ข้อกังวลด้านการผลิตของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ในสภาพแวดล้อมสุดขั้ว

ไม่ต้องสงสัยเลยว่า ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ถูกนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงย่อมมีข้อกำหนดที่สูงกว่าผลิตภัณฑ์ที่ใช้ในสภาพแวดล้อมทั่วไปมาโดยตลอด การผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ถูกนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมที่ไม่เป็นมิตรนั้น ส่วนใหญ่ครอบคลุมตั้งแต่การออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB),การผลิตแผงวงจรพิมพ์ถึงการประกอบแผงวงจรพิมพ์ซึ่งทั้งหมดนี้เป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ปลายทางในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิหรือความชื้นสุดขั้ว ในฐานะที่เป็นแกนหลักของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ แผงวงจรพิมพ์ (PCB) มีบทบาทสำคัญในการควบคุมประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์เหล่านั้น

ดังนั้น บทความนี้จะกล่าวถึงประเด็นสำคัญชั้นนำในการผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับสภาพแวดล้อมสุดขั้ว โดยอ้างอิงจากรายละเอียดในระหว่างการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB)การผลิตแผงวงจรพิมพ์และขั้นตอนการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB).

การออกแบบแผงวงจรพิมพ์

เมื่อกระแสทำงานของบอร์ดถูกออกแบบให้เป็น 5 แอมแปร์ ก่อนการทำเลย์เอาต์และการจำลอง ควรเพิ่มบัฟเฟอร์ที่ทำหน้าที่แจ้งเตือนเมื่อกระแสทำงานถึงระดับเตือน ผลลัพธ์คือ แม้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายจะถูกใช้งานในสภาวะที่มีความร้อนสูงมากและทำให้กระแสทำงานเพิ่มขึ้น ก็จะไม่เกิดความเสียหาย

เมื่อแผ่นวงจรพิมพ์แบบ 6 ชั้นพร้อมใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง การเพิ่มจำนวนชั้นอีกสองชั้นถือเป็นทางเลือกที่เหมาะสมเพื่อช่วยลดความเป็นไปได้ของการเกิดครอสทอล์ก เนื่องจากการเพิ่มสองชั้นนี้สามารถช่วยให้มีกราวด์มากขึ้น ยิ่งกราวด์มีความแข็งแกร่งและต่อเนื่องมากเท่าใด สัญญาณก็ยิ่งถูกแยกออกจากกันได้ดีขึ้นเท่านั้น นอกจากนี้ การเพิ่มสองชั้นยังเป็นประโยชน์ต่อแผ่นวงจรพิมพ์ในการหลีกเลี่ยงการรบกวนของสัญญาณผสม และช่วยให้ค่า SNR (Signal Noise Ratio) อยู่ในช่วงที่ยอมรับได้ ส่งผลให้ความน่าเชื่อถือของแผ่นวงจรพิมพ์สามารถเพิ่มขึ้นได้ประมาณ 15% ถึง 20%

ควรเพิ่มการป้องกันสัญญาณรบกวนให้กับวงจรสำคัญ โดยเฉพาะวงจรนาฬิกา ซึ่งสามารถเพิ่มความน่าเชื่อถือของ PCB ได้อีก 15% ถึง 20% สำหรับวงจร RF แนะนำให้เพิ่มแผงป้องกันสัญญาณรบกวนอะลูมิเนียมเพื่อแยกสัญญาณที่ไวต่อการรบกวนออกจากกัน ทำให้สัญญาณชัดเจนและเป็นระเบียบ

มาตรการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบ PCB ยังสามารถทำได้จากมุมมองต่อไปนี้: การเพิ่มโหมดสำรอง การเลือกใช้องค์ประกอบ การออกแบบวงจรป้อนกลับ วงจรตรวจสอบ และการเพิ่มการป้องกันและการเตือนเพิ่มเติมบนสัญญาณแบบแอนะล็อก/ดิจิทัล

การผลิตแผงวงจรพิมพ์

วัสดุแผงวงจรพิมพ์จำเป็นต้องได้รับการพิจารณาอย่างรอบด้านในการผลิตและการออกแบบเลย์เอาต์ PCB เมื่อกล่าวถึงสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ควรเลือกใช้วัสดุที่สามารถทนต่ออุณหภูมิที่สูงมากได้ เช่น วัสดุฐาน FR4-008 หรือโพลีอิไมด์ ซึ่งไม่เพียงแต่ทนต่ออุณหภูมิสูงจัดได้เท่านั้น แต่ยังไม่เกิดการลามิเนตหลุดลอกภายใต้ความร้อนจัด และไม่ทำให้ฟิล์มซอลเดอร์มาสก์หลุดร่อนอีกด้วย

