pcb pcb หรือแผงวงจรพิมพ์คืออะไร ใช้งานอย่างไรมันถูกสร้างขึ้นมา

คุณเคยได้ยินคำว่า PCB หรือ Integrated Circuit Board หรือไม่? หากคุณไม่ทราบว่าเป็นอะไรเราจะอธิบายให้คุณทราบในบทความนี้ เมื่อคุณอ่านบทความนี้คุณจะถูกรายล้อมไปด้วย PCB คุณมีหลายอย่างบนพีซีจอภาพเมาส์และบนมือถือของคุณ องค์ประกอบอิเล็กทรอนิกส์ทุกชิ้นสร้างขึ้นโดยใช้ PCB หรืออย่างน้อยก็เป็น "อวัยวะภายใน"

ดัชนีเนื้อหา

การใช้ PCB เป็นขั้นตอนที่สำคัญในการวิวัฒนาการของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เนื่องจากเป็นวิธีการใหม่ในการ เชื่อมต่อองค์ประกอบโดยไม่ต้องใช้สายไฟฟ้า โลกวันนี้จะไม่เหมือนเดิมหากไม่มีการคิดค้น PCB ดังนั้นลองมาดูกันว่าพวกเขาคืออะไรและทำอย่างไร

PCB คืออะไร

PCB เป็นตัวย่อสำหรับ Printed Circuit Board แต่เราใช้ตัวย่อเป็นภาษาอังกฤษ (Printed Circuit Board) เพื่อไม่ให้สับสนเช่นกับสล็อต PCI ของพีซีของเรา

PCB นั้น เป็นการสนับสนุนทางกายภาพที่มีการติดตั้ง และเชื่อมต่อระหว่าง ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ และไฟฟ้า ส่วนประกอบเหล่านี้สามารถเป็นชิปตัวเก็บประจุไดโอดตัวต้านทานตัวเชื่อมต่อ ฯลฯ ถ้าคุณดูที่คอมพิวเตอร์ข้างในคุณจะเห็นว่ามีบอร์ดแบนหลายอันที่มีส่วนประกอบมากมายติดอยู่มันเป็น เมนบอร์ด และมัน ประกอบด้วย PCB และส่วนประกอบที่เราได้กล่าวถึง

ในการเชื่อมต่อแต่ละองค์ประกอบบน PCB เราใช้ชุดตัวนำทองแดงที่ บางมากซึ่งสร้างรางตัวนำตัวนำราวกับว่ามันเป็นสายเคเบิล ในวงจรที่ง่ายที่สุดเรามีแทร็กที่นำไฟฟ้า ที่หนึ่งหรือทั้งสองด้าน ของ PCB แต่ในวงจรที่สมบูรณ์กว่านั้นเรามีรางไฟฟ้าและแม้กระทั่งส่วนประกอบที่ซ้อนกันในหลายเลเยอร์

การสนับสนุนหลักสำหรับแทร็กและส่วนประกอบเหล่านี้คือการรวมกันของ ไฟเบอร์กลาสที่ เสริมด้วยวัสดุเซรามิกเรซิ่นพลาสติกและองค์ประกอบที่ไม่นำไฟฟ้าอื่น ๆ แม้ว่าส่วนประกอบต่าง ๆ เช่นเซลลูลอยด์และรางสีจะถูกนำไปใช้ในการผลิต PCB แบบยืดหยุ่น

แผงวงจรรวมตัวแรก ถูกสร้างขึ้นในปี 1936 ด้วยมือโดยวิศวกร Paul Eisler ที่จะใช้วิทยุ จากนั้น กระบวนการอัตโนมัติ สำหรับการผลิตขนาดใหญ่ครั้งแรกกับวิทยุและจากนั้นมีองค์ประกอบทุกชนิด

ภายใน PCB คืออะไร

วงจรพิมพ์ถูกสร้างขึ้นจากชุดของ ชั้นนำไฟฟ้า อย่างน้อยก็ซับซ้อนที่สุด แต่ละชั้นนำไฟฟ้าเหล่านี้จะถูกคั่นด้วย วัสดุฉนวนที่เรียกว่าสารตั้งต้น รูที่เรียกว่า จุดแวะ ใช้สำหรับเชื่อมต่อ แทร็ก แบบหลายชั้นซึ่งสามารถผ่าน PCB ได้อย่างสมบูรณ์หรือผ่านความลึกที่แน่นอน

