> ข่าว > ข่าวอุตสาหกรรม

บทนำของบอร์ด PCB และขอบเขตการใช้งาน

2021-07-06

แผงวงจรพิมพ์:
แผงวงจรพิมพ์ (PCB) เป็นฐานหรือแพลตฟอร์มทางกายภาพที่สามารถเชื่อมชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ได้ ร่องรอยทองแดงเชื่อมต่อส่วนประกอบเหล่านี้เข้าด้วยกันและทำให้ PCB ทำงานได้ตามที่ได้รับการออกแบบ

แผงวงจรพิมพ์เป็นแกนหลักของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ สามารถมีรูปร่างและขนาดใดก็ได้ ขึ้นอยู่กับการใช้งานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ วัสดุพิมพ์/พื้นผิวที่ใช้บ่อยที่สุดสำหรับ PCB คือ FR-4 PCB ที่ใช้ FR-4 มักพบในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมาก และการผลิตเป็นเรื่องปกติ เมื่อเทียบกับ PCB แบบหลายชั้น PCB แบบด้านเดียวและแบบสองด้านจะผลิตได้ง่ายกว่า

FR-4 PCB ทำจากใยแก้วและอีพอกซีเรซินผสมกับทองแดงเคลือบลามิเนต ตัวอย่างที่สำคัญบางส่วนของ PCB แบบหลายเลเยอร์ที่ซับซ้อน (สูงสุด 12 เลเยอร์) ได้แก่ การ์ดกราฟิกคอมพิวเตอร์ มาเธอร์บอร์ด บอร์ดไมโครโปรเซสเซอร์ FPGAs CPLD ฮาร์ดไดรฟ์ RF LNA ฟีดเสาอากาศสื่อสารผ่านดาวเทียม อุปกรณ์จ่ายไฟโหมดสวิตชิ่ง โทรศัพท์ Android และอื่นๆ . นอกจากนี้ยังมีตัวอย่างมากมายที่ใช้ PCB แบบชั้นเดียวและสองชั้นอย่างง่าย เช่น โทรทัศน์ CRT, ออสซิลโลสโคปแบบอะนาล็อก, เครื่องคิดเลขแบบมือถือ, เมาส์คอมพิวเตอร์, วงจรวิทยุ FM

การประยุกต์ใช้ PCB:
1. อุปกรณ์ทางการแพทย์:
ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์การแพทย์ในปัจจุบันล้วนเกิดจากการเติบโตอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ส่วนใหญ่ เช่น เครื่องวัดค่า pH เซ็นเซอร์การเต้นของหัวใจ การวัดอุณหภูมิ เครื่อง ECG/EEG เครื่อง MRI เครื่องเอ็กซ์เรย์ CT scan เครื่องความดันโลหิต อุปกรณ์ตรวจวัดระดับกลูโคส ตู้ฟัก อุปกรณ์ทางจุลชีววิทยา และอุปกรณ์อื่น ๆ อีกมากมายแยกจากกัน PCB อิเล็กทรอนิกส์ PCB เหล่านี้มักจะมีขนาดกะทัดรัดและมีรูปร่างเล็ก ความหนาแน่นหมายความว่าส่วนประกอบ SMT ที่มีขนาดเล็กกว่าจะถูกวางลงใน PCB ที่มีขนาดเล็กลง อุปกรณ์ทางการแพทย์เหล่านี้มีขนาดเล็กลง พกพาสะดวก น้ำหนักเบาและใช้งานง่าย

2. อุปกรณ์อุตสาหกรรม
PCB ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิต โรงงาน และโรงงานที่ใกล้จะเกิดขึ้น อุตสาหกรรมเหล่านี้มีอุปกรณ์เครื่องกลกำลังสูงที่ขับเคลื่อนด้วยวงจรที่ทำงานด้วยกำลังสูงและต้องการกระแสไฟสูง ในการทำเช่นนี้ แผ่นทองแดงหนาถูกกดทับบน PCB ซึ่งแตกต่างจาก PCB อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน ซึ่งกระแสของ PCB กำลังสูงเหล่านี้สูงถึง 100 แอมแปร์ สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการเชื่อมอาร์ก ตัวขับเซอร์โวมอเตอร์ขนาดใหญ่ เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ตะกั่วกรด อุตสาหกรรมการทหาร ผ้าฝ้ายทอผ้า และการใช้งานอื่นๆ

