดแพทย์ ทำให้เกิดแผ่นเซรามิกที่บางและสม่ำเสมอ (หนา 50–200μm) แผ่นแห้งเพื่อขจัดตัวทำละลาย
4.การเจาะ/ตัด: แผ่นแห้งถูกตัดให้ได้ขนาด PCB ที่ต้องการ (เช่น 100x150 มม.) และเจาะด้วยรูจัดตำแหน่งเพื่อการเรียงซ้อนที่แม่นยำ

ขั้นตอนที่สำคัญ: ความบริสุทธิ์ของผงได้รับการทดสอบผ่านการเรืองแสงด้วยรังสีเอกซ์ (XRF) เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีสารปนเปื้อน แม้แต่เหล็ก 0.5% ก็สามารถลดการนำความร้อนลงได้ 10%

กระบวนการผลิต PCB MLC ทีละขั้นตอน
การผลิต MLC PCB เป็นลำดับขั้นตอนที่ขับเคลื่อนด้วยความแม่นยำ 7 ขั้นตอน โดยแต่ละขั้นตอนต้องใช้อุปกรณ์พิเศษและการควบคุมกระบวนการที่เข้มงวด การเบี่ยงเบนใดๆ (เช่น เลเยอร์ที่ไม่ตรง การเผาผนึกที่ไม่สมบูรณ์) อาจทำให้บอร์ดไร้ประโยชน์ได้

1. การเตรียมพื้นผิว: การสร้างแผ่นเซรามิกที่สม่ำเสมอ
รากฐานของ MLC PCB คือแผ่นเซรามิกคุณภาพสูง หลังจากการหล่อเทป (รายละเอียดด้านบน) แผ่นงานจะต้อง:
ก. การตรวจสอบความหนา: เลเซอร์ไมโครมิเตอร์จะตรวจสอบความหนาของแผ่น (พิกัดความเผื่อ ±2μm) เพื่อให้แน่ใจว่าชั้นซ้อนกันสม่ำเสมอ
ข. การทดสอบความหนาแน่น: ตัวอย่างแบบสุ่มจะถูกอบเพื่อเอาสารยึดเกาะออก และชั่งน้ำหนักเพื่อตรวจสอบความเข้มข้นของผง สารยึดเกาะที่มากเกินไปทำให้เกิดการหดตัวระหว่างการเผาผนึก
ค. การทำความสะอาดพื้นผิว: เช็ดแผ่นด้วยไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์เพื่อขจัดฝุ่น ซึ่งอาจทำให้เกิดช่องว่างอากาศในขั้นตอนต่อไป

2. การซ้อนชั้นและการเคลือบ: การเชื่อมชั้นเซรามิก
การเรียงซ้อนจะจัดแผ่นเซรามิกให้ตรงกับรูปแบบที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเพื่อสร้างโครงสร้างหลายชั้น ความแม่นยำตรงนี้เป็นสิ่งสำคัญ แม้แต่การวางแนวที่คลาดเคลื่อน 10μm ก็อาจขาดจากการเชื่อมต่อได้

ขั้นตอนสำคัญในการซ้อน:
ก. การพิมพ์สกรีน: สารสื่อกระแสไฟฟ้า (ทองแดง เงิน หรือทอง) ถูกพิมพ์สกรีนลงบนแผ่นเซรามิกเพื่อสร้างรอยวงจร แผ่นอิเล็กโทรด และผ่านแผ่นอิเล็กโทรด มีการควบคุมความหนืดของเพสต์ (50,000–100,000 cP) เพื่อให้แน่ใจว่าเส้นมีความคมและสม่ำเสมอ
ข การจัดตำแหน่ง: แผ่นงานจะถูกซ้อนกันโดยใช้ระบบการจัดตำแหน่งด้วยแสง (ความแม่นยำ ± 5μm) ที่ตรงกับรูการจัดตำแหน่งที่เจาะไว้ก่อนหน้านี้ ชั้นต่างๆ ได้รับคำสั่งให้สลับระหว่างรูปแบบเซรามิกและรูปแบบสื่อกระแสไฟฟ้า
ค.การเคลือบ: ส่วนประกอบที่ซ้อนกันจะถูกกดในเครื่องเคลือบบัตรสุญญากาศที่อุณหภูมิ 70–100°C และความดัน 10–20 MPa สุญญากาศช่วยขจัดช่องว่างอากาศ ในขณะที่ความร้อนจะทำให้สารยึดเกาะที่เกาะชั้นต่างๆ อ่อนตัวลง

