ทองที่ใช้ในการผลิต PCB คืออะไร?

ธุรกิจและผู้บริโภคพึ่งพาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในเกือบทุกด้านของชีวิตประจำวันรถเต็ม คณะกรรมการวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับทุกอย่างตั้งแต่แสงและความบันเทิงไปจนถึงเซ็นเซอร์ที่ควบคุมการทำงานของฟังก์ชันทางกลที่สำคัญ คอมพิวเตอร์ แท็บเล็ต สมาร์ทโฟน และแม้กระทั่งของเล่นมากมายที่เด็กๆ ชื่นชอบโดยใช้ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์และ PCB สำหรับฟังก์ชันที่ซับซ้อน

นักออกแบบ PCB ในปัจจุบันต้องเผชิญกับความท้าทายในการสร้างบอร์ดที่เชื่อถือได้ซึ่งทำหน้าที่ที่ซับซ้อนมากขึ้นในขณะที่ควบคุมต้นทุนและลดขนาดลง สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในสมาร์ทโฟน โดรน และแอพพลิเคชั่นอื่นๆ โดยที่น้ำหนักเป็นการพิจารณาที่สำคัญในลักษณะของ PCB

ทองเป็นองค์ประกอบสำคัญในการออกแบบ PCB และจับตาดู “นิ้ว” บนจอแสดงผล PCB ส่วนใหญ่ รวมถึงหน้าสัมผัสโลหะที่ทำจากทองคำ นิ้วเหล่านี้มักเป็นโลหะหลายชั้นและอาจรวมถึงวัสดุที่เคลือบด้วยทองชั้นสุดท้าย เช่น ดีบุก ตะกั่ว โคบอลต์ หรือนิกเกิล หน้าสัมผัสทองเหล่านี้มีความสำคัญต่อการทำงานของ PCB ที่เกิดขึ้น ซึ่งสร้างการเชื่อมต่อกับผลิตภัณฑ์ที่มีบอร์ด

ทำไมต้องทอง?

สีทองแอตทริบิวต์ทำให้เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการผลิต PCB ตัวเชื่อมต่อขอบเคลือบทองให้พื้นผิวที่สม่ำเสมอสำหรับการใช้งานที่มีการสึกหรอสูง เช่น จุดขอบแทรกเพลท พื้นผิวสีทองชุบแข็งมีพื้นผิวที่มั่นคงซึ่งต้านทานการสึกหรอที่เกิดจากการทำงานซ้ำๆ นี้

โดยธรรมชาติแล้ว ทองคำมีความเหมาะสมกับการใช้งานทางอิเล็กทรอนิกส์:

ง่ายต่อการขึ้นรูปและใช้งานกับคอนเนคเตอร์ สายไฟ และหน้าสัมผัสรีเลย์

ทองคำนำไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมาก (ข้อกำหนดที่ชัดเจนสำหรับการใช้งาน PCB)

มันสามารถพกพากระแสไฟได้เล็กน้อย ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบัน

โลหะอื่นๆ สามารถผสมกับทองได้ เช่น นิกเกิลหรือโคบอลต์

ไม่เปลี่ยนสีหรือสึกกร่อน ทำให้เป็นสื่อเชื่อมต่อที่เชื่อถือได้

การหลอมและรีไซเคิลทองเป็นกระบวนการที่ค่อนข้างง่าย

เฉพาะเงินและทองแดงเท่านั้นที่ให้ค่าการนำไฟฟ้าที่สูงขึ้น แต่แต่ละชนิดมีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อน ทำให้เกิดความต้านทานกระแสไฟ

แม้แต่การใช้งานทองคำแบบบางก็ให้หน้าสัมผัสที่เสถียรและเสถียรพร้อมความต้านทานต่ำ

ข้อต่อทองสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้

รูปแบบความหนา NIS สามารถใช้เพื่อตอบสนองความต้องการของการใช้งานเฉพาะได้

อุปกรณ์อิเล็คทรอนิคส์แทบทุกชนิดมีทองคำในระดับหนึ่ง ซึ่งรวมถึงทีวี สมาร์ทโฟน คอมพิวเตอร์ อุปกรณ์ GPS และแม้แต่เทคโนโลยีที่สวมใส่ได้ คอมพิวเตอร์เป็นโปรแกรมที่เป็นธรรมชาติสำหรับ PCBS ที่ประกอบด้วยทองคำและธาตุทองอื่นๆ เนื่องจากต้องการการส่งสัญญาณดิจิตอลความเร็วสูงที่เชื่อถือได้ซึ่งเหมาะกับทองคำมากกว่าโลหะอื่นๆ

