บอร์ดอิเล็กทรอนิกส์ทำมาจากอะไร

มากกว่าแผ่นปริ้นท์: ล้วงลึกวัสดุแห่งหัวใจวงจรอิเล็กทรอนิกส์

บอร์ดอิเล็กทรอนิกส์ หรือที่รู้จักกันดีในนาม “แผ่นปริ้นท์” เป็นหัวใจสำคัญของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แทบทุกชนิด ตั้งแต่สมาร์ทโฟน นาฬิกาข้อมืออัจฉริยะ ไปจนถึงเครื่องจักรขนาดใหญ่ ความสามารถในการทำงานของอุปกรณ์เหล่านั้น ขึ้นอยู่กับคุณภาพและความแม่นยำของบอร์ดอิเล็กทรอนิกส์เป็นอย่างมาก แต่บอร์ดเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นมาจากอะไรกันแน่? คำตอบนั้นซับซ้อนกว่าที่คิด

พื้นฐานที่สุด บอร์ดอิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วย แผ่นวงจรพิมพ์ (Printed Circuit Board: PCB) ซึ่งไม่ได้เป็นเพียงแค่แผ่นพลาสติกธรรมดา แต่เป็นวัสดุผสมหลายชั้นที่ออกแบบมาเพื่อรองรับและเชื่อมต่อส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ อย่างมีประสิทธิภาพ องค์ประกอบหลักๆ ของ PCB ประกอบด้วย:

• วัสดุฉนวน (Substrate): นี่คือฐานหลักของ PCB มักทำจาก ไฟเบอร์กลาส (Fiberglass) หรือ วัสดุคอมโพสิต (Composite Materials) อื่นๆ ที่มีความแข็งแรง ทนความร้อน และเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดี การเลือกวัสดุชนิดนี้จะขึ้นอยู่กับความต้องการใช้งาน เช่น อุณหภูมิในการทำงาน ความทนทานต่อแรงกระแทก หรือความยืดหยุ่น

• แผ่นทองแดง (Copper Foil): แผ่นทองแดงบางๆ จะถูกเคลือบอยู่บนพื้นผิวของวัสดุฉนวน ทองแดงทำหน้าที่เป็นตัวนำไฟฟ้า เชื่อมต่อส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ บนบอร์ด ความหนาของแผ่นทองแดงจะมีผลต่อความสามารถในการนำไฟฟ้าและความทนทานของวงจร

• มาสก์ (Mask): หลังจากการสร้างลวดลายวงจร จะมีการเคลือบสารป้องกัน หรือ มาสก์ (Mask) ไว้บนพื้นผิว PCB เพื่อป้องกันไม่ให้ทองแดงที่ไม่ต้องการถูกกัดกร่อนหรือเกิดการลัดวงจร มาสก์นี้มักทำจาก สารโฟโต้เรซิสต์ (Photoresist) ที่สามารถลบออกได้ด้วยแสงหรือสารเคมี

• สารเคลือบผิว (Finish): หลังจากกระบวนการผลิต PCB อาจมีการเคลือบผิวด้วยสารต่างๆ เพื่อเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน ป้องกันความชื้น หรือเพิ่มความสวยงาม สารเคลือบผิวที่นิยมใช้ เช่น HASL (Hot Air Solder Leveling) OSP (Organic Solderability Preservative) หรือ ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold)

กระบวนการผลิต PCB นั้นซับซ้อนและแม่นยำ โดยเริ่มจากการออกแบบลวดลายวงจรบนซอฟต์แวร์ จากนั้นใช้เทคนิคการพิมพ์ หรือ Photolithography เพื่อถ่ายโอนลวดลายลงบนแผ่นทองแดง ตามด้วยกระบวนการกัดกร่อนทองแดงส่วนเกินออก และขั้นตอนการเคลือบผิว สุดท้ายจึงทำการเชื่อมต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ลงบนบอร์ดที่เสร็จสมบูรณ์

ดังนั้น บอร์ดอิเล็กทรอนิกส์จึงไม่ใช่เพียงแค่แผ่นพลาสติกธรรมดา แต่เป็นผลงานวิศวกรรมที่ผสมผสานความรู้ด้านวัสดุศาสตร์ เคมี และเทคโนโลยีการผลิต เข้าไว้ด้วยกันอย่างลงตัว เพื่อให้สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ที่เราใช้งานกันอยู่ทุกวันนี้