ความแตกต่างระหว่าง PCB และ PCBA คืออะไร

Q: ต้องใช้ไฟล์อะไรบ้างในการผลิต PCBA

ต้องใช้ไฟล์หลายไฟล์เพื่อให้แน่ใจว่าการผลิตและประกอบกระบวนการ PCBA เป็นไปอย่างถูกต้อง ไฟล์เหล่านี้ให้ข้อมูลที่จำเป็นสำหรับผู้ผลิตในการสร้าง PCB และประกอบชิ้นส่วนอย่างถูกต้อง มาดูกันว่าไฟล์สำคัญที่จำเป็นสำหรับการผลิต PCBA มีอะไรบ้าง:

ในบทความนี้ เราจะเจาะลึกเข้าไปในโลกของ PCB และ PCBA สำรวจคำจำกัดความ วัสดุ การใช้งาน และกระบวนการผลิต ไม่ว่าคุณจะเป็นผู้ที่ชื่นชอบเทคโนโลยีหรือแค่ต้องการขยายความรู้ คู่มือฉบับสมบูรณ์นี้จะให้ความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่าง PCB และ PCBA ดังนั้น มาเริ่มกันเลยและคลายปริศนาเกี่ยวกับส่วนประกอบสำคัญเหล่านี้ในโลกของอิเล็กทรอนิกส์

PCB คืออะไร

แผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) เป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำหน้าที่เป็นตัวสนับสนุนและพาหะสำหรับส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ ช่วยให้เชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างกัน ซึ่งมักเรียกกันว่า “พิมพ์” เนื่องจากสร้างขึ้นผ่านกระบวนการพิมพ์อิเล็กทรอนิกส์ PCB ผลิตจากวัสดุที่ไม่สามารถนำไฟฟ้าได้ เช่น ไฟเบอร์กลาสหรืออีพ็อกซี่คอมโพสิต โดยมีชั้นของวัสดุที่นำไฟฟ้าได้ เช่น ทองแดง อยู่บนด้านหนึ่งหรือทั้งสองด้าน

หน้าที่หลักของ PCB คือการให้วิธีที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพในการเชื่อมต่อและสนับสนุนส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ โดยการนำเสนอแพลตฟอร์มมาตรฐานสำหรับการวางและเชื่อมต่อส่วนประกอบ ซึ่งช่วยลดความซับซ้อนของการเดินสายและการบัดกรี กระบวนการประกอบจึงง่ายขึ้นและเพิ่มความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพโดยรวมของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ นอกจากนี้ PCB ยังมีการพิมพ์ซิลค์สกรีนเพื่อแสดงตำแหน่งและชื่อของส่วนประกอบ

PCB มีขนาดและรูปร่างที่หลากหลาย ตอบสนองความต้องการเฉพาะของการใช้งานต่าง ๆ ตั้งแต่บอร์ดขนาดเล็กชั้นเดียวที่ใช้ในอุปกรณ์ง่าย ๆ เช่น เครื่องคิดเลข ไปจนถึงบอร์ดหลายชั้นที่ซับซ้อนซึ่งใช้ในอิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง เช่น สมาร์ทโฟนและคอมพิวเตอร์

เส้นทางนำไฟฟ้าบน PCB ซึ่งเรียกว่ารูปแบบวงจร ถูกออกแบบมาเพื่อสร้างการเชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างส่วนประกอบ เส้นทางเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นโดยการกัดกร่อนวัสดุที่นำไฟฟ้าให้เป็นรูปแบบเฉพาะ รูปแบบวงจรนี้กำหนดว่าส่วนประกอบจะสื่อสารและทำงานร่วมกันเพื่อทำหน้าที่เฉพาะ

PCB มีการใช้งานในอุตสาหกรรมและภาคส่วนต่าง ๆ รวมถึงอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค เครื่องจักรอุตสาหกรรม หุ่นยนต์ ยานพาหนะ และอุปกรณ์ทางการแพทย์ ซึ่งให้แพลตฟอร์มที่มั่นคงและเชื่อถือได้สำหรับการรวมส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทำงานได้อย่างถูกต้อง

วัสดุที่ใช้ใน PCB

PCB ประกอบด้วยวัสดุต่าง ๆ ที่รับผิดชอบต่อประสิทธิภาพและการทำงานของมัน มาดูกันให้ละเอียดขึ้นเกี่ยวกับวัสดุที่ใช้ในการผลิต PCB

สารตั้งต้น

วัสดุสารตั้งต้นทำหน้าที่เป็นฐานของ PCB และให้การสนับสนุนทางกล โดยปกติทำจากวัสดุที่ไม่เป็นตัวนำ เช่น เรซินอีพ็อกซี่เสริมไฟเบอร์กลาส (FR-4) FR-4 ถูกใช้อย่างแพร่หลายเนื่องจากคุณสมบัติการเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม ความแข็งแรงทางกลสูง และคุ้มค่า

ฟอยล์ทองแดง

แผ่นทองแดงถูกแปะบนวัสดุสารตั้งต้นเพื่อสร้างเส้นทางนำไฟฟ้า มันทำหน้าที่เป็นชั้นนำไฟฟ้าสำหรับ PCB ทองแดงถูกเลือกเพราะมีความนำไฟฟ้าสูงและทนต่อการกัดกร่อน ความหนาของแผ่นทองแดงสามารถเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับการใช้งานและความต้องการในการออกแบบ

Prepreg

Prepreg ซึ่งเป็นผ้าผลิตจากแก้วเคลือบด้วยเรซิน เช่น เรซินอีพ็อกซี่ FR4 โพลิไอไดด์ หรือเทฟลอน ทำหน้าที่เป็นชั้นฉนวนระหว่างชั้นทองแดงใน PCB หลายชั้น แผ่นลามิเนต ซึ่งรู้จักกันในชื่อแผ่นลามิเนตเคลือบทองแดง ประกอบด้วยแผ่น Prepreg หลายชั้นที่ถูกลามิเนตเข้าด้วยกันด้วยความร้อนและแรงกด พวกมันสร้างโครงสร้างหลักของ PCB ให้ความแข็งแรงและเสถียรภาพ

หน้ากากบัดกรี

แผ่นป้องกันบัดกรีเป็นชั้นป้องกันที่ถูกนำไปวางทับบนเส้นทางทองแดงเพื่อป้องกันการลัดวงจรและการออกซิเดชัน โดยปกติจะเป็นสีเขียว แต่สามารถใช้สีอื่นเช่น สีแดง น้ำเงิน หรือดำก็ได้ แผ่นป้องกันบัดกรีให้ฉนวนและปกป้องเส้นทางทองแดงจากปัจจัยสิ่งแวดล้อม เช่น ความชื้นและฝุ่น

ซิลค์สกรีน

ชั้นซิลค์สกรีนใช้สำหรับเพิ่มป้ายชื่อส่วนประกอบ การระบุอ้างอิง และเครื่องหมายอื่น ๆ บน PCB โดยปกติจะเป็นสีขาวและช่วยในการระบุส่วนประกอบและตำแหน่งของมันในระหว่างการประกอบและการแก้ไขปัญหา

วัสดุยืดหยุ่น

นอกจากวัสดุเหล่านี้แล้ว PCB แบบยืดหยุ่นเป็นอีกประเภทหนึ่งของ PCB ที่สร้างขึ้นด้วยวัสดุที่ยืดหยุ่นได้ PCB แบบยืดหยุ่นเหล่านี้สามารถเป็นชั้นเดียว สองชั้น หรือหลายชั้น และออกแบบมาให้ทนต่อการโค้งงอซ้ำ ๆ โดยทั่วไปพบในอุปกรณ์สมัยใหม่ เช่น แล็ปท็อป โทรศัพท์มือถือ และแขนกล

ผู้ผลิต PCB สามารถสร้างแผงวงจรที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพสำหรับการใช้งานที่หลากหลายโดยการเลือกและใช้วัสดุเหล่านี้อย่างรอบคอบ วัสดุที่ใช้ในการผลิต PCB เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการรับประกันการทำงาน ความทนทาน และความน่าเชื่อถือของ PCB แต่ละชนิด วัสดุแต่ละชนิดมีวัตถุประสงค์เฉพาะ ตั้งแต่การให้การสนับสนุนทางกล ไปจนถึงการสร้างเส้นทางนำไฟฟ้าและการป้องกันสิ่งแวดล้อม

การเลือกวัสดุขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ เช่น ค่าความเป็นฉนวน ความสามารถในการต้านไฟไหม้ ปัจจัยการสูญเสียสำหรับการใช้งานความเร็วสูง ความแข็งแรงทางกล และสมรรถนะด้านความร้อน ผู้ผลิต PCB พิจารณาปัจจัยเหล่านี้เพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุที่ใช้ตรงตามความต้องการเฉพาะของการออกแบบ PCB และการใช้งานที่ตั้งใจไว้

การใช้งานของ PCB

PCB หรือแผงวงจรพิมพ์ มีการใช้งานอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมต่าง ๆ พวกเขาเป็นส่วนประกอบสำคัญในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายชนิดที่เราใช้ในชีวิตประจำวัน มาดูตัวอย่างการใช้งานทั่วไปของ PCB กัน:

อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค

PCB ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค เช่น สมาร์ทโฟน แท็บเล็ต แล็ปท็อป โทรทัศน์ และคอนโซลเกม พวกเขาให้วงจรที่จำเป็นสำหรับอุปกรณ์เหล่านี้ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพและกะทัดรัด

อุตสาหกรรมยานยนต์

แผงวงจรพิมพ์ (PCBs) ถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยานยนต์ ซึ่งใช้ในหน่วยควบคุมเครื่องยนต์ (ECUs) อิเล็กทรอนิกส์แดชบอร์ด ระบบความบันเทิง และระบบความปลอดภัย แผงวงจรพิมพ์ในรถยนต์จำเป็นต้องทนทานและเชื่อถือได้เพื่อรองรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

อุปกรณ์ทางการแพทย์

แผงวงจรพิมพ์ (PCBs) ถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุปกรณ์และเครื่องมือทางการแพทย์ รวมถึงเครื่องกระตุ้นหัวใจ เครื่อง defibrillator เครื่องอัลตราซาวด์ และระบบภาพทางการแพทย์ อุปกรณ์เหล่านี้ต้องการความแม่นยำและความถูกต้องสูง และแผงวงจรพิมพ์ช่วยให้การทำงานของอุปกรณ์ทางการแพทย์สำคัญเหล่านี้เป็นไปอย่างถูกต้อง

อุปกรณ์อุตสาหกรรม

แผงวงจรพิมพ์ (PCBs) ถูกใช้ในอุปกรณ์อุตสาหกรรมสำหรับระบบอัตโนมัติ ระบบควบคุม และการตรวจสอบ พบในเครื่องจักรที่ใช้ในกระบวนการผลิต การผลิตไฟฟ้า หุ่นยนต์ และการควบคุมกระบวนการ แผงวงจรพิมพ์ในงานอุตสาหกรรมจำเป็นต้องแข็งแรงและสามารถทนต่อสภาพแวดล้อมที่ท้าทาย

อวกาศและการป้องกันประเทศ

แผงวงจรพิมพ์ (PCBs) เป็นส่วนประกอบสำคัญในระบบอวกาศและการป้องกันประเทศ รวมถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในเครื่องบิน ระบบสื่อสาร ระบบเรดาร์ ระบบนำทาง และระบบนำร่องจรวด แผงวงจรพิมพ์ในงานเหล่านี้ต้องเป็นไปตามมาตรฐานคุณภาพและความน่าเชื่อถือที่เข้มงวด

โทรคมนาคม

แผงวงจรพิมพ์ (PCBs) ถูกใช้ในอุปกรณ์โทรคมนาคม เช่น เราเตอร์ สวิตช์ โมเด็ม และสถานีฐาน อุปกรณ์เหล่านี้ต้องการวงจรความเร็วสูงและความถี่สูง และแผงวงจรพิมพ์ช่วยให้การส่งสัญญาณและการประมวลผลเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ

พลังงานทดแทน

แผงวงจรพิมพ์ (PCBs) ถูกใช้ในระบบพลังงานทดแทน เช่น แผงโซลาร์เซลล์และกังหันลม ช่วยในการควบคุมและตรวจสอบกระบวนการผลิตไฟฟ้า เพื่อให้การดำเนินงานมีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้

อุปกรณ์ IoT

ด้วยการเติบโตของอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่าง ๆ (IoT) แผงวงจรพิมพ์กลายเป็นสิ่งจำเป็นในการเชื่อมต่อและควบคุมอุปกรณ์อัจฉริยะต่าง ๆ ถูกใช้ในระบบบ้านอัจฉริยะ อุปกรณ์สวมใส่ ระบบอัตโนมัติในบ้าน และแอปพลิเคชัน IoT อื่น ๆ

นอกจากนี้ แผงวงจรพิมพ์ยังถูกใช้ในอุปกรณ์ไฟฟ้าอุตสาหกรรม อุตสาหกรรมทางทะเล เครื่องคิดเลข อุปกรณ์เก็บข้อมูล และอื่น ๆ ความหลากหลาย ความน่าเชื่อถือ และความสามารถของแผงวงจรพิมพ์ในการจัดการสายไฟความหนาแน่นสูง ทำให้เป็นส่วนสำคัญของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ

แอปพลิเคชันที่กล่าวถึงนี้ไม่ใช่รายการที่ครบถ้วนสมบูรณ์ แต่เป็นภาพรวมของอุตสาหกรรมและอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ใช้แผงวงจรพิมพ์ ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องและความต้องการอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เพิ่มขึ้น ทำให้การใช้งานแผงวงจรพิมพ์ยังคงขยายตัวในอนาคต

ประเภทของ PCB ที่แตกต่างกัน

มีประเภทของ PCB หลายแบบ แต่ละแบบมีลักษณะเฉพาะและการใช้งานที่แตกต่างกัน โดยการเข้าใจประเภทของ PCB ต่าง ๆ คุณสามารถตัดสินใจได้อย่างมีข้อมูลเมื่อเลือก PCB ที่เหมาะสมกับโครงการของคุณ ไม่ว่าคุณจะต้องการ PCB แบบชั้นเดียวง่าย ๆ หรือ PCB แบบหลายชั้นที่ซับซ้อน แต่ละประเภทก็มีข้อดีและเหมาะสมกับการใช้งานที่แตกต่างกัน ควรพิจารณาปัจจัยต่าง ๆ เช่น ความซับซ้อนของวงจร พื้นที่ว่างที่มีอยู่ ความยืดหยุ่นที่ต้องการ และความทนทานที่จำเป็นสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เฉพาะของคุณ มาดูรายละเอียดของแต่ละประเภทเพื่อความเข้าใจที่ครอบคลุมมากขึ้น

PCB แบบชั้นเดียว

PCB แบบชั้นเดียว หรือที่เรียกว่าพิมพ์วงจรแบบด้านเดียว เป็นประเภทของแผงวงจรพิมพ์ที่ง่ายที่สุด ประกอบด้วยชั้นของวัสดุที่นำไฟฟ้า ซึ่งโดยทั่วไปคือทองแดง บนด้านเดียวของวัสดุฉนวน ชั้นนำไฟฟ้านี้จะถูกกัดเพื่อสร้างรูปแบบวงจรที่ต้องการ เชื่อมต่อส่วนประกอบและเส้นทางต่าง ๆ บนแผง

PCB แบบชั้นเดียวมักใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีวงจรไฟฟ้าเรียบง่ายและส่วนประกอบน้อยกว่า มีต้นทุนต่ำและง่ายต่อการผลิตเมื่อเทียบกับประเภท PCB อื่น ข้อดีของ PCB แบบชั้นเดียวคือความง่ายในการออกแบบและการผลิต มักใช้ในงานที่มีต้นทุนต่ำและปริมาณมาก เช่น เครื่องพิมพ์ วิทยุ และเครื่องคิดเลข ชั้นนำไฟฟ้าชั้นเดียวมักเคลือบด้วยชั้นของสารกันสนิมเพื่อป้องกันการออกซิเดชัน ส่วนประกอบจะถูกทำเครื่องหมายบน PCB ด้วยการพิมพ์ซิลค์สกรีน