3. แสงสว่าง
เมื่อพูดถึงระบบแสงสว่าง โลกกำลังก้าวไปสู่โซลูชันที่ประหยัดพลังงาน หลอดไฟฮาโลเจนเหล่านี้หาได้ยากในขณะนี้ แต่ตอนนี้เราเห็นไฟ LED รอบ ๆ และไฟ LED ความเข้มสูง ไฟ LED ขนาดเล็กเหล่านี้ให้แสงที่มีความสว่างสูงและติดตั้งบน PCB ตามพื้นผิวอะลูมิเนียม อลูมิเนียมมีคุณสมบัติในการดูดซับความร้อนและกระจายไปในอากาศ ดังนั้น เนื่องด้วยกำลังสูง PCB อะลูมิเนียมเหล่านี้จึงมักใช้ในวงจรหลอดไฟ LED สำหรับวงจร LED กำลังปานกลางและสูง

4. อุตสาหกรรมยานยนต์และอวกาศ
แอปพลิเคชั่นอื่นสำหรับ PCBs คืออุตสาหกรรมยานยนต์และอวกาศ ปัจจัยทั่วไปที่นี่คือเสียงก้องที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของเครื่องบินหรือรถยนต์ ดังนั้น เพื่อให้เป็นไปตามแรงสั่นสะเทือนที่มีกำลังสูงเหล่านี้ PCB จึงมีความยืดหยุ่น ดังนั้นจึงใช้ PCB ที่เรียกว่า Flex PCB PCB ที่ยืดหยุ่นสามารถทนต่อแรงสั่นสะเทือนสูงและมีน้ำหนักเบา ซึ่งสามารถลดน้ำหนักรวมของยานอวกาศได้ PCB ที่ยืดหยุ่นเหล่านี้สามารถปรับได้ในพื้นที่แคบ ซึ่งเป็นข้อดีอีกอย่างหนึ่ง PCB ที่ยืดหยุ่นเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมต่อ อินเทอร์เฟซ และสามารถประกอบในพื้นที่ที่มีขนาดกะทัดรัดได้ เช่น ด้านหลังแผง ใต้แผงหน้าปัด ฯลฯ นอกจากนี้ยังใช้ PCB แบบแข็งและยืดหยุ่นร่วมกันอีกด้วย
ประเภท PCB:

แผงวงจรพิมพ์ (PCBs) แบ่งออกเป็น 8 ประเภทหลัก พวกเขาคือ

PCB ด้านเดียว:
ส่วนประกอบของ PCB ด้านเดียวติดตั้งอยู่ด้านเดียวเท่านั้น โดยอีกด้านหนึ่งใช้สำหรับลวดทองแดง ชั้นฟอยล์ทองแดงบาง ๆ ถูกนำไปใช้กับด้านหนึ่งของพื้นผิว RF-4 จากนั้นจึงใช้หน้ากากประสานเพื่อให้เป็นฉนวน สุดท้าย การพิมพ์สกรีนจะใช้เพื่อให้ข้อมูลการทำเครื่องหมายของ C1, R1 และส่วนประกอบอื่นๆ บน PCB PCB ชั้นเดียวเหล่านี้ง่ายต่อการออกแบบและผลิตในปริมาณมาก มีความต้องการสูง และหาซื้อได้ในราคาถูก นิยมใช้กันมากในผลิตภัณฑ์ในครัวเรือน เช่น คั้นน้ำผลไม้/เครื่องปั่น พัดลมชาร์จ เครื่องคิดเลข เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ขนาดเล็ก ของเล่น รีโมทคอนโทรลของทีวี ฯลฯ

