พื้นที่ปลูก คณะกรรมการวงจรพิมพ์ (PCB) เป็นพื้นฐานทางกายภาพหรือแพลตฟอร์มที่สามารถบัดกรีชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ได้ ร่องรอยทองแดงเชื่อมต่อส่วนประกอบเหล่านี้เข้าด้วยกัน ทำให้แผงวงจรพิมพ์ (PCB) สามารถทำหน้าที่ในลักษณะที่ออกแบบได้

แผงวงจรพิมพ์เป็นแกนหลักของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ สามารถมีรูปร่างและขนาดใดก็ได้ขึ้นอยู่กับการใช้งานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ วัสดุพิมพ์/พื้นผิวที่ใช้บ่อยที่สุดสำหรับ PCB คือ FR-4 PCB ที่ใช้ FR-4 มักพบในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมาก และการผลิตเป็นเรื่องปกติ เมื่อเทียบกับ PCB แบบหลายชั้น PCB แบบด้านเดียวและแบบสองด้านจะผลิตได้ง่ายกว่า

FR-4 PCB ทำจากใยแก้วและอีพอกซีเรซินผสมกับทองแดงเคลือบลามิเนต ตัวอย่างหลักของ PCB แบบหลายเลเยอร์ที่ซับซ้อน (สูงสุด 12 เลเยอร์) ที่ซับซ้อน ได้แก่ การ์ดกราฟิกคอมพิวเตอร์ มาเธอร์บอร์ด บอร์ดไมโครโปรเซสเซอร์ FPGAs CPLD ฮาร์ดไดรฟ์ RF LNA ฟีดเสาอากาศสื่อสารผ่านดาวเทียม อุปกรณ์จ่ายไฟโหมดสวิตช์ โทรศัพท์ Android เป็นต้น มีตัวอย่างมากมายที่ใช้ PCB แบบชั้นเดียวและสองชั้นอย่างง่าย เช่น CRT TV, ออสซิลโลสโคปแบบแอนะล็อก, เครื่องคิดเลขแบบใช้มือถือ, เมาส์คอมพิวเตอร์ และวงจรวิทยุ FM

การประยุกต์ใช้ PCB:

1. อุปกรณ์ทางการแพทย์:

ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์การแพทย์ในปัจจุบันเป็นผลมาจากการเติบโตอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ส่วนใหญ่ เช่น เครื่องวัดค่า pH เซ็นเซอร์การเต้นของหัวใจ การวัดอุณหภูมิ เครื่อง ECG/EEG เครื่อง MRI X-ray CT scan เครื่องความดันโลหิต อุปกรณ์วัดระดับน้ำตาลในเลือด ตู้ฟักไข่ อุปกรณ์จุลชีววิทยา และอุปกรณ์อื่นๆ อีกมากมาย PCB อิเล็กทรอนิกส์ที่แยกจากกัน PCB เหล่านี้โดยทั่วไปมีความหนาแน่นและมีฟอร์มแฟกเตอร์ขนาดเล็ก หนาแน่นหมายความว่าส่วนประกอบ SMT ที่มีขนาดเล็กกว่าจะถูกวางไว้ใน PCB ที่มีขนาดเล็กกว่า อุปกรณ์ทางการแพทย์เหล่านี้มีขนาดเล็กลง พกพาสะดวก น้ำหนักเบา และใช้งานง่าย

2. อุปกรณ์อุตสาหกรรม

PCB ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิต โรงงาน และโรงงานที่กำลังเติบโต อุตสาหกรรมเหล่านี้มีเครื่องจักรและอุปกรณ์กำลังสูงที่ขับเคลื่อนด้วยวงจรที่ทำงานด้วยพลังงานสูงและต้องการกระแสไฟสูง ด้วยเหตุนี้ ชั้นทองแดงหนาจึงถูกเคลือบบน PCB ซึ่งแตกต่างจาก PCB อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน ซึ่งสามารถดึงกระแสได้สูงถึง 100 แอมแปร์ สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการใช้งาน เช่น การเชื่อมอาร์ก เซอร์โวมอเตอร์ไดรฟ์ขนาดใหญ่ เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ตะกั่วกรด อุตสาหกรรมการทหาร และเครื่องจักรผ้าฝ้ายคลุมเครือ