ปัจจัยการเคลือบที่สำคัญ:

3. ผ่านการเจาะและการเจาะรู: การเชื่อมต่อเลเยอร์
Vias เป็นรูเล็กๆ ที่เชื่อมต่อวงจรข้ามชั้นต่างๆ สำหรับ MLC PCB มีสองวิธีที่ใช้กันทั่วไป:
ก. การเจาะด้วยเลเซอร์: เลเซอร์ UV (ความยาวคลื่น 355 นาโนเมตร) เจาะไมโครเวีย (เส้นผ่านศูนย์กลาง 50–100μm) ด้วยความแม่นยำ ±5μm วิธีนี้เหมาะสำหรับการออกแบบที่มีความหนาแน่นสูง (เช่น โมดูล 5G)
ข.การเจาะ: การเจาะด้วยกลไกจะสร้างจุดผ่านที่ใหญ่ขึ้น (200–500μm) สำหรับการใช้งานที่มีต้นทุนต่ำ (เช่น ไดรเวอร์ LED) การเจาะเร็วกว่าแต่แม่นยำน้อยกว่าการเจาะด้วยเลเซอร์
หลังการเจาะ:
ค. การขจัดรอยเปื้อน: การบำบัดด้วยพลาสมาจะขจัดสารยึดเกาะที่ตกค้างออกจากผนังเพื่อให้แน่ใจว่ามีการยึดเกาะกับโลหะ
d. การทำให้เป็นโลหะ: Vias เต็มไปด้วยสารนำไฟฟ้า (เงินหรือทองแดง) หรือชุบด้วยทองแดงแบบไม่ใช้ไฟฟ้า (ความหนา 0.5–1μm) เพื่อสร้างทางเดินไฟฟ้าระหว่างชั้น

4. Metallization & Circuit Patterning: การสร้างเส้นทางนำไฟฟ้า
ชั้นสื่อกระแสไฟฟ้าจะถูกเพิ่มเพื่อสร้างวงจรการทำงาน มีการใช้วิธีหลักสองวิธี:
ก. การพิมพ์สกรีน: โดยทั่วไปสำหรับ MLC PCBs สารสื่อกระแสไฟฟ้าจะถูกพิมพ์ลงบนแผ่นเซรามิกเพื่อสร้างร่องรอย (ความกว้าง 50–100μm) และแผ่นอิเล็กโทรด ส่วนผสมจะถูกทำให้แห้งที่อุณหภูมิ 120°C เพื่อขจัดตัวทำละลาย
ข. การสปัตเตอร์: สำหรับการใช้งานความถี่สูง (เช่น เรดาร์) ชั้นทองแดงบาง ๆ (1–5μm) จะถูกสปัตเตอร์บนแผ่นเซรามิกโดยใช้ระบบสุญญากาศ การสปัตเตอร์ริ่งให้การยึดเกาะและความสมบูรณ์ของสัญญาณที่ดีกว่าการพิมพ์สกรีน แต่มีราคาแพงกว่า

การตรวจสอบคุณภาพ: ระบบการตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติ (AOI) จะตรวจสอบความกว้างของร่องรอย การวางแนวของแผ่น และความครอบคลุมของการวาง ข้อบกพร่อง เช่น ร่องรอยที่หายไปจะถูกติดธงไว้ก่อนการเผา

