แผงวงจรพิมพ์ (PCB) เป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ขั้นพื้นฐานที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์และผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องต่างๆ PCB บางครั้งเรียกว่า PWB (Printed Wire Board) เมื่อก่อนเคยมีมากขึ้นในฮ่องกงและญี่ปุ่น แต่ตอนนี้ลดน้อยลงแล้ว (อันที่จริงแล้ว PCB และ PWB นั้นแตกต่างกัน) ในประเทศและภูมิภาคตะวันตก โดยทั่วไปเรียกว่า PCB ในภาคตะวันออกมีชื่อแตกต่างกันไปตามแต่ละประเทศและภูมิภาค ตัวอย่างเช่น โดยทั่วไปเรียกว่าแผงวงจรพิมพ์ในจีนแผ่นดินใหญ่ (ก่อนหน้านี้เรียกว่าแผงวงจรพิมพ์) และโดยทั่วไปเรียกว่า PCB ในไต้หวัน แผงวงจรเรียกว่าซับสเตรตอิเล็กทรอนิกส์ (วงจร) ในญี่ปุ่นและซับสเตรตในเกาหลีใต้

PCB คือการสนับสนุนชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และผู้ให้บริการการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งส่วนใหญ่สนับสนุนและเชื่อมต่อระหว่างกัน หากมองจากภายนอกจริงๆ ชั้นนอกของแผงวงจรจะมีสามสีเป็นหลัก ได้แก่ สีทอง สีเงิน และสีแดงอ่อน จำแนกตามราคา: ทองคำมีราคาแพงที่สุด เงินเป็นอันดับสอง และสีแดงอ่อนที่ถูกที่สุด อย่างไรก็ตามสายไฟภายในแผงวงจรส่วนใหญ่เป็นทองแดงบริสุทธิ์ซึ่งเป็นทองแดงเปลือย

ว่ากันว่ายังมีโลหะมีค่ามากมายบน PCB มีรายงานว่าโดยเฉลี่ยแล้วสมาร์ทโฟนแต่ละเครื่องประกอบด้วยทองคำ 0.05 กรัม เงิน 0.26 กรัม และทองแดง 12.6 กรัม ทองคำในแล็ปท็อปนั้นมากกว่าโทรศัพท์มือถือถึง 10 เท่า!

ในการรองรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ PCB จำเป็นต้องมีส่วนประกอบการบัดกรีบนพื้นผิว และต้องมีส่วนหนึ่งของชั้นทองแดงโผล่ออกมาเพื่อการบัดกรี ชั้นทองแดงที่ถูกเปิดเผยเหล่านี้เรียกว่าแผ่นอิเล็กโทรด โดยทั่วไปแผ่นอิเล็กโทรดจะมีลักษณะเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าหรือกลมและมีบริเวณเล็กๆ ดังนั้นหลังจากทาสีหน้ากากประสานแล้ว ทองแดงเพียงตัวเดียวบนแผ่นอิเล็กโทรดจะถูกสัมผัสกับอากาศ

ทองแดงที่ใช้ใน PCB สามารถออกซิไดซ์ได้ง่าย หากทองแดงบนแผ่นอิเล็กโทรดถูกออกซิไดซ์ ไม่เพียงแต่จะบัดกรีได้ยากเท่านั้น แต่ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นอย่างมากด้วย ซึ่งจะส่งผลร้ายแรงต่อประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ดังนั้นแผ่นจึงถูกชุบด้วยโลหะเฉื่อยสีทองหรือพื้นผิวถูกเคลือบด้วยชั้นเงินผ่านกระบวนการทางเคมี หรือใช้ฟิล์มเคมีพิเศษปิดทับชั้นทองแดงเพื่อป้องกันไม่ให้แผ่นสัมผัสกับอากาศ ป้องกันการเกิดออกซิเดชันและปกป้องแผ่นเพื่อให้สามารถมั่นใจได้ถึงผลผลิตในกระบวนการบัดกรีที่ตามมา

