ในปัจจุบันนั้น “อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์” นั้นอยู่รอบๆ ตัวเราอย่างมากมายเลยก็ว่าได้ครับ ไม่ว่าจะเป็นโทรศัพท์มิถือ คอมพิวเตอร์หรือแม้กระทั้งรถยนต์ก็ต่างมีส่วนประกอบของอิเล็กทรอนิกส์ทั้งสิ้น…บทความนี้เลยอยากจะพาทุกๆ ท่านไป “รู้จักกับวงการการผลิต PCB กับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่อยู่ในชีวิตประจำวันของเรา” กันสักหน่อยครับ จะเป็นอย่างไรบ้างนั้น…เราไปชมกันดีกว่าครับผม
PCB คืออะไร?
PCB หรือ แผ่นวงจรพิมพ์ คือ ผ่นที่สร้างด้วยพลาสติกชนิดหนึ่งที่มีการฉาบผิวด้วยทองแดงเต็มแผ่น และเมื่อต้องการใช้แผ่นวงจรพิมพ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ นักประดิษฐ์หรือนักอิเล็กทรอนิกส์ก็จะนำลายวงจรที่ต้องการมาทาบ หรือสกรีนลายลงบนแผ่นทองแดงซึ่งอาจจะสร้างลายด้วยกรรมวิธีต่างๆ ที่แตกต่างกันออกไป จนเกิดลายบนทองแดง จากนั้นก็นำแผ่นวงจรพิมพ์ที่สร้างลายเสร็จเรียบร้อยแล้ว ไปจุ่มในน้ำยากัดแผ่นปริ้นท์ในช่วงระยะเวลาหนึ่ง จากนั้นทำการเขย่าให้น้ำยาเคลื่อนที่ไปมา จนเริ่มเห็นลายวงจรที่ชัดเจนขึ้น แล้วนำไปล้างด้วยน้ำธรรมดา จะเห็นว่ามีเส้นลายทองแดงที่เด่นชัดขึ้น จากนั้นทำการเคลือบแผ่นวงจรพิมพ์ด้วยน้ำยาเคลือบแผ่นวงจรพิมพ์ที่มีขายอยู่ตามร้านขายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เมื่อแห้งก็นำมาเจาะรู้เพื่อใช้สำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือประกอบกันเป็นวงจรแทนการต่อวงจรด้วยสายไฟ ซึ่งมีความซับซ้อนและยุ่งยาก โดยแผงวงจรนี้อาจมีเพียงด้านเดียวหรือสองด้านหรือสามารถวางซ้อนกันได้หลาย ๆ ชั้น (Multi layer) ได้เช่นกัน ตามความต้องการของผู้ออกแบบ
PCB ประกอบไปด้วยอะไรบ้าง?
►แผ่นประสาน : แผ่นสำหรับเชื่อมส่วนประกอบ ส่วนใหญ่เป็นวัสดุโลหะทองแดง
►ลวด : ฟิล์มทองแดงเครือข่ายไฟฟ้าเชื่อมต่อหมุดของส่วนประกอบ
►รูยึด : แผงวงจรพิมพ์คงที่
►ตัวเชื่อมต่อ : ส่วนประกอบที่ใช้ต่อระหว่างแผงวงจร
►ผ่านรู : รูโลหะที่ใช้เชื่อมต่อหมุดของส่วนประกอบระหว่างชั้นต่างๆ
►ขอบไฟฟ้า : ใช้ในการกำหนดขนาดของแผงวงจรส่วนประกอบบนกระดานต้องไม่เกินขอบเขต
ขั้นตอนหรือกระบวนการผลิต PCB
ในการสร้างแผ่น PCB หรือแผ่นวงจรพิมพ์ (pcb manufacturing process)จะเริ่มต้นจากการนำ Printed Circuit Board ซึ่งมีลักษณะเป็นแผ่นซับสเตรดเคลือบผิวด้วยทองแดงบางๆ เต็มทั้งแผ่น และยังไม่มีวงจรใดๆเลย นำแผ่นซับสเตรดนั้นมาทำความสะอาดผิวหน้า หลังจากนั้นก็เริ่มสร้างลายวงจรที่ต้องการลงบนผิวทองแดง
