วัสดุที่ใช้ ทำ PCB มี อะไรบ้าง

วัสดุแห่งอนาคต: เจาะลึกวัสดุที่ใช้สร้างแผงวงจรพิมพ์ (PCB)

แผงวงจรพิมพ์ (Printed Circuit Board: PCB) เป็นหัวใจสำคัญของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แทบทุกชนิด ตั้งแต่สมาร์ทโฟนขนาดเล็กจิ๋วไปจนถึงซูเปอร์คอมพิวเตอร์ขนาดมหึมา การเลือกใช้วัสดุในการผลิต PCB จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพ ความทนทาน และอายุการใช้งานของอุปกรณ์ บทความนี้จะพาคุณไปสำรวจโลกของวัสดุที่ใช้สร้าง PCB ตั้งแต่ประเภททั่วไปไปจนถึงวัสดุเฉพาะทางสำหรับงานระดับสูง

วัสดุพื้นฐาน: แผ่นฐาน (Substrate)

แผ่นฐานหรือซับสเตรต เป็นส่วนประกอบหลักของ PCB ทำหน้าที่เป็นตัวรองรับส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์และลวดลายวงจร วัสดุที่นิยมใช้มีหลากหลายประเภท แต่ละชนิดมีคุณสมบัติและข้อดีข้อเสียแตกต่างกันไป โดยเลือกใช้ให้เหมาะสมกับการใช้งานและงบประมาณ

• FR-4 (Flame Retardant-4): วัสดุแก้วอีพ็อกซี่เสริมใยแก้ว เป็นวัสดุที่ได้รับความนิยมสูงสุดในปัจจุบัน มีราคาไม่แพง มีความแข็งแรง ทนความร้อน ทนต่อสารเคมี และมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกที่เหมาะสม เหมาะสำหรับงานทั่วไป แต่มีข้อจำกัดในเรื่องความถี่สูงและการกระจายความร้อน

• CEM-1 (Copper Clad Epoxy Laminate): วัสดุอีพ็อกซี่เสริมกระดาษ มีราคาถูกกว่า FR-4 แต่มีความแข็งแรงและทนความร้อนต่ำกว่า เหมาะสำหรับงานที่ไม่ต้องการความทนทานสูง และวงจรที่มีความซับซ้อนต่ำ

• High-Tg FR-4 (High-Glass Transition Temperature): เป็น FR-4 ที่มีอุณหภูมิในการเปลี่ยนสถานะแก้ว (Tg) สูงกว่า ทำให้ทนความร้อนได้สูงกว่า เหมาะสำหรับอุปกรณ์ที่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงหรือมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว

• Polyimide: วัสดุที่มีความยืดหยุ่นสูง ทนความร้อนได้สูงมาก และมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำ เหมาะสำหรับงานความถี่สูง และการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง แต่มีราคาแพงกว่าวัสดุอื่นๆ

• Aluminium Substrate: แผ่นอะลูมิเนียม ใช้สำหรับการกระจายความร้อนที่ดีเยี่ยม เหมาะสำหรับอุปกรณ์ที่มีการใช้พลังงานสูง เช่น วงจรไฟฟ้ากำลังสูง หรือวงจรควบคุมมอเตอร์

วัสดุอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง

นอกจากแผ่นฐานแล้ว ยังมีวัสดุอื่นๆ ที่สำคัญในการผลิต PCB เช่น

• โลหะเคลือบผิว (Copper Foil): ใช้เป็นตัวนำไฟฟ้า มักเป็นทองแดง มีหลากหลายความหนา ความหนาจะส่งผลต่อความสามารถในการนำไฟฟ้าและความทนทานของแผงวงจร

• สารเคลือบผิว (Solder Mask): ใช้ป้องกันแผงวงจรจากความชื้น สารเคมี และการกัดกร่อน ช่วยป้องกันการลัดวงจรระหว่างขาของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์

• สารทำความสะอาด (Cleaner): ใช้ในการทำความสะอาดแผงวงจรหลังจากการผลิต

การเลือกใช้วัสดุในการผลิต PCB ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ รวมถึง งบประมาณ ความต้องการด้านประสิทธิภาพ ความทนทาน อายุการใช้งาน และสภาพแวดล้อมการใช้งาน การเลือกใช้วัสดุที่เหมาะสม จะช่วยให้ได้แผงวงจรที่มีคุณภาพสูง และใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

บทความนี้เป็นเพียงการแนะนำเบื้องต้นเกี่ยวกับวัสดุที่ใช้สร้าง PCB ยังมีวัสดุอื่นๆ อีกมากมายที่ถูกพัฒนาและนำมาใช้ ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีทำให้มีการค้นคว้าและพัฒนาวัสดุใหม่ๆ ที่มีคุณสมบัติที่ดีขึ้น เพื่อรองรับความต้องการของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในอนาคตอย่างไม่หยุดยั้ง