1. PCB เคลือบทองแดงลามิเนต
ลามิเนตหุ้มทองแดงเป็นวัสดุรูปทรงแผ่นที่ทำโดยการชุบผ้าใยแก้วหรือวัสดุเสริมแรงอื่นๆ ด้วยเรซินด้านเดียวหรือทั้งสองด้านด้วยฟอยล์ทองแดงและการรีดร้อน
ยกตัวอย่างลามิเนตหุ้มทองแดงที่ทำจากใยแก้ว วัตถุดิบหลัก ได้แก่ ทองแดงฟอยล์ ผ้าใยแก้ว และอีพอกซีเรซิน ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนประมาณ 32%, 29% และ 26% ของต้นทุนผลิตภัณฑ์ ตามลำดับ

โรงงานผลิตแผงวงจร

ลามิเนตหุ้มทองแดงเป็นวัสดุพื้นฐานของแผงวงจรพิมพ์ และแผงวงจรพิมพ์เป็นส่วนประกอบหลักที่ขาดไม่ได้สำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่เพื่อให้สามารถเชื่อมต่อวงจรได้ ด้วยการปรับปรุงเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง ทำให้ลามิเนตหุ้มทองแดงอิเล็กทรอนิกส์แบบพิเศษบางประเภทสามารถใช้งานได้ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่พิมพ์โดยตรง ตัวนำที่ใช้ในแผงวงจรพิมพ์โดยทั่วไปจะทำจากทองแดงบริสุทธิ์ที่มีลักษณะคล้ายฟอยล์บาง ๆ ซึ่งก็คือฟอยล์ทองแดงในความหมายที่แคบ

2. แผงวงจร PCB Immersion Gold

หากทองคำและทองแดงสัมผัสกันโดยตรง จะมีปฏิกิริยาทางกายภาพของการอพยพและการแพร่กระจายของอิเล็กตรอน (ความสัมพันธ์ระหว่างความต่างศักย์) ดังนั้นชั้นของ “นิกเกิล” จะต้องถูกชุบด้วยไฟฟ้าเป็นชั้นกั้น จากนั้นทองคำจะถูกชุบด้วยไฟฟ้าบน ด้านบนของนิกเกิล ดังนั้นโดยทั่วไปเราเรียกว่าทอง Electroplated ชื่อจริงควรเรียกว่า "ทองนิกเกิลชุบด้วยไฟฟ้า"
ความแตกต่างระหว่างทองคำแข็งและทองอ่อนคือองค์ประกอบของทองคำชั้นสุดท้ายที่ชุบอยู่ เมื่อชุบทอง คุณสามารถเลือกชุบทองบริสุทธิ์หรือโลหะผสมด้วยไฟฟ้าได้ เนื่องจากความแข็งของทองคำบริสุทธิ์ค่อนข้างอ่อน จึงถูกเรียกว่า "ทองคำอ่อน" เนื่องจาก "ทอง" สามารถสร้างโลหะผสมที่ดีกับ "อะลูมิเนียม" ได้ COB จึงจำเป็นต้องใช้ความหนาของชั้นทองคำบริสุทธิ์นี้เป็นพิเศษเมื่อทำลวดอะลูมิเนียม นอกจากนี้ หากคุณเลือกที่จะชุบโลหะผสมทอง-นิกเกิลหรือโลหะผสมทอง-โคบอลต์ด้วยไฟฟ้า เนื่องจากโลหะผสมจะแข็งกว่าทองคำบริสุทธิ์ จึงถูกเรียกว่า "ทองคำแข็ง"

โรงงานผลิตแผงวงจร

ชั้นเคลือบทองถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในแผ่นส่วนประกอบ นิ้วทอง และเศษขั้วต่อของแผงวงจร เมนบอร์ดของแผงวงจรโทรศัพท์มือถือที่ใช้กันอย่างแพร่หลายส่วนใหญ่เป็นแผงวงจรเคลือบทอง แผงวงจรฝังทอง เมนบอร์ดคอมพิวเตอร์ แผงวงจรเสียงและดิจิตอลขนาดเล็ก โดยทั่วไปจะไม่ใช่แผงวงจรเคลือบทอง