5. การเผาผนึก: ทำให้โครงสร้างเซรามิกหนาแน่นขึ้น
การเผาผนึกเป็นขั้นตอน "สร้างหรือทำลาย" ซึ่งจะแปลงชุดประกอบที่เติมสารอินทรีย์ที่เรียงซ้อนกันให้เป็น PCB เซรามิกที่มีความหนาแน่นสูง กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการทำความร้อนปึกให้อุณหภูมิสูงเพื่อ:
ก. กำจัดสารยึดเกาะอินทรีย์ (ระยะการเผาไหม้: 200–400°C)
ข.หลอมอนุภาคเซรามิกให้เป็นโครงสร้างแข็งและหนาแน่น (ระยะการเผาผนึก: 1600–1800°C สำหรับอลูมินา; 1700–1900°C สำหรับ AlN)
c. เชื่อมชั้นสื่อกระแสไฟฟ้าเข้ากับพื้นผิวเซรามิก

ผลลัพธ์ที่สำคัญของการเผาผนึก:

การควบคุมวิกฤต: เตาซินเตอร์ใช้ทางลาดอุณหภูมิที่ตั้งโปรแกรมไว้ (5°C/นาที) เพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าว—การให้ความร้อนอย่างรวดเร็วทำให้เกิดการหดตัวไม่สม่ำเสมอ

6. การตกแต่งพื้นผิว: เพิ่มความน่าเชื่อถือและความสามารถในการบัดกรี
หลังจากการเผาผนึก MLC PCB จะได้รับการบำบัดพื้นผิวเพื่อเตรียมการประกอบส่วนประกอบ:
ก. การจัดระนาบ: พื้นผิวด้านบน/ด้านล่างกราวด์ด้วยสารขัดเพชรเพื่อให้ได้ความเรียบ ±5μm ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการจัดวางส่วนประกอบที่ยึดบนพื้นผิว (SMC)
b. การชุบพื้นผิว: ชั้นบาง ๆ ของนิกเกิล (5–10μm) และทอง (0.1–0.5μm) หรือ ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) ถูกนำไปใช้กับแผ่นอิเล็กโทรด สิ่งนี้ช่วยเพิ่มความสามารถในการบัดกรีและป้องกันการเกิดออกซิเดชัน
ค. การมาร์กด้วยเลเซอร์: ไฟเบอร์เลเซอร์จะสลักหมายเลขชิ้นส่วนและรหัสแบทช์ลงบน PCB เพื่อให้สามารถตรวจสอบย้อนกลับได้

การเปรียบเทียบการตกแต่งพื้นผิวสำหรับ MLC PCB:

7. การประกอบและการทดสอบขั้นสุดท้าย: การตรวจสอบประสิทธิภาพ
ขั้นตอนสุดท้ายเกี่ยวข้องกับการติดตั้งส่วนประกอบและการตรวจสอบการทำงานของ PCB:
1. การจัดวางส่วนประกอบ: SMC (เช่น ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ไอซี) จะถูกวางโดยใช้เครื่องหยิบและวาง (ความแม่นยำ ±10μm)
2. การบัดกรีแบบรีโฟลว์: PCB ถูกให้ความร้อนในเตาอบแบบรีโฟลว์ (อุณหภูมิสูงสุด: 260°C สำหรับการบัดกรีไร้สารตะกั่ว) เพื่อละลายส่วนประกอบที่บัดกรีและประสาน
3. การซัก: การทำความสะอาดด้วยน้ำจะขจัดคราบฟลักซ์ที่ตกค้างซึ่งอาจทำให้เกิดการกัดกร่อน
4.การทดสอบการทำงาน: PCB ได้รับการทดสอบความต่อเนื่องทางไฟฟ้า อิมพีแดนซ์ (±1Ω สำหรับการออกแบบ 50Ω) และความสมบูรณ์ของสัญญาณ (โดยใช้ VNA สำหรับบอร์ดความถี่สูง)
5.การทดสอบด้านสิ่งแวดล้อม: สำหรับการใช้งานที่มีความน่าเชื่อถือสูง PCB จะต้องผ่านวงจรความร้อน (-40°C ถึง +150°C, 1,000 รอบ) และการทดสอบการสั่นสะเทือน (10–2000 Hz, การเร่งความเร็ว 10G) เพื่อรับประกันความทนทาน

การควบคุมคุณภาพ: การป้องกันข้อบกพร่องใน MLC PCB
MLC PCB ใช้ในการใช้งานที่มีความสำคัญด้านความปลอดภัย (เช่น EV BMS, เรดาร์การบินและอวกาศ) ดังนั้นการควบคุมคุณภาพ (QC) จึงถูกฝังอยู่ในทุกขั้นตอนของการผลิต ด้านล่างนี้คือวิธีการตรวจจับและป้องกันข้อบกพร่อง