PCB แบบชั้นเดียวอาจไม่เหมาะสำหรับอุปกรณ์ที่ต้องการส่วนประกอบและการเชื่อมต่อจำนวนมาก ชั้นเดียวจำกัดพื้นที่สำหรับเส้นทางและส่วนประกอบ ซึ่งอาจเป็นข้อจำกัดเมื่อออกแบบวงจรที่มีความหนาแน่นสูงหรือมีการวางเส้นทางที่ซับซ้อน การวางแผนและการปรับแต่งตำแหน่งของส่วนประกอบและเส้นทางเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้ใช้พื้นที่ได้อย่างเต็มที่

PCB แบบสองชั้น

PCB แบบสองชั้น หรือที่เรียกว่าพิมพ์วงจรสองชั้น เป็นแผงวงจรพิมพ์ที่ประกอบด้วยชั้นของวัสดุที่นำไฟฟ้าสองชั้น ซึ่งแยกด้วยชั้นฉนวน ชนิดของ PCB นี้มักใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และการใช้งานที่หลากหลาย

โครงสร้างของ PCB แบบสองชั้นเกี่ยวข้องกับการใช้วัสดุพื้นฐาน ซึ่งโดยทั่วไปคือไฟเบอร์กลาสหรืออีพ็อกซี่ ซึ่งให้การสนับสนุนทางกลและฉนวน บนพื้นฐานของวัสดุนี้จะมีการเคลือบด้วยทองแดง ซึ่งทำหน้าที่เป็นวัสดุที่นำไฟฟ้าสำหรับวงจร ชั้นทองแดงนี้จะถูกกัดเพื่อสร้างรูปแบบวงจรที่ต้องการ เหลือเส้นทางและแผ่นทองแดงที่จะใช้เชื่อมต่อส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์

PCB แบบสองชั้นสามารถรองรับการออกแบบวงจรที่ซับซ้อนมากขึ้นเมื่อเทียบกับ PCB แบบชั้นเดียว ด้วยสองชั้นของวัสดุที่นำไฟฟ้า จึงสามารถสร้างวงจรที่ซับซ้อนและหนาแน่นมากขึ้น ซึ่งช่วยเพิ่มฟังก์ชันและประสิทธิภาพ ทำให้ PCB แบบสองชั้นเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการความซับซ้อนสูง เช่น อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค ระบบยานยนต์ และระบบควบคุมอุตสาหกรรม PCB แบบสองชั้นยังให้คุณภาพสัญญาณที่ดีขึ้นและลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) เมื่อเทียบกับ PCB แบบชั้นเดียว การมีแผ่นกราวด์บนชั้นที่สองช่วยลดเสียงรบกวนและการรบกวน ทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ดีขึ้น

PCB หลายชั้น

PCB หลายชั้น ตามชื่อบอก เป็นแผงวงจรพิมพ์ที่ประกอบด้วยชั้นของทองแดงนำไฟฟ้ามากกว่าสองชั้น แผงเหล่านี้ออกแบบมาเพื่อรองรับการใช้งานที่ซับซ้อน ซึ่งต้องการส่วนประกอบและการเชื่อมต่อจำนวนมาก ชั้นของวัสดุที่นำไฟฟ้าเหล่านี้ช่วยเพิ่มความหนาแน่นของวงจร ทำให้ PCB หลายชั้นมีพลัง ทนทาน และกะทัดรัดมากกว่ PCB แบบชั้นเดียวหรือสองชั้น

PCB หลายชั้นสามารถรองรับวงจรที่ซับซ้อนในพื้นที่ที่เล็กลง โดยการใช้หลายชั้น นักออกแบบสามารถสร้างระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนซึ่งเป็นไปไม่ได้ด้วย PCB แบบชั้นเดียวหรือสองชั้น ทำให้ PCB หลายชั้นเหมาะสำหรับการใช้งาน เช่น ระบบดาวเทียม เทคโนโลยี GPS เซิร์ฟเวอร์ไฟล์ อุปกรณ์เก็บข้อมูล และอุปกรณ์ทางการแพทย์

โครงสร้างของ PCB หลายชั้นเกี่ยวข้องกับการวางชั้นของวัสดุที่นำไฟฟ้าระหว่างชั้นฉนวน โดยใช้กาวยึดชั้นต่าง ๆ เข้าด้วยกัน ซึ่งช่วยป้องกันวงจรจากความร้อนเกินและให้ความเสถียรแก่แผง ชั้นหลายชั้นเชื่อมต่อกันผ่าน vias ซึ่งเป็นรูเล็ก ๆ ที่เจาะผ่านชั้นฉนวนและเคลือบด้วยวัสดุที่นำไฟฟ้า vias เหล่านี้ช่วยให้สัญญาณไฟฟ้าสามารถผ่านระหว่างชั้นต่าง ๆ ของ PCB ได้ ทำให้วงจรทำงานได้ตามต้องการ

PCB แบบยืดหยุ่น

PCB แบบยืดหยุ่น หรือที่เรียกว่าพิมพ์วงจรแบบยืดหยุ่น เป็นแผงวงจรพิมพ์ที่มีความยืดหยุ่นและสามารถโค้งงอได้ ทำจากวงจรพิมพ์และส่วนประกอบที่จัดวางบนวัสดุพื้นฐานที่ยืดหยุ่น ซึ่งโดยทั่วไปทำจากวัสดุเช่น โพลีอะไมด์ PEEK หรือฟิล์มโพลีเอสเตอร์ที่นำไฟฟ้าใส PCB แบบยืดหยุ่นสามารถออกแบบได้ในแบบด้านเดียว แบบสองด้าน หรือหลายชั้น

แผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่นเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องความสามารถในการประหยัดพื้นที่ เนื่องจากความยืดหยุ่นของมัน จึงสามารถโค้งงอหรือพับเพื่อให้พอดีกับพื้นที่แคบ ๆ ซึ่งช่วยให้ดีไซน์มีความกะทัดรัดมากขึ้น ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่พื้นที่จำกัด เช่น อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาอย่างสมาร์ทโฟนและแล็ปท็อป

ข้อได้เปรียบอีกประการคือการลดการใช้ตัวเชื่อมต่อ โดยการบูรณาการแผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่นเข้าไปในอุปกรณ์โดยตรง ความต้องการตัวเชื่อมต่อจึงลดลง ส่งผลให้ดีไซน์มีความเรียบง่ายและกะทัดรัดมากขึ้น ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยประหยัดพื้นที่เท่านั้น แต่ยังทำให้กระบวนการประกอบง่ายขึ้นและสามารถช่วยลดต้นทุนได้

แผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่นยังช่วยปรับปรุงการจัดการความร้อน ความยืดหยุ่นของวัสดุรองรับการกระจายความร้อนที่ดีขึ้น ซึ่งช่วยป้องกันความร้อนเกินและปรับปรุงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือโดยรวมของอุปกรณ์ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญโดยเฉพาะในงานที่ต้องจัดการกับความร้อน เช่น อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูงหรืออุปกรณ์ที่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

แผงวงจรพิมพ์แข็ง

แผงวงจรพิมพ์แข็งเป็นชนิดที่พบได้บ่อยที่สุดในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ทำจากวัสดุฐานที่แข็งแรงและไม่ยืดหยุ่น เช่น ไฟเบอร์กลาสเสริมด้วยเรซินอีพ็อกซี่ แผงวงจรพิมพ์แข็งให้พื้นผิวที่แข็งแรงและมั่นคงสำหรับการติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเชื่อมต่อกันด้วยร่องทองแดง มีหลายแบบ รวมถึงแบบด้านเดียว แบบสองด้าน และแบบหลายชั้น

แผงวงจรพิมพ์แข็งมีความคุ้มค่า โดยทั่วไปแล้วมีราคาถูกกว่าประเภทอื่น ๆ เนื่องจากโครงสร้างและกระบวนการผลิตที่ง่ายกว่า นอกจากนี้ยังง่ายต่อการวินิจฉัยและซ่อมแซม ความแข็งแรงของแผงเหล่านี้ช่วยให้สามารถเข้าถึงส่วนประกอบได้ง่าย ทำให้การแก้ไขปัญหาและเปลี่ยนชิ้นส่วนเป็นเรื่องสะดวก