►ลวดลายที่สลักลงในชั้นทองแดงของ pcb แต่ละชั้นเรียกว่า “อาร์ตเวิร์ค” ซึ่งเราสามารถสร้างลายวงจรด้วยกรรมวิธีที่แตกต่างกันออกไป เช่น ใช้วิธีเขียนลายวงจรด้วยมือ โดยการใช้ปากกาเคมี (Permanent marker) เขียนลงไปบนแผ่น PCB, ใช้ฟิล์มไวแสง (Dry film) Photoresist, Toner transfer กระดาษสำหรับทำลายวงจร โดยใช้ความร้อน ( Heat Toner transfer) หรือในกรณีที่ต้องการผลิตจำนวนมากจะใช้วิธีการทำแบบสกรีน และใช้ software เป็นตัวช่วย และยังมีวิธีการในการสร้างลายวงจรลงบนแผ่นวงจรพิมพ์อีกมากมาย
►จุ่มลงในน้ำยากัดปริ๊น และแช่ทิ้งไว้สักระยะหนึ่ง แล้วทำการเขย่าให้น้ำยาเคลื่อนที่ไปมาจนทั่วบริเวณ จนเริ่มมองเห็นลายวงจรที่ชัดเจนขึ้น แล้วนำพีซีบีไปล้างทำความสะอาดด้วยน้ำสะอาดธรรมดา จะทำให้เห็นลวดลายของทองแดงที่ชัดเจนขึ้น
►เคลือบด้วยน้ำยาเคลือบ เมื่อแห้งแล้วก็นำมาเจาะรูเพื่อใช้สำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หรือประกอบกันเป็นวงจรแทนการต่อวงจรด้วยสายไฟซึ่งค่อนข้างมีความซับซ้อนและยุ่งยาก แผงวงจรลักษณะนี้อาจมีเพียงด้านเดียวหรือสองด้าน หรือสามารถวางซ้อนกันได้หลายๆ ชั้น (Multi-layer) ตามความต้องการของผู้ออกแบบ
แม้ว่าลักษณะภายนอกของ pcb หรือแผ่นปริ้น จะมีลักษณะเป็นเพียงแค่แผ่นวงจรที่มีขนาดเล็ก แต่กระบวนการการผลิต PCB (pcb fabrication) นั้นค่อนข้างกว้างขวาง มีกระบวนการผลิตหลายขั้นตอน และ printed circuit boards สามารถปรับแต่งข้อกำหนดต่างๆ ได้ตามความต้องการของผู้ใช้งาน หากไม่มีแผ่น PCB ซึ่งทำหน้าที่เชื่อมต่อส่วนประกอบต่างๆ ภายในทั้งหมด จะทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไม่สามารถใช้งานได้ตามที่ต้องการ
การใข้งาน PCB
●การประยุกต์ใช้ในเครื่องมืออุตสาหกรรม PCBs ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตโดยเฉพาะอุตสาหกรรมที่มีอุปกรณ์เครื่องจักรกลกำลังสูง อุปกรณ์เหล่านี้ทำงานโดยใช้พลังงานสูงและต้องใช้ไดรฟ์วงจรกระแสสูง เช่น การเชื่อมอาร์ค, เซอร์โวมอเตอร์ขนาดใหญ่, เครื่องชาร์จแบตเตอรี่กรดตะกั่ว, เครื่องทำผ้าฝ้ายเสื้อผ้า ฯลฯ
●อุปกรณ์หลอดไฟให้แสงสว่างต่างๆ ยกตัวอย่างเช่น ไฟ LED และไฟ LED ความเข้มสูงติดตั้งบน PCB โดยอิงจากพื้นผิวอะลูมิเนียม อลูมิเนียมมีคุณสมบัติดูดซับความร้อนและกระจายไปในอากาศ
และนี้ก็คือข้อมูลเกี่ยวกับ “รู้จักกับวงการการผลิต PCB กับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่อยู่ในชีวิตประจำวันของเรา” ที่เราได้นำมาฝากทุกๆ ท่านกันในบทความข้างต้นนี้กันครับ ติดว่าน่าจะเป็นประโยชน์ไม่มากก็น้อยครับ