1. การควบคุมคุณภาพวัตถุดิบ: การจับประเด็นตั้งแต่เนิ่นๆ
ก. ความบริสุทธิ์ของผง: การวิเคราะห์ XRF ช่วยให้มั่นใจได้ว่าสิ่งเจือปน <0.1% แม้แต่เหล็กในปริมาณเล็กน้อยก็สามารถลดการนำความร้อนได้
ข. ความสอดคล้องของสารยึดเกาะ: สเปกโทรสโกปีการแปลงฟูริเยร์อินฟราเรด (FTIR) ตรวจสอบองค์ประกอบของสารยึดเกาะเพื่อป้องกันปัญหาการหดตัวของการเผาผนึก
c. ความสม่ำเสมอของแผ่น: เลเซอร์โปรไฟล์จะตรวจสอบความหนาของแผ่นเซรามิก (±2μm) และความหยาบของพื้นผิว (Ra <0.5μm) เพื่อหลีกเลี่ยงช่องว่างในการเคลือบ

2. QC ในกระบวนการ: การหยุดข้อบกพร่องระหว่างการผลิต
ก. การจัดตำแหน่งเลเยอร์: ระบบการจัดตำแหน่งด้วยแสง (ความแม่นยำ ±5μm) ตรวจสอบเลเยอร์ที่ซ้อนกัน—การจัดตำแหน่งที่ไม่ตรง >10μm จะทำให้เกิดการทำงานซ้ำ
ข ผ่านคุณภาพ: การตรวจเอ็กซเรย์ตรวจสอบสิ่งปลอมปน (ความละเอียด 20μm) ตรวจสอบโดยการเติม—ช่องว่างที่ >10% ของปริมาตรผ่านจะถูกปฏิเสธ
ค.ความหนาแน่นของการเผาผนึก: หลักการของอาร์คิมิดีสวัดความหนาแน่นของเซรามิก โดยความหนาแน่น <95% ของค่าทางทฤษฎีบ่งชี้ว่าการเผาผนึกไม่สมบูรณ์

3. QC ขั้นสุดท้าย: ตรวจสอบประสิทธิภาพการทำงานแบบครบวงจร
ก. การทดสอบทางไฟฟ้า: ผู้ทดสอบโพรบบินตรวจสอบการเปิด/การลัดวงจร (ครอบคลุม 100%) และความเสถียรของอิมพีแดนซ์ (±1Ω)
ข.การทดสอบความร้อน: เครื่องวิเคราะห์แฟลชเลเซอร์จะวัดค่าการนำความร้อน ค่า <90% ของข้อกำหนดระบุถึงข้อบกพร่อง
c. การทดสอบทางกล: การทดสอบความต้านทานแรงดัดงอ (ตาม ASTM C1161) ให้แน่ใจว่า PCB สามารถทนต่อการจัดการ—ความแข็งแรง <300 MPa สำหรับอลูมินาถูกปฏิเสธ
d.การทดสอบความน่าเชื่อถือ: การทดสอบอายุการใช้งานแบบเร่งความเร็ว (ALT) จำลองการใช้งาน 10 ปี (เช่น 1,000 รอบความร้อน) เพื่อคาดการณ์ประสิทธิภาพในระยะยาว

จุดข้อมูล: การควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวดลดอัตราข้อบกพร่องของ MLC PCB ลงเหลือ <0.1% สำหรับการใช้งานด้านการบินและอวกาศ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการหลีกเลี่ยงความล้มเหลวในภาคสนามที่มีค่าใช้จ่ายสูง

การใช้งาน MLC PCB และแนวโน้มในอนาคต
MLC PCBs เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมที่ประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ และการทนต่ออุณหภูมิไม่สามารถต่อรองได้ ด้านล่างนี้คือกรณีการใช้งานหลักและแนวโน้มที่เกิดขึ้น

