แผงวงจรพิมพ์ซึ่งมีลักษณะเป็นแผ่นเรียบเป็นส่วนประกอบหลักของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ จริงๆ แล้วมีโครงสร้างที่ซับซ้อนประกอบด้วยหลายชั้นซึ่งมีฟังก์ชันต่างกัน แต่ละชั้นเปรียบเสมือนส่วนประกอบสำคัญในเครื่องมือวัดความเที่ยงตรง ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การทำความเข้าใจบทบาทของแต่ละชั้นในแผงวงจรพิมพ์สามารถช่วยให้ผู้คนเข้าใจหลักการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น และเป็นรากฐานทางทฤษฎีที่สำคัญสำหรับการออกแบบ การผลิต และการบำรุงรักษาทางอิเล็กทรอนิกส์
1 ชั้นสื่อกระแสไฟฟ้า: ช่องส่งสัญญาณและพลังงาน
(1) ชั้นสื่อกระแสไฟฟ้าด้านนอก
ชั้นนำไฟฟ้าด้านนอกของแผงวงจรพิมพ์มักจะอยู่ที่ชั้นบนและล่างของแผงวงจร และเป็นพื้นที่หลักสำหรับการบัดกรีพินส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ สองชั้นนี้ถูกหุ้มด้วยฟอยล์ทองแดงบางๆ ผ่านเทคโนโลยีหุ้มทองแดง- ซึ่งมีการนำไฟฟ้าได้ดีและสามารถเป็นจุดเชื่อมต่อไฟฟ้าสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ได้ ตัวอย่างเช่น บนแผงควบคุม LED แบบธรรมดา ชั้นสื่อกระแสไฟฟ้าด้านบนอาจใช้เพื่อประสานหมุดของชิป LED ในขณะที่ชั้นสื่อกระแสไฟฟ้าด้านล่างอาจใช้เพื่อเชื่อมต่อหมุดบางตัวของแหล่งจ่ายไฟและชิปควบคุม ในเวลาเดียวกัน สายไฟบนชั้นสื่อกระแสไฟฟ้าด้านนอกมีหน้าที่ในการเชื่อมต่อส่วนประกอบต่างๆ เพื่อสร้างวงจรวงจรที่สมบูรณ์ ทำให้เกิดการส่งสัญญาณและพลังงานไฟฟ้า ในการออกแบบวงจรความถี่สูง- โครงร่างของชั้นสื่อกระแสไฟฟ้าภายนอกยังต้องคำนึงถึงความสมบูรณ์ของสัญญาณด้วย ด้วยการควบคุมความยาว ความกว้าง และระยะห่างของวงจร จึงสามารถลดการสะท้อนของสัญญาณและครอสทอล์คได้
(2) ชั้นสื่อกระแสไฟฟ้าภายใน
สำหรับแผงวงจรพิมพ์หลาย-ชั้น ชั้นสื่อกระแสไฟฟ้าด้านในมีบทบาทสำคัญในการส่งสัญญาณและการกระจายพลังงาน ชั้นสื่อกระแสไฟฟ้าด้านในยังประกอบด้วยฟอยล์ทองแดง และรูปแบบวงจรที่ซับซ้อนเกิดขึ้นจากกระบวนการแกะสลัก เส้นเหล่านี้เปรียบเสมือน "เครือข่ายการขนส่ง" ภายในแผงวงจรที่เชื่อมต่อส่วนประกอบจากพื้นที่ต่างๆ เข้าด้วยกัน ในเมนบอร์ดคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง- ชั้นสื่อกระแสไฟฟ้าภายในแบ่งออกเป็นหลายชั้นพลังงานและสัญญาณ ชั้นพลังงานถูกใช้เพื่อให้การจ่ายไฟที่เสถียรสำหรับส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ เช่น แรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันที่ CPU, หน่วยความจำ และส่วนประกอบอื่นๆ ต้องการบนเมนบอร์ด ซึ่งกระจายผ่านชั้นพลังงานภายใน ชั้นสัญญาณมีหน้าที่ในการส่งสัญญาณข้อมูลความเร็วสูง- เช่น สายส่งข้อมูลระหว่าง CPU และการ์ดกราฟิก ด้วยการจัดเรียงอย่างสมเหตุสมผลในชั้นใน สามารถลดการรบกวนจากภายนอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรและความแม่นยำของการส่งสัญญาณ
2 ชั้นฉนวน: สิ่งกีดขวางที่เป็นของแข็งเพื่อให้แน่ใจว่ามีการแยกทางไฟฟ้า
ชั้นฉนวนอยู่ระหว่างชั้นนำไฟฟ้าและส่วนใหญ่ทำจากวัสดุฉนวน เช่น แผ่นผ้าแก้วอีพอกซีเรซิน หน้าที่หลักคือเพื่อให้เกิดการแยกทางไฟฟ้าระหว่างชั้นสื่อกระแสไฟฟ้า ป้องกันการลัดวงจรระหว่างวงจรที่มีชั้นสื่อไฟฟ้าต่างกัน และให้แน่ใจว่ากระแสไหลตามวงจรที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ประสิทธิภาพของชั้นฉนวนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความน่าเชื่อถือโดยรวมของแผงวงจรพิมพ์ วัสดุฉนวนคุณภาพสูงมีความต้านทานฉนวนสูง ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกต่ำ และคุณสมบัติทางกลที่ดี ในวงจรไฟฟ้าแรงสูง- ชั้นฉนวนจะต้องทนทานต่อไฟฟ้าแรงสูงโดยไม่พัง ตัวอย่างเช่น ในแผงวงจรพิมพ์ของอะแดปเตอร์จ่ายไฟ ชั้นฉนวนควรให้แน่ใจว่ามีการแยกอย่างปลอดภัยระหว่างชิ้นส่วนเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้าสูง-และเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้าต่ำ- เพื่อหลีกเลี่ยงความเสี่ยงที่จะเกิดไฟฟ้าช็อตสำหรับผู้ใช้ ในขณะเดียวกัน ชั้นฉนวนยังให้การสนับสนุนทางกลสำหรับชั้นนำไฟฟ้า ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงและเสถียรภาพโดยรวมของแผงวงจร ทำให้มีโอกาสเกิดการเสียรูปหรือความเสียหายน้อยลงระหว่างการติดตั้งและใช้งาน