พวกเขายังให้ประสิทธิภาพไฟฟ้าที่ดีกว่าและเสียงอิเล็กทรอนิกส์ที่ต่ำกว่ากว่าแผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น วัสดุฐานที่แข็งแรงของแผงวงจรพิมพ์แข็งช่วยปรับปรุงการฉนวน ลดโอกาสของการรบกวนสัญญาณ ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความสมบูรณ์ของสัญญาณ

ข้อได้เปรียบอีกประการคือความเสถียรทางกล พวกมันสามารถดูดซับแรงสั่นสะเทือน ทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์ที่อาจถูกกระแทกหรือสั่นสะเทือน นอกจากนี้ แผงวงจรพิมพ์แข็งยังมีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบา ทำให้เหมาะสำหรับงานที่พื้นที่จำกัดหรือที่ต้องการลดน้ำหนัก

แผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น-แข็ง

แผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น-แข็งเป็นชนิดพิเศษของบอร์ดวงจรที่ผสมผสานองค์ประกอบจากทั้งแผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่นและแบบแข็ง แผงเหล่านี้ออกแบบมาเพื่อให้ได้ประโยชน์ทั้งความยืดหยุ่นและความแข็งแรงในบอร์ดเดียว ทำให้เหมาะสำหรับงานที่ต้องการคุณสมบัติทั้งสอง

แผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น-แข็งประกอบด้วยหลายชั้นของวัสดุแผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่นที่เชื่อมต่อกันด้วยชั้นของวัสดุแผงวงจรพิมพ์แบบแข็ง การผสมผสานนี้ทำให้บอร์ดสามารถโค้งงอและยืดหยุ่นในบางพื้นที่ ในขณะที่ยังคงความแข็งแรงในพื้นที่อื่น ๆ ส่วนที่ยืดหยุ่นมักทำจากวัสดุเช่น โพลีอิมิดหรือฟิล์มโพลีเอสเตอร์ ในขณะที่ส่วนที่แข็งแรงทำจากวัสดุเช่น FR4

แผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น-แข็งช่วยประหยัดพื้นที่และลดความจำเป็นในการใช้ตัวเชื่อมต่อและสายเคเบิล โดยการบูรณาการทั้งส่วนยืดหยุ่นและแข็งเข้าไว้ในบอร์ดเดียว ขนาดและน้ำหนักโดยรวมของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จึงลดลง ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในงานที่พื้นที่จำกัด เช่น อุปกรณ์พกพาหรือเทคโนโลยีสวมใส่

พวกเขายังให้ความน่าเชื่อถือที่ดีขึ้นเมื่อเทียบกับการใช้แผงวงจรแบบยืดหยุ่นและแข็งแยกกัน การกำจัดตัวเชื่อมต่อและสายเคเบิลช่วยลดความเสี่ยงของความล้มเหลวในการเชื่อมต่อและปรับปรุงความสมบูรณ์ของสัญญาณ นอกจากนี้ การใช้วัสดุที่ยืดหยุ่นช่วยให้บอร์ดสามารถทนต่อแรงสั่นสะเทือน การกระแทก และการขยายตัวทางความร้อน ทำให้ทนทานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงมากขึ้น

อะไรคือ PCBA

การประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCBA) คือกระบวนการประกอบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ลงบนแผงวงจรพิมพ์เพื่อสร้างแผงวงจรที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการวางตำแหน่งและการบัดกรีชิ้นส่วนลงบนแผ่นรองและร่องรอยบน PCB

กระบวนการ PCBA รวมหลายขั้นตอน ขั้นแรกคือการผลิตแผงวงจรเปล่าโดยสร้างลวดลายตัวนำบนวัสดุฉนวน ลวดลายนี้ทำหน้าที่เป็นฐานสำหรับการเชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างส่วนประกอบ แผงวงจรสามารถเป็นแบบชั้นเดียว แบบสองชั้น หรือหลายชั้น ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของการออกแบบวงจร

เมื่อแผงวงจรพร้อมแล้ว จะเข้าสู่กระบวนการเทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิว (SMT) ในกระบวนการนี้ ส่วนประกอบบนพื้นผิว เช่น ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ วงจรบูรณาการ และตัวเชื่อมต่อ จะถูกวางและบัดกรีบนแผงวงจรด้วยเครื่องจักรอัตโนมัติ SMT ช่วยให้วางส่วนประกอบได้อย่างแม่นยำและประกอบด้วยความเร็วสูง ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก นอกจาก SMT แล้ว อาจใช้เทคโนโลยีผ่านรู (THT) สำหรับส่วนประกอบบางอย่างที่ต้องการการเชื่อมต่อทางกลที่แข็งแรงขึ้นหรือความสามารถในการรับกำลังไฟสูง THT เกี่ยวข้องกับการเจาะรูในแผงวงจรและใส่ขาเข้าของส่วนประกอบเข้าไปในรูเหล่านี้ ขาจึงถูกบัดกรีบนด้านตรงข้ามของบอร์ด ไม่ว่าจะด้วยมือหรือด้วยเครื่องบัดกรีคลื่น

เมื่อส่วนประกอบทั้งหมดถูกติดตั้งแล้ว PCBA จะ undergo การทดสอบ การตรวจสอบ และการควบคุมคุณภาพเพื่อให้แน่ใจว่ามีการทำงานและความน่าเชื่อถือ วิธีการทดสอบต่าง ๆ เช่น การตรวจสอบด้วยสายตา การตรวจสอบด้วยแสงออปติคอลอัตโนมัติ และการทดสอบฟังก์ชัน ถูกนำมาใช้เพื่อค้นหาข้อบกพร่องหรือปัญหาในอุปกรณ์ประกอบชิ้นส่วน สิ่งนี้ช่วยให้แน่ใจว่า PCBA ตรงตามข้อกำหนดและมาตรฐานที่กำหนด

การใช้งานของ PCBAs

PCBA มีการใช้งานในอุตสาหกรรมต่าง ๆ อย่างกว้างขวางเช่นเดียวกับ PCB การประกอบเหล่านี้ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์เพื่อให้การเชื่อมต่อและฟังก์ชันการทำงาน ลองสำรวจการใช้งานทั่วไปของ PCBA กันเถอะ:

อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค

PCBAs ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค เช่น สมาร์ทโฟน แท็บเล็ต แล็ปท็อป โทรทัศน์ และคอนโซลเกม พวกมันเป็นโครงสร้างหลักของอุปกรณ์เหล่านี้ ให้วงจรไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการแจกจ่ายพลังงาน การประมวลผลสัญญาณ และอินเทอร์เฟซผู้ใช้ นอกจากนี้ PCBAs ยังใช้ในเครื่องใช้ในครัวและระบบความบันเทิง

อุปกรณ์อุตสาหกรรม

PCBAs ถูกใช้ในอุปกรณ์อุตสาหกรรมเพื่อการทำงานอัตโนมัติ การควบคุม และการตรวจสอบ พวกมันใช้ในเครื่องจักร ตัวแปลงพลังงาน อุปกรณ์วัดพลังงาน และระบบควบคุมอุตสาหกรรม PCBAs ที่ออกแบบสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมถูกสร้างขึ้นเพื่อทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง รวมถึงความร้อน ความชื้น และสารเคมี

อุตสาหกรรมยานยนต์

PCBAs เป็นส่วนประกอบสำคัญในอุตสาหกรรมยานยนต์ ซึ่งใช้ในหน่วยควบคุมเครื่องยนต์ (ECUs) ระบบความบันเทิงในรถยนต์ หน้าปัดแสดงผล เซ็นเซอร์ และระบบไฟส่องสว่าง การประกอบเหล่านี้ช่วยให้การทำงานของระบบต่าง ๆ ในรถยนต์เป็นไปอย่างเชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพ

อุปกรณ์ทางการแพทย์

PCBAs มีความสำคัญในวงการแพทย์ ซึ่งใช้ในระบบภาพทางการแพทย์ เครื่องวัดผู้ป่วย อุปกรณ์วินิจฉัย และเครื่องมือผ่าตัด การประกอบเหล่านี้ช่วยให้การประมวลผลข้อมูลที่แม่นยำ การควบคุมที่แม่นยำ และการทำงานที่เชื่อถือได้ในอุปกรณ์ทางการแพทย์ HDI PCBs ที่มีความหนาแน่นสูงได้รับการออกแบบเป็นพิเศษสำหรับการใช้งานทางการแพทย์ที่ต้องการความแม่นยำและความถูกต้องสูง

