แผงวงจรพิมพ์

PCB ทำขึ้นโดยการแยกชั้นสื่อกระแสไฟฟ้าฟอยล์ทองแดงที่พื้นผิวผ่านวัสดุฉนวนฐานบอร์ด ซึ่งช่วยให้กระแสไหลผ่านส่วนประกอบต่างๆ ตามเส้นทางที่ออกแบบไว้ล่วงหน้า บรรลุการทำงานในท้ายที่สุด เช่น การสร้างพลังงาน การขยายสัญญาณ การลดทอน การมอดูเลชั่น ดีโมดูเลชั่น และ การเข้ารหัส

การทำความเข้าใจวิธีการทำงานของแผงวงจรพิมพ์ควรเริ่มต้นด้วยองค์ประกอบของมัน บอร์ด PCBA ทั้งหมดประกอบด้วยบอร์ดเปลือยและส่วนประกอบต่างๆ เช่น ไมโครชิป ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และตัวเชื่อมต่อ ผู้ผลิตติดส่วนประกอบเข้ากับ PCB โดยการติดตั้งแบบบัดกรีหรือเทคนิคอื่นๆ ตัวอย่างเช่น PCB ด้านเดียว ซึ่งเป็นบอร์ดที่มีส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์และสายไฟอยู่เพียงด้านเดียวของบอร์ด โดยปกติแล้วเราจะติดตั้งส่วนประกอบต่างๆ บนบอร์ดที่ไม่นำไฟฟ้าด้วยเทคโนโลยีการประกอบ SMT หรือเทคโนโลยีการประกอบ PCBA DIP และเชื่อมต่อส่วนประกอบเหล่านั้นผ่านเส้นทางเล็กๆ ที่เรียกว่าร่องรอย ร่องรอยดังกล่าวทำให้ส่วนประกอบทางไฟฟ้าบนทั้งบอร์ดสามารถทำงานได้โดยการเพิ่มพลังงาน อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์บางชนิดไม่ได้ติดตั้งบน PCB โดยตรง ส่วนประกอบต่างๆ เช่น จอภาพและกล้องจะเชื่อมต่อกับ PCB ผ่านขั้วต่อการผสมพันธุ์และสายเคเบิลแบบแบน

หลักการทำงานของแผงวงจรสองด้านและหลายชั้นคือการนำก๊าซในกระบวนการ (Ar, N2, O2 ฯลฯ) เข้าไปในจุดเชื่อมต่อสุญญากาศสูงและก๊าซจะถูกแตกตัวเป็นไอออนเป็นพลาสมา ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้า พลาสมาเหล่านี้จะเคลื่อนไปสู่ศักย์สูงและศักย์ต่ำตามลำดับ กลุ่มอะตอมเคลื่อนเข้าหาเป้าหมายที่มีศักยภาพต่ำ (ทองแดง) เพื่อให้อะตอมของทองแดงถูกแยกออกจากทองแดง และสุดท้ายถูกปกคลุมบนพื้นผิว (FRP) ซึ่งก็คือลามิเนตที่หุ้มด้วยทองแดง นี่เป็นวิธีการทางกายภาพแบบดั้งเดิม ซึ่งมีข้อดีของการไม่มีมลพิษและเทคโนโลยีที่เติบโตเต็มที่ ข้อเสียคือประสิทธิภาพช้าและรอบการทำงานยาวนาน หากคุณต้องการทราบกระบวนการผลิต PCB อย่างรวดเร็ว คุณสามารถวางรูปแบบการแกะสลักไว้ล่วงหน้า จากนั้นจึงสร้าง PCB ในลักษณะข้างต้น และรูด้านในสำหรับเชื่อมต่อก็สามารถชุบด้วยโลหะทองแดงเพื่อทำให้เป็นโลหะได้

ลักษณะการทำงานที่สำคัญหลายประการของ PCB ได้รับการกำหนดไว้ในสแต็กอัพหรือการจัดเรียงเลเยอร์ใน PCB ชั้นซ้อนถูกสร้างขึ้นด้วยชั้นสลับของวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและฉนวน และมีชั้นของแกนและพรีเพกสลับกัน (ไดอิเล็กทริกสองประเภทที่ใช้ในชั้นซ้อนขึ้น) คุณสมบัติไดอิเล็กตริกและเชิงกลของแกนและพรีเพกจะกำหนดความน่าเชื่อถือและความสมบูรณ์ของสัญญาณ/พลังงานในการออกแบบ และควรเลือกอย่างระมัดระวังเมื่อออกแบบสำหรับการใช้งานที่มีความน่าเชื่อถือสูง ตัวอย่างเช่น การใช้งานทางการทหารและการแพทย์จำเป็นต้องมีการออกแบบที่มีความน่าเชื่อถือสูงซึ่งอาจใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง และ PCB สำหรับระบบโทรคมนาคมอาจต้องใช้ลามิเนต PTFE ที่มีการสูญเสียต่ำในบรรจุภัณฑ์ขนาดเล็ก

ตัวอย่างของ PCB stack-up แสดงอยู่ด้านล่าง ในตัวอย่างนี้ การสแต็กอัปใช้โครงสร้างเลเยอร์ 4- ที่มีเลเยอร์ระนาบภายในสองชั้น (L02_GND สำหรับกราวด์ และ L03_PWR สำหรับพลังงาน) การซ้อนประเภทนี้เหมาะสำหรับอุปกรณ์ IoT ระบบฝังตัวน้ำหนักเบา และการออกแบบอื่นๆ อีกมากมายที่ใช้โปรโตคอลความเร็วสูง การจัดเรียงระนาบภายในช่วยให้มั่นใจในความสมบูรณ์ของกำลัง ขณะเดียวกันก็ป้องกัน EMI ภายนอกด้วย ชั้นระนาบภายในยังให้การอ้างอิงที่สอดคล้องกันสำหรับสัญญาณอิมพีแดนซ์ที่มีการควบคุม การเรียงซ้อนประเภทนี้เป็นเรื่องปกติสำหรับการออกแบบหลายๆ แบบ และมักเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับแผงวงจรพิมพ์สมัยใหม่หลายรุ่น