การใช้งานหลักตามอุตสาหกรรม

แนวโน้มอนาคตการกำหนด PCB MLC
1. การย่อขนาดและความหนาแน่นที่สูงขึ้น: ความต้องการอุปกรณ์ IoT ขนาดเล็กและโมดูล 5G กำลังขับเคลื่อน MLC PCBs ที่มีเลเยอร์มากกว่า 20 ชั้นและไมโครเวีย <50μm ซึ่งเปิดใช้งานโดยการเจาะด้วยเลเซอร์ขั้นสูงและแผ่นเซรามิกบาง ๆ (50μm)
2.การผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม: การเผาผนึกพลังงานต่ำ (ใช้เตาอบไมโครเวฟแทนเตาเผาแบบดั้งเดิม) ช่วยลดการใช้พลังงานลง 40% สารยึดเกาะที่รีไซเคิลได้ (เช่น โพลีเมอร์จากพืช) ช่วยลดของเสีย
3. วัสดุเซรามิกใหม่: เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) และโบรอนไนไตรด์ (BN) กำลังเกิดขึ้น โดย SiC มีค่าการนำความร้อน 300 W/mK (ดีกว่า AlN) สำหรับ EV พลังงานสูงพิเศษ
4. ส่วนประกอบแบบฝัง: ส่วนประกอบแบบพาสซีฟ (ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ) ถูกฝังอยู่ภายในชั้นเซรามิกเพื่อประหยัดพื้นที่ เหมาะสำหรับอุปกรณ์สวมใส่และอุปกรณ์การแพทย์ขนาดเล็ก

คำถามที่พบบ่อย: คำถามทั่วไปเกี่ยวกับ MLC PCB
1. เหตุใด MLC PCB จึงมีราคาแพงกว่า FR4 PCB
MLC PCBs มีราคาสูงกว่า FR4 ถึง 5–10 เท่า เนื่องจาก:
ก. วัสดุเฉพาะทาง (อลูมินา/AlN มีราคาสูงกว่า FR4 ถึง 10 เท่า)
b. การผลิตที่มีความแม่นยำ (การเจาะด้วยเลเซอร์, การเผาผนึกสูญญากาศ)
ค QC ที่เข้มงวด (เอ็กซ์เรย์ การทดสอบความร้อน)
อย่างไรก็ตาม อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น (10 เท่า เทียบกับ FR4) และค่าบำรุงรักษาที่ต่ำกว่า ทำให้คุ้มค่าสำหรับการใช้งานที่มีความน่าเชื่อถือสูง

2. MLC PCB สามารถปรับแต่งให้เหมาะกับการใช้งานเฉพาะได้หรือไม่
ใช่—ตัวเลือกการปรับแต่งได้แก่:
ก. การเลือกใช้วัสดุ (อลูมินาสำหรับต้นทุน AlN สำหรับความร้อนสูง)
ข จำนวนชั้น (4–20 ชั้น)
ค ผ่านขนาด (50–500μm)
ง. การตกแต่งพื้นผิว (ENIG สำหรับการบินและอวกาศ, เงินแช่สำหรับยานยนต์)
e. การฝังส่วนประกอบ (สำหรับการย่อขนาด)

3. ระยะเวลารอคอยโดยทั่วไปสำหรับ MLC PCB คืออะไร?
เวลานำจะแตกต่างกันไปตามความซับซ้อน:
ก. ต้นแบบ (1–10 หน่วย): 2–4 สัปดาห์ (รวมการเผาผนึกและการทดสอบ)
b. ชุดเล็ก (100–500 หน่วย): 4–6 สัปดาห์
ค. ชุดใหญ่ (1,000+ หน่วย): 6–8 สัปดาห์
ระยะเวลารอคอยสินค้านานกว่า FR4 (1–2 สัปดาห์) เนื่องจากกระบวนการเผาผนึกซึ่งใช้เวลา 2–3 วัน

สรุป: MLC PCBs - แกนหลักของ Next-Gen Electronics
PCB เซรามิกหลายชั้นไม่ได้เป็นเพียงทางเลือกที่ "มีประสิทธิภาพสูง" แทน PCB แบบดั้งเดิมเท่านั้น แต่ยังจำเป็น