โทรคมนาคม

PCBAs ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการสื่อสารโทรคมนาคมสำหรับอุปกรณ์เช่นเราเตอร์ สวิตช์ โมเด็ม และสถานีฐาน พวกมันให้วงจรไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการส่งข้อมูล การประมวลผลสัญญาณ และการเชื่อมต่อเครือข่าย

อวกาศและการป้องกันประเทศ

PCBAs มีความสำคัญในอุตสาหกรรมอวกาศและการป้องกันประเทศ ซึ่งใช้ในระบบอวิโอนิกส์ อุปกรณ์สื่อสาร ระบบเรดาร์ ระบบนำทาง และระบบนำทางจรวด การประกอบเหล่านี้ถูกออกแบบให้ทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและให้การทำงานที่เชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมที่ต้องการความทนทาน

ระบบพลังงานและพลังงาน

PCBAs ถูกใช้ในระบบพลังงานและพลังงานเพื่อการควบคุม การตรวจสอบ และการป้องกัน พวกมันใช้ในอินเวอร์เตอร์ ตัวแปลงพลังงาน มิเตอร์อัจฉริยะ และระบบพลังงานทดแทน PCBAs ในระบบเหล่านี้ช่วยให้การแปลงพลังงานมีประสิทธิภาพและการทำงานที่เชื่อถือได้

การใช้งานอื่น ๆ

PCBAs ยังใช้ในแอปพลิเคชันอื่น ๆ อีกมากมาย รวมถึงระบบแสงสว่าง ระบบส่องสว่าง อุปกรณ์ในอุตสาหกรรมทางทะเล อุปกรณ์เก็บข้อมูล และระบบวิดีโอเกม

ส่วนประกอบของ PCBA

ในกระบวนการประกอบ PCBA แผ่น PCB ว่างเปล่าจะถูกเติมเต็มด้วยส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์เพื่อสร้างชุดวงจรพิมพ์ที่ทำงานได้ ส่วนประกอบที่ใช้ใน PCBA สามารถแบ่งออกเป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์แบบพาสซีฟและแอคทีฟ

ส่วนประกอบพาสซีฟ

ส่วนประกอบพาสซีฟ เช่น ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุ ควบคุมระดับแรงดัน กรองเสียงรบกวน และให้การปรับสัญญาณ ตัวหมุนแปลงไฟฟ้าก็ถูกใช้เพื่อถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้าระหว่างวงจรต่าง ๆ และปรับระดับแรงดัน ส่วนประกอบเหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำงานที่ถูกต้องของวงจร

ส่วนประกอบที่ใช้งาน

ส่วนประกอบที่ใช้งาน รวมถึงวงจรรวม (ICs), ทรานซิสเตอร์, และไดโอด ทำหน้าที่ขยายสัญญาณหรือสวิตช์สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์และพลังงาน ICs ซึ่งประกอบด้วยอุปกรณ์หลายตัวบนชิปเดียว ทำหน้าที่ต่าง ๆ ภายในวงจร ทรานซิสเตอร์ใช้สำหรับการขยายสัญญาณ การสั่นสะเทือน และวงจรตรรกะดิจิทัล ในขณะที่ไดโอดอนุญาตให้กระแสไหลในทิศทางเดียวและบล็อกในทิศทางตรงกันข้าม

ส่วนประกอบอื่น ๆ

ตัวเชื่อมต่อ รีเลย์ อุปกรณ์พาสซีฟแบบบูรณาการ (IPDs) และเซ็นเซอร์เป็นส่วนประกอบอื่นที่พบใน PCBA ตัวเชื่อมต่อสร้างการเชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่าง PCBA กับอุปกรณ์ภายนอกหรือ PCB อื่น ๆ รีเลย์ทำหน้าที่เป็นสวิตช์ไฟฟ้าแบบกลไกที่ควบคุมโดยสัญญาณไฟฟ้า IPDs รวมส่วนประกอบพาสซีฟเข้าไว้ในชิปเดียว ช่วยประหยัดพื้นที่บน PCB เซ็นเซอร์ตรวจจับและตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพหรือสิ่งแวดล้อม เพื่อให้สามารถใช้งานในหลายแอปพลิเคชัน

กระบวนการของ PCBA

กระบวนการประกอบแผงวงจรพิมพ์เกี่ยวข้องกับการประกอบส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์บน PCB เพื่อสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้งานได้ มีวิธีและเทคโนโลยีต่าง ๆ ที่ใช้ในกระบวนการ PCBA รวมถึง Surface-Mount Technology (SMT), เทคโนโลยี Thru-hole และเทคโนโลยีผสม

หมายเหตุ: ก่อนกระบวนการ PCBA จำเป็นต้องคัดเลือกส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์อย่างรอบคอบตามความต้องการของการออกแบบ PCB ส่วนประกอบเช่น ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ วงจรรวม และชิปไมโครโปรเซสเซอร์ จะถูกเลือกในช่วงออกแบบ และจากนั้นจะติดตั้งบน PCB โดยใช้วิธีประกอบที่เหมาะสม

เทคโนโลยี Surface-Mount (SMT)

เทคโนโลยี Surface-Mount (SMT) เป็นกระบวนการอัตโนมัติสูงที่ใช้ในการประกอบ PCB ซึ่งเกี่ยวข้องกับการติดตั้งส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์โดยตรงบนพื้นผิวของ PCB โดยไม่ต้องเจาะรูและใส่ขาเข้าไปในบอร์ด

กระบวนการ SMT เริ่มต้นด้วยการเตรียม PCB ซึ่งมีการทาแผ่นบัดกรี ซึ่งเป็นส่วนผสมของโลหะบัดกรีและฟลักซ์ ลงในบริเวณเฉพาะที่ส่วนประกอบจะถูกติดตั้ง แผ่นบัดกรีนี้ทำหน้าที่เป็นกาวและช่วยอำนวยความสะดวกในการบัดกรี

จากนั้น ส่วนประกอบจะถูกวางบนแผ่นบัดกรีโดยใช้เครื่องจักรอัตโนมัติ เช่น เครื่องคีบและวาง (pick-and-place) เครื่องเหล่านี้วางตำแหน่งส่วนประกอบอย่างแม่นยำบนบริเวณที่กำหนดบน PCB ลักษณะเหนียวของแผ่นบัดกรีช่วยยึดส่วนประกอบไว้ในตำแหน่ง
เมื่อส่วนประกอบอยู่ในตำแหน่งแล้ว PCB จะถูกนำเข้าเตา reflow ซึ่งจะเพิ่มอุณหภูมิของ PCB ทำให้แผ่นบัดกรีละลายและสร้างพันธะระหว่างส่วนประกอบกับ PCB กระบวนการนี้เรียกว่าการบัดกรีด้วยความร้อนแบบ reflow
ในระหว่างการบัดกรีด้วยความร้อนแบบ reflow บัดกรีที่หลอมเหลวจะไหลและสร้างการเชื่อมต่อไฟฟ้าและกลไกที่แข็งแรงระหว่างส่วนประกอบและ PCB ความตึงผิวของบัดกรีช่วยให้ส่วนประกอบจัดตำแหน่งได้อย่างถูกต้อง เพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อมีความน่าเชื่อถือ
หลังจากกระบวนการ reflow แล้ว PCB จะถูกทำให้เย็นลง ซึ่งทำให้บัดกรีแข็งตัวและสมบูรณ์แบบการประกอบ SMT ผลลัพธ์คือ PCBA ที่มีขนาดกะทัดรัด น้ำหนักเบา และเชื่อถือได้สูงเนื่องจากการวางตำแหน่งและการบัดกรีส่วนประกอบอย่างแม่นยำ

SMT กับ THT

SMT มีข้อได้เปรียบหลายประการเหนือเทคโนโลยี Thru-hole แบบดั้งเดิม SMT ช่วยให้สามารถออกแบบ PCB ที่มีขนาดเล็กและบรรจุแน่นมากขึ้น เนื่องจากส่วนประกอบสามารถวางบนทั้งสองด้านของบอร์ด ซึ่งนำไปสู่การใช้พื้นที่อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและช่วยให้สร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีขนาดเล็กลง