ทองก็คือทองคำแท้ แม้ว่าจะมีการชุบเพียงชั้นบางมาก แต่ก็คิดเป็นเกือบ 10% ของต้นทุนของแผงวงจรแล้ว การใช้ทองคำเป็นชั้นชุบเป็นวิธีหนึ่งในการอำนวยความสะดวกในการเชื่อม และอีกวิธีหนึ่งเพื่อป้องกันการกัดกร่อน แม้แต่นิ้วทองของเมมโมรี่สติ๊กที่ใช้มานานหลายปีก็ยังกะพริบเหมือนเดิม ถ้าคุณใช้ทองแดง อลูมิเนียม หรือเหล็ก มันจะเกิดสนิมเป็นกองเศษอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ราคาของแผ่นเคลือบทองยังค่อนข้างสูงและความแข็งแรงในการเชื่อมไม่ดี เนื่องจากใช้กระบวนการชุบนิเกิลแบบไม่ใช้ไฟฟ้า ปัญหาดิสก์สีดำจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้น ชั้นนิกเกิลจะออกซิไดซ์เมื่อเวลาผ่านไป และความน่าเชื่อถือในระยะยาวก็เป็นปัญหาเช่นกัน

3. แผงวงจรเงินแช่ PCB
Immersion Silver ราคาถูกกว่า Immersion Gold หาก PCB มีข้อกำหนดด้านการเชื่อมต่อและต้องการลดต้นทุน Immersion Silver ก็เป็นตัวเลือกที่ดี เมื่อประกอบกับความเรียบและหน้าสัมผัสที่ดีของ Immersion Silver แล้ว จึงควรเลือกกระบวนการ Immersion Silver

Immersion Silver มีการใช้งานมากมายในผลิตภัณฑ์การสื่อสาร รถยนต์ และอุปกรณ์ต่อพ่วงคอมพิวเตอร์ และยังมีการใช้งานในการออกแบบสัญญาณความเร็วสูงอีกด้วย เนื่องจาก Immersion Silver มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีซึ่งการรักษาพื้นผิวอื่นๆ ไม่สามารถเทียบได้ จึงสามารถใช้กับสัญญาณความถี่สูงได้ EMS แนะนำให้ใช้กระบวนการแช่เงินเพราะประกอบง่ายและตรวจสอบได้ดีกว่า อย่างไรก็ตาม เนื่องจากข้อบกพร่อง เช่น การมัวหมองและช่องว่างของรอยประสาน การเติบโตของเงินแช่จึงช้า (แต่ไม่ได้ลดลง)

ขยาย
แผงวงจรพิมพ์ถูกใช้เป็นตัวพาการเชื่อมต่อของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์แบบรวม และคุณภาพของแผงวงจรจะส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะ คุณภาพการชุบของแผงวงจรพิมพ์มีความสำคัญอย่างยิ่ง การชุบด้วยไฟฟ้าสามารถปรับปรุงการป้องกัน ความสามารถในการบัดกรี การนำไฟฟ้า และความต้านทานการสึกหรอของแผงวงจร ในกระบวนการผลิตแผงวงจรพิมพ์ การชุบด้วยไฟฟ้าถือเป็นขั้นตอนสำคัญ คุณภาพของการชุบด้วยไฟฟ้าเกี่ยวข้องกับความสำเร็จหรือความล้มเหลวของกระบวนการทั้งหมดและประสิทธิภาพของแผงวงจร

กระบวนการชุบด้วยไฟฟ้าหลักของ PCB คือการชุบทองแดง การชุบดีบุก การชุบนิกเกิล การชุบทอง และอื่นๆ การชุบด้วยไฟฟ้าทองแดงเป็นการชุบพื้นฐานสำหรับการเชื่อมต่อไฟฟ้าของแผงวงจร การชุบด้วยไฟฟ้าดีบุกเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการผลิตวงจรที่มีความแม่นยำสูงเป็นชั้นป้องกันการกัดกร่อนในการประมวลผลรูปแบบ การชุบนิกเกิลคือการชุบชั้นกั้นนิกเกิลบนแผงวงจรด้วยไฟฟ้าเพื่อป้องกันการฟอกไตร่วมกันระหว่างทองแดงและทองคำ การชุบทองด้วยไฟฟ้าจะป้องกันการทู่ของพื้นผิวนิกเกิลเพื่อให้เป็นไปตามประสิทธิภาพการบัดกรีและความต้านทานการกัดกร่อนของแผงวงจร