วัสดุพิมพ์อาจมี องค์ประกอบต่างกัน แต่ วัสดุที่ไม่นำไฟฟ้า เสมอเพื่อให้แทร็กไฟฟ้าแต่ละอันมีสัญญาณและแรงดันไฟฟ้าของตัวเอง ปัจจุบันใช้กันอย่างแพร่หลายเรียกว่า Pértinax ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นกระดาษที่คลุมด้วยเรซิ่นง่ายต่อการจัดการและใช้กับเครื่องจักร แต่ในอุปกรณ์ประสิทธิภาพสูงนั้นมีการใช้สารประกอบที่เรียกว่า FR-4 ซึ่งเป็นวัสดุ ไฟเบอร์กลาสเคลือบเรซิ่นที่ ทนไฟ

สำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์มักจะอยู่ในพื้นที่ภายนอกของ PCB และ ติดตั้งทั้งสองด้าน เพื่อใช้ประโยชน์อย่างเต็มที่จากส่วนขยายของพวกเขา ก่อนที่จะสร้างรางไฟฟ้าเลเยอร์ต่าง ๆ ของ PCB เกิดขึ้นจากพื้นผิวและแผ่นทองแดงหรือวัสดุตัวนำบาง ๆ ที่บางมากและจะผ่านเครื่องจักรที่คล้ายกับเครื่องพิมพ์ที่จะสร้างและผ่านกระบวนการที่เป็นธรรม ยาวและซับซ้อน

กระบวนการสร้าง PCB

เรารู้อยู่แล้วว่าแผงวงจรรวมทำมาจากอะไร แต่น่าสนใจมากที่จะ รู้ว่าพวกมันถูกสร้างขึ้นมา อย่างไร ยิ่งไปกว่านั้นเราสามารถสร้างวงจรรวมขั้นพื้นฐานด้วยตนเองโดยการซื้อหนึ่งในบอร์ดเหล่านี้ แต่แน่นอนว่ากระบวนการจะแตกต่างจากที่ใช้จริง

ออกแบบ PCB โดยใช้ซอฟต์แวร์

ทุกอย่างเริ่มต้นด้วย การออกแบบ PCB ติดตามรอยทาง ไฟฟ้าที่ จำเป็นในการเชื่อมต่อส่วนประกอบรวมถึง การแสดงจำนวนเลเยอร์ที่จำเป็น เพื่อให้สามารถสร้างการเชื่อมต่อทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับส่วนประกอบ

กระบวนการ นี้ดำเนินการโดยใช้ ซอฟต์แวร์ คอมพิวเตอร์ CAM เช่น TinyCAD หรือ DesignSpark PCB ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอาชีพวิศวกรรม ไม่เพียงออกแบบทางไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังมีการสร้าง ฉลากหลากหลาย เพื่อแสดงรายการส่วนประกอบที่ติดตั้งและระบุแต่ละตัวเชื่อมต่อ

ขั้นตอนที่จำเป็นทั้งหมดในกระบวนการพัฒนาจะได้รับการบันทึกไว้เพื่อให้ผู้ผลิตรู้ว่าต้องทำอย่างไรเมื่อส่งมอบโครงการให้กับคุณ

เค้าโครงซิลค์สกรีนและภาพถ่าย

เมื่อออกแบบเสร็จแล้วเราจะส่งโครงการไปยังผู้ผลิตโดยตรงและ จะเป็นจุดเริ่มต้นในการสร้าง PCB ทางกายภาพ กระบวนการต่อไปนี้เรียกว่า การติดตามการถ่ายภาพ โดยเครื่องเลเซอร์คล้ายเครื่องพิมพ์ (โฟโต้ล็อตเตอร์) จะติดตามกราฟที่มีมาส ก์เชื่อมต่อ ขององค์ประกอบอิเล็กทรอนิกส์

ด้วยเหตุนี้จึงใช้แผ่นโลหะที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าแผ่นบางประมาณ 7, 000 ส่วนนิ้ว มาสก์เหล่านี้ จะให้บริการในภายหลังเพื่อพิจารณาว่าชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ติดกาวอยู่ที่ ใด ในกระบวนการขั้นสูงเพิ่มเติมกระบวนการนี้ทำโดยตรงบน PCB ด้วยเครื่องพิมพ์ที่แกะสลักการเชื่อมต่อด้วยโลหะนี้