3. แสงสว่าง

ในแง่ของแสงสว่าง โลกกำลังเคลื่อนไปในทิศทางของโซลูชันการประหยัดพลังงาน หลอดฮาโลเจนเหล่านี้หาได้ยากในตอนนี้ แต่ตอนนี้เราเห็นไฟ LED และไฟ LED ความเข้มสูงอยู่รอบๆ ไฟ LED ขนาดเล็กเหล่านี้ให้แสงที่มีความสว่างสูงและติดตั้งบน PCB ซึ่งใช้พื้นผิวอะลูมิเนียม อลูมิเนียมมีคุณสมบัติในการดูดซับความร้อนและกระจายไปในอากาศ ดังนั้น เนื่องด้วยกำลังสูง PCB อะลูมิเนียมเหล่านี้จึงมักใช้ในวงจรหลอดไฟ LED สำหรับวงจร LED กำลังปานกลางและสูง

4. อุตสาหกรรมยานยนต์และอวกาศ

การประยุกต์ใช้ PCB อีกประการหนึ่งคืออุตสาหกรรมยานยนต์และอวกาศ ปัจจัยทั่วไปที่นี่คือเสียงก้องที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของเครื่องบินหรือรถยนต์ ดังนั้น เพื่อตอบสนองแรงสั่นสะเทือนที่มีกำลังสูงเหล่านี้ PCB จึงมีความยืดหยุ่น ดังนั้นจึงใช้ PCB ชนิดหนึ่งที่เรียกว่า Flex PCB PCB แบบยืดหยุ่นสามารถทนต่อแรงสั่นสะเทือนสูงและมีน้ำหนักเบา ซึ่งสามารถลดน้ำหนักรวมของยานอวกาศได้ PCB ที่ยืดหยุ่นเหล่านี้สามารถปรับได้ในพื้นที่แคบ ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่ดีเช่นกัน PCB แบบยืดหยุ่นเหล่านี้ใช้เป็นตัวเชื่อมต่อ อินเทอร์เฟซ และสามารถประกอบได้ในพื้นที่กะทัดรัด เช่น ด้านหลังแผง ใต้แผงหน้าปัด ฯลฯ นอกจากนี้ยังใช้ PCB แบบแข็งและยืดหยุ่นร่วมกันด้วย

ประเภท PCB:

แผงวงจรพิมพ์ (PCB) แบ่งออกเป็น 8 ประเภท พวกเขาคือ

PCB ด้านเดียว:

ส่วนประกอบของ PCB ด้านเดียวติดตั้งอยู่ด้านเดียวเท่านั้น และอีกด้านหนึ่งใช้สำหรับสายทองแดง แผ่นฟอยล์ทองแดงบาง ๆ ถูกนำไปใช้กับด้านหนึ่งของพื้นผิว RF-4 จากนั้นใช้หน้ากากประสานเพื่อให้เป็นฉนวน สุดท้าย การพิมพ์สกรีนจะใช้เพื่อให้ข้อมูลการทำเครื่องหมายสำหรับส่วนประกอบต่างๆ เช่น C1 และ R1 บน PCB PCB ชั้นเดียวเหล่านี้ง่ายต่อการออกแบบและผลิตในปริมาณมาก ความต้องการของตลาดมีขนาดใหญ่ และราคาถูกมากที่จะซื้อด้วย ใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์ในครัวเรือน เช่น คั้นน้ำผลไม้/เครื่องปั่น พัดลมชาร์จ เครื่องคิดเลข เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ขนาดเล็ก ของเล่น รีโมทคอนโทรลของทีวี ฯลฯ

PCB สองชั้น:

PCB สองด้านคือ PCB ที่มีชั้นทองแดงทั้งสองด้านของบอร์ด รูเจาะและส่วนประกอบ THT พร้อมลีดติดตั้งอยู่ในรูเหล่านี้ รูเหล่านี้เชื่อมต่อส่วนด้านหนึ่งกับส่วนอีกด้านหนึ่งผ่านรางทองแดง ตัวนำส่วนประกอบจะลอดผ่านรู ลีดส่วนเกินจะถูกคัตเตอร์ตัด และลีดจะถูกเชื่อมเข้ากับรู ทั้งหมดนี้ทำด้วยตนเอง นอกจากนี้ยังมีส่วนประกอบ SMT และส่วนประกอบ THT ของ PCB 2 ชั้น ส่วนประกอบ SMT ไม่ต้องการรู แต่มีแผ่นอิเล็กโทรดทำอยู่บน PCB และส่วนประกอบ SMT จะได้รับการแก้ไขบน PCB โดยการบัดกรีแบบรีโฟลว์ ส่วนประกอบ SMT ใช้พื้นที่น้อยมากบน PCB ดังนั้นจึงสามารถใช้พื้นที่ว่างบนแผงวงจรได้มากขึ้นเพื่อให้ทำงานได้มากขึ้น PCB สองด้านใช้สำหรับอุปกรณ์จ่ายไฟ แอมพลิฟายเออร์ ไดรเวอร์มอเตอร์กระแสตรง วงจรอุปกรณ์ ฯลฯ

PCB หลายชั้น:

PCB แบบหลายชั้นทำจาก PCB แบบ 2 ชั้นแบบหลายชั้น ประกบระหว่างชั้นฉนวนอิเล็กทริกเพื่อให้แน่ใจว่าบอร์ดและส่วนประกอบจะไม่ได้รับความเสียหายจากความร้อนสูงเกินไป PCB หลายชั้นมีหลายขนาดและหลายชั้น ตั้งแต่ PCB 4 ชั้นไปจนถึง PCB 12 ชั้น ยิ่งเลเยอร์มาก วงจรยิ่งซับซ้อนและการออกแบบเลย์เอาต์ PCB ซับซ้อนมากขึ้น

PCB หลายชั้นมักมีระนาบกราวด์ที่เป็นอิสระ ระนาบกำลัง ระนาบสัญญาณความเร็วสูง การพิจารณาความสมบูรณ์ของสัญญาณ และการจัดการความร้อน การใช้งานทั่วไป ได้แก่ ข้อกำหนดทางทหาร อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับการบินและอวกาศ การสื่อสารผ่านดาวเทียม อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในการนำทาง การติดตามด้วย GPS เรดาร์ การประมวลผลสัญญาณดิจิทัล และการประมวลผลภาพ

PCB แข็ง:

PCB ทุกประเภทที่กล่าวถึงข้างต้นเป็นของประเภท PCB แบบแข็ง PCB แบบแข็งมีพื้นผิวที่เป็นของแข็ง เช่น FR-4, Rogers, phenolic resin และ epoxy resin แผ่นเหล่านี้จะไม่งอและบิด แต่สามารถคงรูปร่างไว้ได้นานถึง 10 หรือ 20 ปี นี่คือเหตุผลที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากมีอายุการใช้งานยาวนานเนื่องจากความแข็งแกร่ง ความทนทาน และความแข็งแกร่งของ PCB แบบแข็ง PCB ของคอมพิวเตอร์และแล็ปท็อปนั้นแข็งแกร่ง ทีวี, LCD และ LED TV จำนวนมากที่ใช้กันทั่วไปในบ้านทำจาก PCB แบบแข็ง แอพพลิเคชั่น PCB ด้านเดียว สองด้าน และหลายชั้นทั้งหมดข้างต้นใช้ได้กับ PCB แบบแข็ง

PCB แบบยืดหยุ่น:

PCB แบบยืดหยุ่นหรือ PCB แบบยืดหยุ่นนั้นไม่แข็ง แต่มีความยืดหยุ่นและสามารถโค้งงอได้ง่าย มีความยืดหยุ่น ทนความร้อนสูงและมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม วัสดุพื้นผิวของ Flex PCB ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพและราคา วัสดุพื้นผิวทั่วไปสำหรับ Flex PCB ได้แก่ ฟิล์มโพลีเอไมด์ (PI) ฟิล์มโพลีเอสเตอร์ (PET) ปากกาและไฟเบอร์

ต้นทุนการผลิตของ Flex PCB เป็นมากกว่า PCB แบบแข็ง สามารถพับหรือพันรอบมุมได้ เมื่อเทียบกับ PCB แบบแข็งที่สอดคล้องกัน พวกเขาใช้พื้นที่น้อยกว่า มีน้ำหนักเบา แต่มีแรงฉีกขาดต่ำมาก