PCB คู่:
PCB สองด้านถูกนำไปใช้กับ PCB ชั้นทองแดงทั้งสองด้านของบอร์ด เจาะรูที่มีการติดตั้งองค์ประกอบ THT พร้อมลีด รูเหล่านี้เชื่อมต่อส่วนหนึ่งกับอีกส่วนหนึ่งผ่านรางทองแดง ตัวนำส่วนประกอบจะลอดผ่านรู ลีดส่วนเกินจะถูกตัดด้วยคัตเตอร์ และลีดจะถูกเชื่อมเข้ากับรู ทั้งหมดนี้ทำด้วยตนเอง คุณยังสามารถมีส่วนประกอบ SMT และส่วนประกอบ THT ด้วย PCB 2 ชั้น ส่วนประกอบ SMT ไม่จำเป็นต้องใช้รูใดๆ แต่แผ่นอิเล็กโทรดจะทำบน PCB และส่วนประกอบ SMT จะยึดกับ PCB โดยการบัดกรีแบบรีโฟลว์ ส่วนประกอบ SMT ใช้พื้นที่น้อยมากบน PCB ดังนั้นจึงสามารถใช้พื้นที่ว่างบนบอร์ดได้มากขึ้นเพื่อให้ทำงานได้มากขึ้น PCB สองด้านใช้สำหรับแหล่งจ่ายไฟ, เครื่องขยายเสียง, ไดรเวอร์มอเตอร์ DC, วงจรเครื่องมือ ฯลฯ

PCB หลายชั้น:
Multilayer PCB ทำจาก PCB 2 ชั้นแบบหลายชั้น ประกบระหว่างชั้นฉนวนไดอิเล็กทริกเพื่อให้แน่ใจว่าบอร์ดและส่วนประกอบไม่ได้รับความเสียหายจากความร้อนสูงเกินไป Multilayer PCBs มีจำหน่ายในรูปทรงและเลเยอร์ที่หลากหลาย ตั้งแต่ PCB 4 ชั้นถึง 12 ชั้น ยิ่งเลเยอร์มาก วงจรยิ่งซับซ้อน การออกแบบเค้าโครง PCB ก็ยิ่งซับซ้อน
PCB หลายชั้นมักจะมีชั้นดินแยก ชั้นพลังงาน ชั้นสัญญาณความเร็วสูง ข้อพิจารณาความสมบูรณ์ของสัญญาณ และการจัดการระบายความร้อน การใช้งานทั่วไป ได้แก่ ข้อกำหนดทางทหาร อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับการบินและอวกาศ การสื่อสารผ่านดาวเทียม อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในการนำทาง การติดตามด้วย GPS เรดาร์ การประมวลผลสัญญาณดิจิตอล และการประมวลผลภาพ

PCB แข็ง:
PCB ทุกประเภทที่กล่าวถึงข้างต้นเป็นของประเภท PCB แบบแข็ง PCB แบบแข็งมีพื้นผิวที่เป็นของแข็ง เช่น FR-4, Rogers, phenolic และ epoxy resins กระดานเหล่านี้ไม่งอและบิด แต่สามารถคงรูปร่างได้หลายปีถึง 10 หรือ 20 ปี นี่คือเหตุผลที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากมีอายุการใช้งานยาวนานเนื่องจากความแข็งแกร่ง ความทนทาน และความแข็งแกร่งของ PCB แบบแข็ง PCB สำหรับคอมพิวเตอร์และแล็ปท็อปเป็นแบบแข็ง และทีวีสำหรับบ้าน, LCD และ LED TV จำนวนมากทำจาก PCB แบบแข็ง แอพพลิเคชั่น PCB ด้านเดียว สองด้าน และหลายชั้นด้านบนทั้งหมดยังใช้กับ PCB แบบแข็งด้วย

PCB แบบยืดหยุ่นหรือ PCB แบบยืดหยุ่นนั้นไม่แข็ง แต่มีความยืดหยุ่นและสามารถงอได้ง่าย มีความยืดหยุ่น ทนความร้อนสูงและมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม วัสดุพื้นผิวสำหรับ Flex PCB ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพและต้นทุน วัสดุพื้นผิวทั่วไปสำหรับ Flex PCB ได้แก่ ฟิล์มโพลีเอไมด์ (PI) ฟิล์มโพลีเอสเตอร์ (PET) ปากกาและไฟเบอร์
ต้นทุนการผลิตของ Flex PCB ไม่ใช่แค่ PCB แบบแข็งเท่านั้น สามารถพับหรือพันรอบมุมได้ พวกเขาใช้พื้นที่น้อยกว่าคู่ที่เข้มงวด น้ำหนักเบา แต่มีแรงฉีกขาดต่ำมาก