การพิมพ์ชั้นใน

สิ่งต่อไปที่ทำคือการ พิมพ์บน PCB ของรางไฟฟ้าภายในที่แตกต่างกัน โดยมีสารประกอบพิเศษ สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับ "การทาสี" ซึ่งเป็นลบของรางไฟฟ้า บนแผ่นกระดาษเพื่อสร้างลวดลายที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าด้วย วัสดุที่ไวต่อแสงหรือฟิล์มแห้ง ภาพยนตร์เรื่องนี้ที่ถูกสร้างขึ้นได้สัมผัสกับแสงเลเซอร์หรือแสงอุลตร้าไวโอเลตเพื่อกำจัดวัสดุส่วนเกินและทำให้ เกิดการลบของวงจรสุดท้าย

กระบวนการนี้จะดำเนินการถ้า PCB มีเลเยอร์ภายในพร้อมแทร็กที่เป็นตัวนำ นอกจาก นี้กระบวนการนี้จะถูกทำซ้ำบนชั้นนอกของ PCB เพื่อสร้างรางทองแดงขั้นสุดท้ายและตามการออกแบบวงจร

การตรวจสอบและตรวจสอบ (AOI)

เมื่อชั้นต่าง ๆ ของแทร็คนำไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นเครื่องจะ ตรวจสอบว่าพวกเขาทั้งหมดถูกต้องและทำงานได้ดี สิ่งนี้ทำโดยอัตโนมัติโดยการเปรียบเทียบการออกแบบดั้งเดิมกับการพิมพ์ทางกายภาพเพื่อค้นหากางเกงขาสั้นหรือรอยแตก

ฟิล์มสนิมและการเคลือบ

แต่ละแผ่นที่พิมพ์ด้วยรางนำไฟฟ้าผ่านการ บำบัดด้วยออกไซด์ เพื่อปรับปรุงความสามารถและความทนทานของรางทองแดงของแต่ละชั้น

ต้องขอบคุณกระบวนการ ทำให้ ชั้นและแทร็กนำไฟฟ้าที่แตกต่างกันบน PCB ที่มีความละเอียดอ่อนหรือมีส่วนประกอบจำนวนมากเช่นที่ของคอมพิวเตอร์จะถูกหลีกเลี่ยง

สิ่งต่อไปที่ต้องทำคือ สร้าง PCB ขั้นสุดท้าย สำหรับ แต่ละเลเยอร์ วงจรนี้ จะเข้าร่วม ด้วยแผ่น ไฟเบอร์กลาสที่มีอีพอกซีเรซินPértinax หรือวิธีอื่น ๆ ที่ใช้ ทั้งหมดนี้จะถูกติดตั้งอย่างสมบูรณ์แบบด้วยการ กดไฮดรอลิก และนี่คือวิธีที่เราจะได้รับแผงวงจรรวม

เจาะรู

ในทุกโอกาสเราจะต้องทำชุดของ หลุม ให้กับ PCBs โดยการเจาะ เพื่อให้สามารถเข้าร่วมชั้นและแทร็กทองแดงที่แตกต่างกัน นอกจากนี้เรายังต้องการการปรุแบบสมบูรณ์เพื่อให้สามารถเก็บองค์ประกอบอิเล็กทรอนิกส์หรือตัวเชื่อมต่อหรือช่องเสียบขยายที่แตกต่างกัน

กระบวนการเจาะ จะต้องแม่นยำอย่างยิ่ง เพื่อรักษาความสมบูรณ์ของ PCB ดังนั้นหัว ทังสเตนคาร์ไบด์ จึงถูกนำมาใช้สำหรับวัสดุที่แข็งที่สุดที่มีอยู่

หลุมโลหะ

เพื่อให้รูเหล่านี้สร้างการสื่อสารกับแทร็กภายในที่แตกต่างกัน กระบวนการชุบ ด้วยฟิล์ม ทองแดง บาง ๆ จะจำเป็นต่อการนำไฟฟ้าที่จำเป็น แผ่นไม้อัดเหล่านี้จะอยู่ระหว่าง 40 ถึง 60 ล้านนิ้ว

PCB พร้อมที่จะติดตามรอยทองแดง บนใบหน้าด้านนอกของมัน

ฟิล์มติดตามกลางแจ้งและไฟฟ้า

ตอนนี้เราจะ สร้างแทร็กที่นำไฟฟ้า ด้านนอกและสำหรับสิ่งนี้เราจะทำตามขั้นตอนเดียวกับการสร้างแทร็กภายใน ครั้งแรกที่เราสร้าง ฟิล์มแห้งเป็นลบ ของวงจรสุดท้าย จากนั้นใช้เลเซอร์ช่องว่างที่เป็นทองแดงจะถูกสร้างขึ้นเพื่อสร้างแทร็กที่นำไฟฟ้า