PCB แข็ง – ยืดหยุ่น:

การผสมผสานระหว่าง PCB แบบแข็งและแบบยืดหยุ่นมีความสำคัญมากในหลายพื้นที่และการใช้งานที่จำกัดน้ำหนัก ตัวอย่างเช่น ในกล้อง วงจรมีความซับซ้อน แต่การรวมกันของ PCB แบบแข็งและยืดหยุ่นจะลดจำนวนชิ้นส่วนและลดขนาด PCB การเดินสายของ PCB สองตัวสามารถรวมเข้ากับ PCB เดียวได้ การใช้งานทั่วไป ได้แก่ กล้องดิจิตอล โทรศัพท์มือถือ รถยนต์ แล็ปท็อป และอุปกรณ์ที่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่

PCB ความเร็วสูง:

PCB ความเร็วสูงหรือความถี่สูงคือ PCBs ที่ใช้สำหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับการสื่อสารด้วยสัญญาณที่มีความถี่สูงกว่า 1 GHz ในกรณีนี้ ปัญหาความสมบูรณ์ของสัญญาณเข้ามาเกี่ยวข้อง ควรเลือกวัสดุของพื้นผิว PCB ความถี่สูงอย่างระมัดระวังเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดการออกแบบ

วัสดุที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ โพลีฟีนิลีน (PPO) และโพลิเตตระฟลูออโรเอทิลีน มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกที่เสถียรและการสูญเสียอิเล็กทริกเล็กน้อย มีการดูดซึมน้ำต่ำแต่มีราคาสูง

วัสดุอิเล็กทริกอื่นๆ จำนวนมากมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกที่แปรผันได้ ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอิมพีแดนซ์ ซึ่งสามารถบิดเบือนฮาร์โมนิกและสูญเสียสัญญาณดิจิตอลและสูญเสียความสมบูรณ์ของสัญญาณ

อลูมิเนียม PCB:

วัสดุซับสเตรต PCBs ที่ทำจากอลูมิเนียมมีลักษณะของการกระจายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ เนื่องจากความต้านทานความร้อนต่ำ การระบายความร้อนด้วย PCB แบบอะลูมิเนียมจึงมีประสิทธิภาพมากกว่า PCB แบบทองแดงที่สอดคล้องกัน มันแผ่ความร้อนในอากาศและในบริเวณจุดต่อความร้อนของบอร์ด PCB

วงจรหลอดไฟ LED จำนวนมาก ไฟ LED ความสว่างสูงทำจาก PCB สำรองอะลูมิเนียม

อลูมิเนียมเป็นโลหะที่อุดมสมบูรณ์และราคาการขุดต่ำ ดังนั้นต้นทุนของ PCB จึงต่ำมากเช่นกัน อลูมิเนียมสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้และปลอดสารพิษจึงเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม อะลูมิเนียมมีความแข็งแรงและทนทาน จึงช่วยลดความเสียหายระหว่างการผลิต การขนส่ง และการประกอบ

คุณสมบัติทั้งหมดเหล่านี้ทำให้ PCB ทำจากอะลูมิเนียมมีประโยชน์สำหรับการใช้งานที่มีกระแสไฟสูง เช่น ตัวควบคุมมอเตอร์ เครื่องชาร์จแบตเตอรี่สำหรับงานหนัก และไฟ LED ความสว่างสูง

สรุปแล้ว:

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา PCBs ได้พัฒนาจากรุ่นชั้นเดียวธรรมดาไปเป็นระบบที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น Teflon PCBs ความถี่สูง

ปัจจุบัน PCB ครอบคลุมเกือบทุกด้านของเทคโนโลยีสมัยใหม่และวิทยาศาสตร์ที่กำลังพัฒนา จุลชีววิทยา ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ นาโนเทคโนโลยี อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การทหาร การบิน หุ่นยนต์ ปัญญาประดิษฐ์ และสาขาอื่น ๆ ทั้งหมดขึ้นอยู่กับรูปแบบต่างๆ ของแผงวงจรพิมพ์ (PCB)