ทองคำนั้นไม่มีใครเทียบได้สำหรับการใช้งานรวมถึงความต้องการแรงดันไฟฟ้าต่ำและความต้านทานต่ำ ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับหน้าสัมผัส PCB และการใช้งานอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ การใช้ทองคำในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบันมีมากเกินกว่าการใช้โลหะมีค่าในเครื่องประดับ

อีกประการหนึ่งที่ทองคำได้มอบให้กับเทคโนโลยีคืออุตสาหกรรมการบินและอวกาศ เนื่องจากอายุขัยและความน่าเชื่อถือสูงของการเชื่อมต่อทองคำและ PCBS ที่รวมเข้ากับยานอวกาศและดาวเทียม ทองคำจึงเป็นทางเลือกตามธรรมชาติสำหรับส่วนประกอบที่สำคัญ

เรื่องอื่นๆ ที่ต้องให้ความสนใจใน PCB

แน่นอนว่ามีข้อเสียในการใช้ทองคำใน PCBS:

ราคา – ทองเป็นโลหะมีค่าที่มีทรัพยากรจำกัด ทำให้เป็นวัสดุราคาแพงที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นับล้าน

การสูญเสียทรัพยากร – ตัวอย่างหนึ่งคือการใช้ทองคำในอุปกรณ์สมัยใหม่ เช่น สมาร์ทโฟน สมาร์ทโฟนส่วนใหญ่ไม่ได้รีไซเคิล และการทิ้งอย่างไม่ระมัดระวังอาจทำให้สูญเสียทองจำนวนเล็กน้อยอย่างถาวร แม้ว่าจำนวนจะน้อย แต่อุปกรณ์ที่มีขยะก็มีขนาดใหญ่และสามารถผลิตทองคำที่ยังไม่ได้รีไซเคิลได้เป็นจำนวนมาก

การเคลือบด้วยตัวเองอาจมีแนวโน้มที่จะสึกหรอและเปื้อนได้ภายใต้สภาวะการติดตั้ง/เลื่อนด้วยแรงดันสูงซ้ำๆ หรือแรงดันสูง ทำให้มีประสิทธิภาพสูงสุดในการใช้วัสดุที่แข็งกว่าสำหรับการใช้งานกับพื้นผิวที่เข้ากันได้ ข้อควรพิจารณาอีกประการสำหรับการใช้ PCB คือการรวมทองคำกับโลหะอื่น เช่น นิกเกิลหรือโคบอลต์ เพื่อสร้างโลหะผสมที่เรียกว่า “ทองคำแข็ง”

สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (EPA) รายงานว่าขยะอิเล็กทรอนิกส์เติบโตเร็วกว่าของเสียอื่นๆ ซึ่งรวมถึงการสูญเสียทองไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโลหะมีค่าอื่นๆ และอาจรวมถึงสารพิษด้วย

ผู้ผลิต PCB จะต้องชั่งน้ำหนักการใช้ทองคำในการผลิต PCB อย่างระมัดระวัง: การใช้โลหะที่บางเกินไปอาจทำให้บอร์ดเสื่อมสภาพหรือไม่เสถียร การใช้ความหนาพิเศษจะทำให้สิ้นเปลืองและมีราคาแพงในการผลิต

ปัจจุบัน ผู้ผลิต PCB มีตัวเลือกหรือทางเลือกที่จำกัดมาก เพื่อให้สอดคล้องกับความสามารถและคุณสมบัติโดยธรรมชาติของโลหะผสมทองคำหรือทองคำ แม้จะมีมูลค่าสูง แต่โลหะอันล้ำค่านี้ก็เป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับการก่อสร้าง PCB อย่างไม่ต้องสงสัย