จากนั้น PCB จะผ่านกระบวนการ ชุบด้วยไฟฟ้า ซึ่งประกอบด้วยการ ติดทองแดงในบริเวณที่ไม่มีฟลูออไรด์แล้วจึงสร้างรางไฟฟ้าของ PCB PCB นั้นถูกวางไว้ในอ่างทองแดงและจะถูก ผูกมัด ด้วยไฟฟ้ากับลวดลายตัวนำไฟฟ้าเพื่อสร้างแทร็กที่มีขนาดเล็กเพียง 0.001 นิ้ว

จากนั้นดีบุกอีกชั้นหนึ่งจะถูกเพิ่มเข้าไปที่ ด้านบนของทองแดงเพื่อป้องกันการโจมตีทางเคมีเมื่อเราไปที่กระบวนการ SES หรือ " strip-etch-strip"

Strip etch strip

นี่เป็นขั้นตอนสุดท้าย, ทองแดงส่วนเกินจะถูกลบออก จาก PCB, ส่วนเกินจะเป็น ขั้นตอนที่เราไม่ได้จุ่มลงในดีบุก ด้วยวิธีนี้เฉพาะทองแดงที่ป้องกันดีบุกจะยังคงอยู่

ต่อจากนั้น เราจะต้องนำดีบุก ออกจาก การบำบัดทางเคมีเพื่อที่จะ เหลือเพียงแทร็กทองแดง ที่ในที่สุดจะเป็นคนที่จะเชื่อมต่อส่วนประกอบและขนส่งไฟฟ้า

ตอนนี้กระบวนการ AOI อื่นจะตรวจสอบว่าทุกอย่างถูกต้องเพื่อบันทึกหน้ากากและตำนานในที่สุด

หน้ากากประสานและตำนาน

ในที่สุด หน้ากากประสาน จะถูกนำไปใช้กับแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์เพื่อให้สามารถประสานส่วนประกอบเข้ากับแทร็คได้อย่างถูกต้องและในที่ที่ควรไป

จากนั้น คำสั่ง ผสม จะถูกพิมพ์ ข้อมูลที่นักออกแบบต้องการให้บน PCB เช่น ชื่อของตัวเชื่อมต่อรหัสองค์ประกอบ ฯลฯ นอกจากนี้การ ออกแบบขั้นสุดท้าย ของ PCB จะถูกสร้างขึ้นด้วยสีที่ผู้ผลิตต้องการที่จะให้มันตามที่เราเห็นในเมนบอร์ดเกม ฯลฯ

การเชื่อมชิ้นส่วนและการทดสอบขั้นสุดท้าย

PCB พร้อมใช้งานและ จะเพิ่มเฉพาะส่วนประกอบด้วย แขนหุ่นยนต์ที่มีความแม่นยำสูงและสล็อตที่เกี่ยวข้อง ด้วยวิธีนี้บอร์ดพร้อมที่จะทดสอบไฟฟ้าและตรวจสอบว่ามันทำงานอย่างถูกต้อง

เราจะเพิ่ม รูปแบบการเชื่อมต่อ เพื่อเชื่อมองค์ประกอบเหล่านี้อย่างถูกต้อง

บทสรุปและคำพูดสุดท้าย

นี่คือทั้งหมดที่เกี่ยวกับ PCB และวิธีการผลิต เนื่องจากคุณสามารถเห็นกระบวนการค่อนข้างซับซ้อนและต้องใช้หลายขั้นตอนเราต้องจำไว้ว่าความแม่นยำต้องสูงสุดเพื่อให้สามารถทำงานได้ตามที่คาดไว้ในภายหลัง

PCBs มีความซับซ้อนมากขึ้นด้วยแทร็กที่บางขึ้นและหนาแน่นขึ้นเพื่อให้สามารถ ประกอบชิ้นส่วนจำนวนมากได้ในพื้นที่น้อยมาก

เราขอแนะนำให้คุณเยี่ยมชมคำแนะนำของเราเกี่ยวกับเมนบอร์ดที่ดีที่สุดในตลาด

และคุณจะพบว่าบทเรียนเหล่านี้น่าสนใจ:

หากคุณมีคำถามใด ๆ หรือต้องการแก้ไขให้เขียนถึงเราในความคิดเห็น เราหวังว่าข้อมูลจะน่าสนใจ