SMT เป็นกระบวนการที่รวดเร็วและเป็นอัตโนมัติมากขึ้นเมื่อเทียบกับ THT การใช้เครื่องคีบและเตา reflow ช่วยเร่งกระบวนการประกอบอย่างมีนัยสำคัญ ลดเวลาการผลิตและต้นทุน

นอกจากนี้ SMT ยังให้ประสิทธิภาพไฟฟ้าที่ดีกว่าเนื่องจากเส้นทางสัญญาณที่สั้นลงและลดความจุ parasitic และความเหนี่ยวนำ ซึ่งส่งผลให้สัญญาณมีความสมบูรณ์และทำงานในความถี่สูงขึ้น

เทคโนโลยี Thru-Hole (THT)

เทคโนโลยีผ่านรู (through-hole technology หรือ THT) เป็นวิธีการประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บน PCB กระบวนการประกอบนี้ใช้สำหรับติดตั้งชิ้นส่วนผ่านรูบนแผ่น PCB ชิ้นส่วนผ่านรูมีสายไฟยาวที่แทรกเข้าไปในรูที่เจาะไว้ล่วงหน้าบน PCB ชิ้นส่วนเหล่านี้โดยทั่วไปมีขนาดใหญ่กว่าและราคาถูกกว่าชิ้นส่วนที่ติดตั้งบนพื้นผิว

กระบวนการของเทคโนโลยีผ่านรูเริ่มต้นด้วยการเจาะรูบน PCB ในตำแหน่งที่กำหนด จากนั้นนำสายไฟของชิ้นส่วนเข้าไปในรูเหล่านี้และเชื่อมด้วยการบัดกรีเพื่อให้แน่นหนา สารละลายบัดกรีไม่เพียงแต่ยึดชิ้นส่วนให้แน่นเท่านั้น แต่ยังให้การเชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างสายไฟและ PCB อีกด้วย

THT มีความน่าเชื่อถือและทนทาน ชิ้นส่วนที่ติดตั้งด้วยวิธีนี้จะถูกยึดติดแน่นกับ PCB ทำให้ทนต่อแรงกดดันและการสั่นสะเทือนน้อยลง ซึ่งทำให้เทคโนโลยีผ่านรูเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูง เช่น อวกาศ ยานยนต์ และอิเล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรม

เทคโนโลยีผ่านรูยังอนุญาตให้ประกอบและซ่อมแซมด้วยมือได้ง่าย เนื่องจากชิ้นส่วนถูกแทรกเข้าไปในรูที่เจาะไว้ล่วงหน้า จึงง่ายต่อการตรวจสอบด้วยสายตาและเปลี่ยนชิ้นส่วนที่เสียหายหากจำเป็น ซึ่งทำให้เทคโนโลยีผ่านรูเป็นทางเลือกที่นิยมสำหรับการสร้างต้นแบบและการผลิตในปริมาณน้อย

THT ยังให้การเชื่อมต่อไฟฟ้าที่ดีกว่าในบางกรณี สายไฟของชิ้นส่วนถูกบัดกรีบนทั้งสองด้านของ PCB ซึ่งให้การเชื่อมต่อที่แข็งแรงและเสถียรกว่า ซึ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนที่รับกระแสสูงหรือที่ต้องการการสนับสนุนทางกลที่แข็งแรง

อย่างไรก็ตาม รูเจาะขนาดใหญ่ที่จำเป็นสำหรับชิ้นส่วนผ่านรูอาจจำกัดความหนาแน่นของชิ้นส่วนที่สามารถวางบน PCB ได้ ทำให้ไม่เหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดกะทัดรัดและย่อส่วน นอกจากนี้ กระบวนการประกอบด้วยมือของเทคโนโลยีผ่านรูยังใช้เวลานานและแรงงานมากกว่าการใช้เทคโนโลยีติดตั้งบนพื้นผิว (SMT) ซึ่งอาจส่งผลให้ต้นทุนการผลิตสูงขึ้นสำหรับการผลิตในปริมาณมาก

เทคโนโลยีผ่านรูมักใช้สำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการความแข็งแรงทางกลสูง เช่น ตัวเชื่อมต่อ สวิตช์ และอุปกรณ์จ่ายไฟ เทคโนโลยีผ่านรูยังเป็นที่นิยมสำหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับวงจรพลังงานสูง เนื่องจากให้การระบายความร้อนที่ดีกว่า SMT

เทคโนโลยีผสม

เทคโนโลยีผสม หรือที่เรียกว่าการผสมผสานเทคโนโลยี รวมข้อดีของเทคโนโลยีติดตั้งบนพื้นผิว (SMT) และเทคโนโลยีผ่านรู (THT) ในกระบวนการประกอบ PCBA วิธีนี้ให้ความยืดหยุ่นและประสิทธิภาพมากขึ้นในการผลิต โดยเฉพาะในงานที่ต้องการการผสมผสานของทั้งสองรูปแบบการประกอบ

ในการประกอบแบบผสม ชิ้นส่วนบางส่วนจะติดตั้งด้วย SMT ในขณะที่ชิ้นส่วนอื่นๆ ติดตั้งด้วย THT ซึ่งเปิดโอกาสให้เลือกชิ้นส่วนได้หลากหลาย เนื่องจากบางชิ้นส่วนอาจมีเฉพาะในแพ็กเกจผ่านรู หรืออาจเหมาะสมกว่าสำหรับการติดตั้งผ่านรูเนื่องจากขนาดหรือความต้องการทางไฟฟ้า THT ให้การเชื่อมต่อทางกลที่แข็งแรงขึ้น ทำให้เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่อาจประสบกับแรงกดดันสูงหรือจำเป็นต้องสนับสนุนเพิ่มเติม นอกจากนี้ยังสามารถรวมชิ้นส่วนรุ่นเก่าในแพ็กเกจผ่านรู ซึ่งเป็นประโยชน์เมื่ออัปเกรดหรือซ่อมแซมระบบอิเล็กทรอนิกส์เก่าๆ ที่ยังคงพึ่งพาชิ้นส่วนเหล่านี้

กระบวนการประกอบเทคโนโลยีผสมประกอบด้วยการผสมผสานของกระบวนการ SMT และ THT ชิ้นส่วน SMT ถูกติดตั้งบน PCB ด้วยเครื่องคีบและวางอัตโนมัติ และเชื่อมด้วยเทคนิคการบัดกรีแบบ reflow

หลังจากติดตั้งชิ้นส่วน SMT แล้ว PCB จะเข้าสู่กระบวนการรองเพื่อรองรับชิ้นส่วนผ่านรู ซึ่งรวมถึงการเจาะรูบน PCB สำหรับชิ้นส่วนผ่านรู จากนั้นนำชิ้นส่วนผ่านรูด้วยมือและเชื่อมด้วยเทคนิคการบัดกรีด้วยคลื่นหรือด้วยมือ

เทคโนโลยีผสมผสานนำเสนอข้อดีของทั้งสองโลกโดยการรวมข้อดีของเทคโนโลยี SMT และ thru-hole เข้าด้วยกัน ช่วยให้มีตัวเลือกส่วนประกอบที่หลากหลาย การเชื่อมต่อทางกลที่แข็งแรงขึ้น และความสามารถในการรวมส่วนประกอบเก่าเข้าด้วยกัน ซึ่งทำให้เป็นตัวเลือกที่หลากหลายและมีประสิทธิภาพสำหรับ PCBAs ที่ต้องการการผสมผสานของประเภทส่วนประกอบต่าง ๆ การประกอบเทคโนโลยีผสมผสานยังไม่ใช้ solder paste ซึ่งเป็นกระบวนการที่จำเป็นสำหรับบางการใช้งาน

ต้องใช้ไฟล์อะไรบ้างในการผลิต PCBA

ไฟล์ที่จำเป็นหลายไฟล์เพื่อให้แน่ใจว่าการผลิตและการประกอบ PCBA เป็นไปอย่างถูกต้อง ไฟล์เหล่านี้ให้ข้อมูลที่จำเป็นสำหรับผู้ผลิตในการสร้าง PCB และประกอบส่วนประกอบอย่างถูกต้อง มาดูกันว่าไฟล์สำคัญที่จำเป็นสำหรับการผลิต PCBA มีอะไรบ้าง:

ไฟล์ Gerber

ไฟล์ Gerber เป็นไฟล์ในรูปแบบ ASCII vector ที่แสดงข้อมูลบนแต่ละชั้นของการออกแบบ PCB ซึ่งประกอบด้วยข้อมูลรายละเอียดเกี่ยวกับการวางผัง PCB รวมถึงเส้นทางทองแดง พื้นที่สัมผัส รูเจาะ และองค์ประกอบการออกแบบอื่น ๆ ไฟล์ Gerber ถูกสร้างโดยซอฟต์แวร์ออกแบบ PCB และมักจะให้ในรูปแบบบีบอัด (.zip หรือ .rar) เพื่อให้แน่ใจว่ารวมชั้นและข้อมูลที่จำเป็นทั้งหมดแล้ว

รายการวัตถุดิบ (BOM)

BOM เป็นรายการครอบคลุมของส่วนประกอบทั้งหมดที่จำเป็นในการประกอบ PCBA ซึ่งรวมถึงรายละเอียดเช่น หมายเลขชิ้นส่วน คำอธิบายส่วนประกอบ ปริมาณ และรหัสอ้างอิง BOM ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถหาแหล่งส่วนประกอบที่ถูกต้องและรับประกันว่าการประกอบเป็นไปอย่างถูกต้อง การปรับปรุง BOM สำหรับการผลิตจำนวนมากเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้กระบวนการผลิตเป็นไปอย่างราบรื่น

ไฟล์ Pick and Place

ไฟล์นี้แสดงส่วนประกอบทั้งหมดของ PCBA และพิกัด x-y รวมถึงการหมุน มันได้มาจากซอฟต์แวร์ออกแบบ PCB และเป็นสิ่งสำคัญสำหรับกระบวนการประกอบอัตโนมัติ ไฟล์ pick and place ช่วยแนะนำเครื่องมือในการวางส่วนประกอบบน PCB อย่างแม่นยำ เพื่อให้แน่ใจว่าการจัดตำแหน่งและการหมุนเป็นไปอย่างถูกต้อง

นอกจากไฟล์เหล่านี้แล้ว ยังมีไฟล์และเอกสารอื่น ๆ ที่อาจจำเป็นขึ้นอยู่กับความต้องการเฉพาะของกระบวนการผลิต PCBA ซึ่งอาจรวมถึงภาพวาดการประกอบ ไฟล์ทดสอบ (เช่น ไฟล์จุดทดสอบ ไฟล์อุปกรณ์ทดสอบ และไฟล์โปรแกรมทดสอบ) และแผนภาพวงจร เอกสารเพิ่มเติมเหล่านี้ให้คำแนะนำและข้อกำหนดเพิ่มเติมสำหรับกระบวนการผลิตและการทดสอบ

ลูกค้าควรจัดเตรียมไฟล์เหล่านี้ในรูปแบบที่ผู้ผลิตกำหนดไว้ รูปแบบไฟล์ที่ใช้บ่อยได้แก่ Gerber (RS-274X), Excel หรือ CSV สำหรับ BOM และ ASCII หรือ CSV สำหรับไฟล์ pick and place การปรึกษากับผู้ผลิตเพื่อยืนยันความต้องการรูปแบบไฟล์เฉพาะของพวกเขาเป็นสิ่งแนะนำเพื่อให้การสื่อสารเป็นไปอย่างราบรื่นและการผลิตเป็นไปอย่างถูกต้อง

วิธีวิเคราะห์ต้นทุนของ PCBA

การวิเคราะห์ต้นทุนของ PCBA เกี่ยวข้องกับการพิจารณาปัจจัยหลายประการที่อาจส่งผลต่อราคาสุทธิ ต่อไปนี้คือปัจจัยสำคัญที่ควรพิจารณา:

ต้นทุนแรงงาน

ต้นทุนของ PCBA ได้รับอิทธิพลจากแรงงานที่เกี่ยวข้องในกระบวนการผลิต ประเทศที่ค่าจ้างต่ำกว่ามักจะมีต้นทุนแรงงานที่ถูกกว่า ในขณะที่ประเทศที่ค่าจ้างสูงกว่าจะมีต้นทุนแรงงานที่สูงขึ้น การหาสมดุลระหว่างต้นทุนและคุณภาพเมื่อพิจารณาต้นทุนแรงงานเป็นสิ่งสำคัญ

ค่าธรรมเนียมเครื่องมือและการตั้งค่า

หากคุณต้องการรูปร่าง PCB แบบกำหนดเอง คุณอาจต้องจ่ายค่าธรรมเนียมเครื่องมือและการตั้งค่า อย่างไรก็ตาม หากเลือกใช้ PCB รูปแบบมาตรฐาน คุณสามารถหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมเหล่านี้ วิเคราะห์ความต้องการในการออกแบบและตัดสินใจว่ารูปร่างแบบกำหนดเองจำเป็นหรือไม่เพื่อช่วยลดค่าธรรมเนียมเครื่องมือและการตั้งค่า

เวลาการดำเนินการ

ความเร็วในการดำเนินการของ PCBA ของคุณอาจส่งผลต่อค่าใช้จ่าย การดำเนินการที่รวดเร็วขึ้นมักจะมีค่าใช้จ่ายสูงขึ้น เนื่องจากผู้ผลิตอาจต้องจัดลำดับความสำคัญคำสั่งซื้อของคุณ ทำงานล่วงเวลา หรือจ่ายค่าขนส่งด่วน วิเคราะห์เส้นเวลาโครงการและงบประมาณของคุณเพื่อกำหนดเวลาการดำเนินการที่เหมาะสมที่สุด

ปริมาณ

เศรษฐกิจขนาดใหญ่มีผลต่อการผลิต PCBA การสั่งซื้อในปริมาณมากสามารถนำไปสู่ราคาที่ต่ำลง โดยเฉพาะสำหรับบอร์ดที่กำหนดเอง เนื่องจากต้นทุนเครื่องมือและการตั้งค่าที่สามารถกระจายไปยังหน่วยหลายหน่วย ในทางกลับกัน การสั่งซื้อบอร์ดที่กำหนดเองในจำนวนเล็กน้อยอาจส่งผลให้ต้นทุนสูงขึ้น วิเคราะห์ความต้องการปริมาณการผลิตของคุณและพิจารณาผลกระทบต่อค่าใช้จ่ายเมื่อทำการตัดสินใจ

เทคโนโลยี

เทคโนโลยีที่ใช้ใน PCBA เช่น Surface-Mount Technology (SMT) หรือ Through Hole Technology สามารถส่งผลต่อค่าใช้จ่ายโดยรวม SMT ซึ่งเป็นกระบวนการอัตโนมัติสูง สามารถให้การประหยัดต้นทุนเมื่อเทียบกับ Through Hole Technology วิเคราะห์ความต้องการของโครงการของคุณและเลือกเทคโนโลยีที่เหมาะสมซึ่งสมดุลระหว่างต้นทุนและฟังก์ชัน

บรรจุภัณฑ์

ประเภทของบรรจุภัณฑ์ที่จำเป็นสำหรับ PCB ของคุณยังสามารถส่งผลต่อค่าใช้จ่ายได้ การบรรจุแบบ Ball grid array (BGA) ซึ่งต้องใช้เวลามากขึ้นและความพยายามในการติดตั้งเนื่องจากมีขาไฟฟ้าหลายขา อาจทำให้ต้นทุนการประกอบสูงขึ้น วิเคราะห์ความต้องการบรรจุภัณฑ์และพิจารณาผลกระทบต่อค่าใช้จ่ายเมื่อทำการตัดสินใจ

การผลิต PCBA ในประเทศจีนโดยทั่วไปมีราคาถูกและรวดเร็วกว่าเมื่อเทียบกับประเทศอื่น ๆ ผู้ผลิตจีนมักเสนอราคาที่แข่งขันได้และเวลาการผลิตที่สั้นลง ลูกค้าควรประเมินปัจจัยอื่น ๆ เช่น ความเชี่ยวชาญ เทคโนโลยี และคุณภาพ เมื่อพิจารณาทางเลือกในประเทศอื่น ๆ