การผสมผสานระหว่าง PCB แบบแข็งและยืดหยุ่นมีความสำคัญต่อการใช้งานในพื้นที่จำนวนมากและต้องจำกัดน้ำหนัก ตัวอย่างเช่น ในกล้อง วงจรมีความซับซ้อน แต่การรวมกันของ PCB แบบแข็งและยืดหยุ่นจะลดจำนวนชิ้นส่วนและลดขนาด PCB การเดินสายของ PCB สองตัวสามารถรวมเข้ากับ PCB เดียวได้ การใช้งานทั่วไป ได้แก่ กล้องดิจิตอล โทรศัพท์มือถือ รถยนต์ แล็ปท็อป และอุปกรณ์ที่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหว

PCB ความเร็วสูง:
PCB ความเร็วสูงหรือความถี่สูงคือ PCB ที่ใช้สำหรับแอปพลิเคชันที่เกี่ยวข้องกับการสื่อสารสัญญาณที่ความถี่สูงกว่า 1GHz ในกรณีนี้ ปัญหาความสมบูรณ์ของสัญญาณเข้ามาเกี่ยวข้อง ควรเลือกวัสดุของพื้นผิว HF PCB อย่างรอบคอบเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดการออกแบบ
วัสดุที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ โพลิฟีนิลีน (PPO) และโพลิเตตระฟลูออโรเอทิลีน มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกที่เสถียรและการสูญเสียอิเล็กทริกเล็กน้อย ดูดซับน้ำได้น้อยกว่า แต่มีราคาสูงกว่า
วัสดุอิเล็กทริกอื่น ๆ จำนวนมากมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกแบบแปรผันซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอิมพีแดนซ์ ส่งผลให้สัญญาณฮาร์มอนิกและสัญญาณดิจิตอลผิดเพี้ยนและสูญเสียความสมบูรณ์ของสัญญาณ

วัสดุซับสเตรต PCBS ที่ทำจากอลูมิเนียมมีลักษณะของการกระจายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ เนื่องจากความต้านทานความร้อนต่ำ การระบายความร้อนด้วย PCB ที่ทำจากอะลูมิเนียมจึงมีประสิทธิภาพมากกว่าการระบายความร้อนด้วยทองแดง มันแผ่ความร้อนในอากาศและในบริเวณจุดเชื่อมต่อร้อนของ PCB

วงจรหลอดไฟ LED จำนวนมาก ไฟ LED ความสว่างสูงทำจาก PCB ที่หุ้มด้วยอะลูมิเนียม

อลูมิเนียมเป็นโลหะจำนวนมากและมีราคาถูกสำหรับการขุด ดังนั้นต้นทุน PCB จึงต่ำ อลูมิเนียมสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้และปลอดสารพิษ ทำให้เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม อะลูมิเนียมมีความแข็งแรงและทนทาน จึงช่วยลดความเสียหายระหว่างการผลิต การขนส่ง และการประกอบ
คุณสมบัติทั้งหมดเหล่านี้ทำให้ PCB ที่ทำจากอะลูมิเนียมมีประโยชน์สำหรับการใช้งานที่มีกระแสไฟสูง เช่น ตัวควบคุมมอเตอร์ เครื่องชาร์จแบตเตอรี่สำหรับงานหนัก และไฟ LED ความสว่างสูง

บทสรุป:
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา PCBs ได้พัฒนาจากรุ่นชั้นเดียวที่เรียบง่ายซึ่งเหมาะสำหรับระบบที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น Teflon PCBs ความถี่สูง
ปัจจุบัน PCB แพร่หลายไปเกือบทุกด้านของเทคโนโลยีสมัยใหม่และวิทยาศาสตร์ที่กำลังพัฒนา จุลชีววิทยา ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ นาโนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การทหาร การบิน หุ่นยนต์ ปัญญาประดิษฐ์ และสาขาอื่น ๆ ล้วนขึ้นอยู่กับรูปแบบต่างๆ ของแผงวงจรพิมพ์ (PCB)

ก่อนหน้า:แนวโน้มตลาด PCB ทั่วโลกและการคาดการณ์สำหรับปี 2020-2025

ต่อไป:โซลูชันแบ็คเอนด์ด้านความปลอดภัย Rockchip RK3568 ช่วยให้สามารถอัปเกรดฮาร์ดแวร์ที่ครอบคลุม NVR/XVR