รากฐานของอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่: ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับเทคโนโลยีแผงวงจรพิมพ์

แผงวงจรพิมพ์ (PCB) เป็นรากฐานที่รองรับทางกายภาพและเชื่อมต่อชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์โดยใช้ร่องรอยทองแดงที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและแผ่นอิเล็กโทรดที่ยึดติดกับสารตั้งต้นที่ไม่นำไฟฟ้า PCB มีความสำคัญต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชนิด ช่วยให้สามารถออกแบบวงจรที่ซับซ้อนที่สุดให้กลายเป็นรูปแบบที่บูรณาการและผลิตได้จำนวนมาก หากไม่มีเทคโนโลยี PCB อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ก็คงอยู่ไม่ได้อย่างที่เรารู้กันในปัจจุบัน

กระบวนการผลิต PCB จะเปลี่ยนวัตถุดิบ เช่น ผ้าใยแก้วและฟอยล์ทองแดงให้เป็นบอร์ดที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมอย่างแม่นยำ ประกอบด้วยขั้นตอนที่ซับซ้อนกว่า 15 ขั้นตอนซึ่งใช้ประโยชน์จากระบบอัตโนมัติที่ซับซ้อนและการควบคุมกระบวนการที่เข้มงวด ผังกระบวนการเริ่มต้นด้วยการจับภาพแผนผังและเค้าโครงของการเชื่อมต่อวงจรบนซอฟต์แวร์การออกแบบอัตโนมัติทางอิเล็กทรอนิกส์ (EDA) จากนั้นอาร์ตเวิร์กมาสก์จะกำหนดตำแหน่งการติดตามซึ่งจะเลือกเผยให้เห็นลามิเนตทองแดงที่ไวต่อแสงโดยใช้การถ่ายภาพด้วยแสง การแกะสลักจะกำจัดทองแดงที่ยังไม่ได้สัมผัสออก เพื่อทิ้งเส้นทางนำไฟฟ้าและแผ่นสัมผัสที่แยกออกจากกัน

บอร์ดหลายชั้นประกบลามิเนตหุ้มทองแดงแข็งและแผ่นประสานพรีเพกเข้าด้วยกัน หลอมรวมร่องรอยเมื่อเคลือบภายใต้ความดันและอุณหภูมิสูง เครื่องเจาะเจาะรูขนาดเล็กจำนวนหลายพันรูที่เชื่อมต่อกันระหว่างชั้นต่างๆ จากนั้นจึงชุบด้วยทองแดงเพื่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานของวงจร 3 มิติให้สมบูรณ์ การเจาะขั้นที่สอง การชุบ และการกำหนดเส้นทางเพิ่มเติมจะปรับเปลี่ยนบอร์ดจนกว่าจะพร้อมสำหรับการเคลือบซิลค์สกรีนที่สวยงาม การตรวจสอบและการทดสอบด้วยแสงอัตโนมัติจะตรวจสอบตามกฎการออกแบบและข้อกำหนดเฉพาะก่อนส่งมอบให้กับลูกค้า

วิศวกรขับเคลื่อนนวัตกรรม PCB อย่างต่อเนื่อง ช่วยให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีความหนาแน่น เร็วขึ้น และเชื่อถือได้มากขึ้น ปัจจุบันเทคโนโลยีการเชื่อมต่อระหว่างกันความหนาแน่นสูง (HDI) และเทคโนโลยีทุกเลเยอร์รวมกันมากกว่า 20 เลเยอร์เพื่อกำหนดเส้นทางโปรเซสเซอร์ดิจิทัลที่ซับซ้อนและระบบความถี่วิทยุ (RF) บอร์ดแบบแข็งยืดหยุ่นผสมผสานวัสดุที่แข็งและยืดหยุ่นเข้าด้วยกันเพื่อตอบสนองความต้องการด้านรูปทรงที่ต้องการ พื้นผิวเซรามิกและโลหะฉนวน (IMB) รองรับความถี่สูงมากจนถึง RF คลื่นมิลลิเมตร อุตสาหกรรมยังใช้กระบวนการและวัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเพื่อความยั่งยืน

มูลค่าการซื้อขายของอุตสาหกรรม PCB ทั่วโลกเกินกว่า 75 พันล้านดอลลาร์จากผู้ผลิตกว่า 2,000 ราย โดยเติบโตขึ้นที่ CAGR 3.5% ในอดีต การกระจายตัวของตลาดยังคงอยู่ในระดับสูงแม้ว่าการรวมบัญชีจะค่อยๆ ดำเนินไป จีนเป็นฐานการผลิตที่ใหญ่ที่สุดโดยมีส่วนแบ่งมากกว่า 55% ในขณะที่ญี่ปุ่น เกาหลี และไต้หวันมีส่วนแบ่งรวมกันมากกว่า 25% อเมริกาเหนือคิดเป็นสัดส่วนน้อยกว่า 5% ของผลผลิตทั่วโลก ภูมิทัศน์อุตสาหกรรมเปลี่ยนไปสู่ความได้เปรียบของเอเชียในด้านขนาด ต้นทุน และความใกล้ชิดกับห่วงโซ่อุปทานอิเล็กทรอนิกส์หลักๆ อย่างไรก็ตาม ประเทศต่างๆ ยังคงรักษาความสามารถของ PCB ในท้องถิ่นที่สนับสนุนความอ่อนไหวด้านการป้องกันและทรัพย์สินทางปัญญา

ในขณะที่นวัตกรรมในอุปกรณ์สำหรับผู้บริโภคเติบโตเต็มที่ การใช้งานที่เกิดขึ้นใหม่ในโครงสร้างพื้นฐานการสื่อสาร การใช้พลังงานไฟฟ้าในการขนส่ง ระบบอัตโนมัติ การบินและอวกาศ และระบบการแพทย์ได้ขับเคลื่อนการเติบโตของอุตสาหกรรม PCB ในระยะยาว การปรับปรุงเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องยังช่วยเพิ่มจำนวนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในวงกว้างมากขึ้นในกรณีการใช้งานทางอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ PCBs จะยังคงให้บริการสังคมดิจิทัลและสมาร์ทของเราต่อไปในทศวรรษต่อ ๆ ไป