วิธีเลือกผู้ผลิต PCBA

เมื่อเลือกผู้ผลิต PCBA สิ่งแรกที่ควรพิจารณาคือความสามารถของผู้ผลิตในการจัดการคำสั่งซื้อเฉพาะของคุณ จำเป็นต้องเลือกผู้ผลิตที่มีความสามารถในการผลิตบอร์ดจำนวนมากตามที่คุณต้องการ นอกจากนี้ ควรสอบถามเกี่ยวกับต้นทุนค่าใช้จ่ายทั่วไปและเวลาการผลิตของผู้ผลิต เนื่องจากปัจจัยเหล่านี้สามารถส่งผลต่อค่าใช้จ่ายและระยะเวลาของโครงการของคุณ

การทดสอบอย่างละเอียดของการออกแบบ PCBA เป็นอีกหนึ่งปัจจัยสำคัญ ควรเป็นพันธมิตรกับผู้ผลิตที่วิศวกรได้สร้างต้นแบบที่ใช้งานได้แล้วเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาในการออกแบบในอนาคต การตรวจจับปัญหาแม่เหล็กไฟฟ้าล่วงหน้าก็สำคัญเพื่อป้องกันความล่าช้าหรือปัญหาในอนาคต ดังนั้น ควรให้ความสำคัญกับการทำงานร่วมกับผู้ผลิต PCBA ที่เน้นการทดสอบคุณภาพ

จำนวนชั้นบนบอร์ดของคุณยังสามารถส่งผลต่อค่าใช้จ่ายและความซับซ้อนของกระบวนการผลิต บอร์ดที่มีชั้นมากขึ้นอาจต้องใช้เวลามากขึ้นในการสร้าง ทดสอบ ผลิต และประกอบ ดังนั้น ควรทำงานร่วมกับผู้ผลิต PCBA ที่พิจารณาปัจจัยต่าง ๆ เช่น ขนาด น้ำหนัก การออกแบบ และฟังก์ชัน ความโปร่งใสเกี่ยวกับค่าใช้จ่าย เทคโนโลยี และการออกแบบเป็นสิ่งสำคัญ และผู้ผลิตควรพร้อมที่จะร่วมมือกับคุณเพื่อให้ตรงกับความต้องการเฉพาะของคุณ

เวลานำเป็นอีกหนึ่งปัจจัยสำคัญ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าผู้ผลิตรับประกันการส่งมอบบอร์ดที่ประกอบเสร็จตรงเวลา เนื่องจากความล่าช้าอาจรบกวนตารางการผลิตหรือการเปิดตัวผลิตภัณฑ์ของคุณ ผู้ผลิตควรจัดทำรายงานการออกแบบเพื่อการผลิต (DFM) อย่างละเอียด ซึ่งให้คำแนะนำเพื่อปรับปรุงความสามารถในการผลิตของการออกแบบของคุณและหลีกเลี่ยงปัญหาและค่าใช้จ่ายในการผลิตที่อาจเกิดขึ้น

ราคาก็เป็นปัจจัยสำคัญในการเลือก ค่าที่เสนอโดยผู้ผลิต PCBA ควรเป็นราคาที่แข่งขันได้และสามารถต่อรองได้ โครงสร้างราคาที่ยืดหยุ่นช่วยให้คุณเพิ่มมูลค่าการลงทุนของคุณ การพูดคุยและต่อรองกับผู้ผลิตสามารถช่วยให้คุณบริหารงบประมาณได้ดีขึ้นในขณะเดียวกันก็ได้รับผลิตภัณฑ์คุณภาพสูง

ต้นทุน PCBA ในจีนกับต้นทุน PCBA ในเอเชีย

เมื่อพูดถึงต้นทุนของ PCBA จีนเป็นที่รู้จักในด้านราคาที่ถูกกว่าด้วยต้นทุนแรงงานที่ต่ำกว่า แต่ต้นทุนไม่ได้ขึ้นอยู่กับแรงงานเท่านั้น ปัจจัยอื่น ๆ เช่น ต้นทุนวัสดุ ความพร้อมของชิ้นส่วน ความสามารถในการผลิต และการควบคุมคุณภาพ ก็เป็นตัวกำหนดต้นทุนโดยรวม

แม้ว่าจีนจะเป็นผู้เล่นหลักในอุตสาหกรรมการผลิต PCB ประเทศในเอเชียที่มีค่าจ้างต่ำ เช่น เวียดนามและอินเดีย อาจเสนอค่าดำเนินการที่ต่ำกว่า แต่เมื่อพูดถึงการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน ประเทศเหล่านี้อาจขาดความเชี่ยวชาญและเทคโนโลยีที่จำเป็น

หนึ่งในประเทศเหล่านี้คือมาเลเซีย ซึ่งกำลังเป็นทางเลือกสำหรับการผลิต PCBA ถึงแม้การผลิตในมาเลเซียจะมีแนวโน้มที่จะแพงกว่าและใช้เวลานานกว่าจีน ประสิทธิภาพ SMT ในมาเลเซียต่ำกว่า และการจัดส่งม้วนชิ้นส่วนจากจีนไปมาเลเซียอาจเป็นเรื่องยุ่งยาก โดยเฉพาะสำหรับการผลิตจำนวนเล็ก ค่าแรงในมาเลเซียอาจเพิ่มขึ้นอย่างมากในแต่ละปี ทำให้คำนวณต้นทุนได้ยากขึ้น ช่างประกอบในมาเลเซียมักช้ากว่าผู้ที่อยู่ในเสิ่นเจิ้น จีน ส่งผลให้การผลิต PCBA ในมาเลเซียอาจมีราคาแพงและใช้เวลานานกว่าจีน

เวียดนามและอินเดียก็เป็นตัวเลือกที่ควรพิจารณาเช่นกัน เนื่องจากมีต้นทุนการดำเนินงานที่ต่ำกว่า แต่พวกเขาอาจขาดความเชี่ยวชาญและเทคโนโลยีที่จำเป็นสำหรับการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน ควรพิจารณาความต้องการเฉพาะของโครงการของคุณและประเมินว่าประเทศที่เลือกสามารถตอบสนองความต้องการเหล่านั้นได้อย่างมีประสิทธิภาพหรือไม่

ต้นทุนของ PCBAs ถูกกระทบโดยปัจจัยหลายอย่าง รวมถึงต้นทุนแรงงาน ค่าบริการเครื่องมือ ค่าตั้งค่า เวลาทำงาน ตำแหน่ง จำนวน เทคโนโลยี และค่าขนส่งและบรรจุภัณฑ์ ต้นทุนแรงงานอาจแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ โดยบางประเทศมีแรงงานราคาถูกกว่าแต่คาดหวังคุณภาพที่อาจต่ำกว่า รูปทรงและการสร้างแบบกำหนดเองอาจมีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมในขณะที่การออกแบบ PCB มาตรฐานสามารถช่วยหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายเหล่านี้ได้

เวลาทำงานและจำนวนก็สามารถส่งผลต่อราคาของ PCBAs ได้ การจัดส่งด่วนและเวลาทำงานเพิ่มเติมจะเพิ่มต้นทุนโดยทั่วไป และราคาวัสดุอาจผันผวนตามปัจจัยทางเศรษฐกิจ เทคโนโลยีที่จำเป็น เช่น SMT หรือเทคโนโลยีผ่านรู ก็สามารถมีผลต่อค่าใช้จ่าย ตัวอย่างเช่น SMT เป็นกระบวนการที่เป็นอัตโนมัติมากขึ้นซึ่งสามารถประหยัดเงินได้

แม้ว่า PCBAs จะถูกกว่าทั่วไปในประเทศจีน ลูกค้าควรพิจารณาต้นทุนรวม รวมถึงค่าขนส่งและโลจิสติกส์ด้วย คุณภาพและความเชี่ยวชาญของผู้ผลิตก็ไม่ควรถูกมองข้าม การวิจัยและตรวจสอบผู้ผลิตที่เป็นไปได้อย่างละเอียดเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าพวกเขาตรงตามมาตรฐานคุณภาพ การเลือกผู้ผลิตโดยพ solely based on cost อาจนำไปสู่ปัญหาในระยะยาว