เนื่องจากแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ที่จะถูกใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงมักต้องเผชิญกับความร้อนสูงและความผันผวนของอุณหภูมิ จึงจำเป็นต้องป้องกันไม่ให้แผ่นวงจรบิดงอ เพราะการบิดงออาจทำให้วงจรถูกตัดขาด เกิดความเสียหายที่จุดบัดกรี และนำไปสู่ปัญหาต่าง ๆ ระหว่างการใช้งาน

การประกอบแผงวงจรพิมพ์

เมื่อเปรียบเทียบกับแผงวงจรพิมพ์ทั่วไป แผงวงจรที่ต้องใช้งานในสภาพแวดล้อมที่เลวร้ายจำเป็นต้องมีความน่าเชื่อถือสูงเป็นพิเศษ ระหว่างขั้นตอนการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB)จำเป็นต้องมีการตรวจสอบเพื่อรับประกันคุณภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ตัวอย่างเช่นการตรวจสอบด้วยกล้องอัตโนมัติ (AOI: Automated Optical Inspection)เครื่องมือนี้ควรใช้เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของจุดบัดกรี ส่วนเครื่องวัดความหนาของครีมประสานใช้เพื่อพิจารณาว่าครีมประสานมีความหนาที่เหมาะสมหรือไม่ ซึ่งจะช่วยให้การรีโฟลว์บัดกรีในขั้นตอนต่อไปของการประกอบ SMT (Surface Mount Technology) เป็นไปอย่างราบรื่น

นอกเหนือจากการตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญแล้วบทความแรกการตรวจสอบและการอนุมัติมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง การตรวจสอบชิ้นงานแรกครอบคลุมตั้งแต่การทดสอบการสลับอุณหภูมิ การทดสอบการตกกระแทกและการแกว่ง การทดสอบความแข็งแรงทางกล เป็นต้น การตรวจสอบและการทดสอบทั้งหมดช่วยให้สามารถแก้ไขปัญหาต่าง ๆ ได้ตั้งแต่เริ่มต้นของกระบวนการออกแบบทางวิศวกรรมของผลิตภัณฑ์ เพื่อป้องกันไม่ให้ปัญหาเหล่านั้นนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ร้ายแรงในสถานการณ์การใช้งานจริง

แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะระบุข้อกังวลทั้งหมดสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ในสภาพแวดล้อมสุดขั้ว แม้ว่าบทความนี้จะสามารถบอกคุณได้ถึงข้อกังวลและแนวทางแก้ไขที่เป็นไปได้ทั้งหมดสำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ในสภาพแวดล้อมสุดขั้ว แต่คุณภาพสูงก็ยังคงเป็นปัจจัยสำคัญที่สุด ทางออกที่เหมาะสมที่สุดอยู่ที่ความร่วมมือของคุณกับผู้ให้บริการโซลูชัน PCB ที่เชื่อถือได้ ซึ่งสามารถช่วยคุณได้ในหลายด้านที่สำคัญ รวมถึงการออกแบบร่วมกันโดยยึดตามการลดต้นทุนและการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน ตลอดจนโซลูชัน PCB แบบครบวงจรที่มีประสบการณ์

นอกจากนี้ ผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิม (OEMs - Original Equipment Manufacturers) ควรคำนึงว่าต้นทุนของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงจำเป็นต้องสูงขึ้น ดังนั้น อุปกรณ์ที่เชื่อถือได้บริการการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ (EMS - Electronics Manufacturing Service)ผู้ให้บริการควรได้รับความไว้วางใจ เนื่องจากพวกเขามีประสบการณ์เพียงพอในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ที่จะใช้ประโยชน์สูงสุดจากสิ่งที่ได้รับมาจากลูกค้าของตน นอกจากนี้ สถานการณ์จะยิ่งดีขึ้นเมื่อผู้ให้บริการ EMS ได้รับการรับรองจาก IPC, ROHS, ISO9001 เป็นต้น เนื่องจากสามารถรับประกันประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ได้อย่างเต็มที่