3 ชั้นป้องกัน: เกราะป้องกันที่ต้านทานการกัดกร่อนจากภายนอก
(1) ชั้นหน้ากากประสาน
โดยทั่วไปชั้นหน้ากากประสานจะปกคลุมอยู่บนชั้นนำไฟฟ้าด้านนอกของแผงวงจรพิมพ์และเป็นชั้นของหมึกฉนวนสีเขียว (หรือสีอื่น ๆ ) หน้าที่หลักคือป้องกันการเชื่อมประสานในระหว่างกระบวนการเชื่อม และหลีกเลี่ยงการลัดวงจรระหว่างวงจรต่างๆ เนื่องจากการยึดเกาะของบัดกรี ชั้นหน้ากากประสานถูกเปิดเผยผ่านการสัมผัส การพัฒนา และกระบวนการอื่น ๆ เพื่อเปิดหน้าต่างที่ตำแหน่งของแผ่นบัดกรีที่ต้องการบัดกรี เผยให้เห็นฟอยล์ทองแดง ในขณะที่พื้นที่อื่น ๆ ถูกปกคลุมไปด้วยหมึกหน้ากากประสาน ในกระบวนการบัดกรีแบบคลื่นสำหรับการผลิตจำนวนมากของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ ชั้นหน้ากากประสานสามารถป้องกันไม่ให้บัดกรีเกาะติดกับพื้นที่ที่ไม่ใช่แผ่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปรับปรุงความแม่นยำและประสิทธิภาพการผลิตของการบัดกรี นอกจากนี้ ชั้นหน้ากากประสานยังสามารถปกป้องฟอยล์ทองแดงบนพื้นผิวของแผงวงจรจากการกัดเซาะสิ่งแวดล้อมภายนอก เช่น การป้องกันความชื้นและก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อนในอากาศจากการออกซิไดซ์และการกัดกร่อนฟอยล์ทองแดง ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานของแผงวงจรพิมพ์
(2) เลเยอร์การพิมพ์สกรีน
ชั้นซิลค์สกรีนตั้งอยู่ด้านบนของชั้นหน้ากากประสาน และมักจะพิมพ์ด้วยหมึกสีขาว ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อระบุตำแหน่ง ขั้ว รุ่น และข้อมูลสำคัญอื่นๆ ของส่วนประกอบบนแผงวงจร ตัวอย่างเช่น ขนาดบรรจุภัณฑ์และทิศทางขั้วของส่วนประกอบต่างๆ เช่น ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ไดโอด ฯลฯ จะถูกทำเครื่องหมายบนแผงวงจรพิมพ์ผ่านการพิมพ์ซิลค์สกรีน ซึ่งช่วยให้ช่างเทคนิคสามารถระบุส่วนประกอบได้อย่างรวดเร็วระหว่างการประกอบและการบำรุงรักษา นอกจากนี้ ชั้นซิลค์สกรีนยังพิมพ์ข้อมูลประจำตัว เช่น ชื่อ หมายเลขเวอร์ชัน และผู้ผลิตแผงวงจร ซึ่งช่วยในการตรวจสอบย้อนกลับและการจัดการผลิตภัณฑ์ การมีชั้นซิลค์สกรีนทำให้การผลิต การประกอบ และการบำรุงรักษาแผงวงจรสะดวกและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ลดอัตราความล้มเหลวที่เกิดจากข้อผิดพลาดในการติดตั้งส่วนประกอบ
4 ชั้นการทำงานพิเศษอื่น ๆ
(1) ชั้นกระจายความร้อน
ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ให้พลังงานสูงและให้ความร้อนสูง-บางชนิด เช่น การ์ดกราฟิกประสิทธิภาพสูง-และโมดูลจ่ายไฟของเซิร์ฟเวอร์ ชั้นกระจายความร้อนเฉพาะจะถูกติดตั้งบนแผงวงจรพิมพ์ ชั้นกระจายความร้อนมักทำจากวัสดุโลหะที่มีค่าการนำความร้อนได้ดี เช่น ทองแดงหรืออลูมิเนียมซึ่งสัมผัสกับองค์ประกอบความร้อนอย่างใกล้ชิดและสามารถกระจายความร้อนได้อย่างรวดเร็ว ด้วยการประสานชั้นกระจายความร้อนกับตัวระบายความร้อน (เช่น ตัวระบายความร้อนและพัดลม) จึงสามารถลดอุณหภูมิของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้มั่นใจได้ว่าชิ้นส่วนจะทำงานภายในช่วงอุณหภูมิการทำงานปกติ และหลีกเลี่ยงการลดประสิทธิภาพการทำงานหรือแม้แต่ความเสียหายของส่วนประกอบที่เกิดจากความร้อนสูงเกินไป
(2) ชั้นป้องกัน
สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น อุปกรณ์สื่อสาร เครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ทางการแพทย์ ฯลฯ ชั้นป้องกันจะถูกเพิ่มเข้าไปในแผงวงจรพิมพ์ โดยทั่วไปชั้นป้องกันจะประกอบด้วยวัสดุโลหะ เช่น ฟอยล์ทองแดง และอลูมิเนียมฟอยล์ ด้วยการต่อสายดิน อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถนำสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอกลงสู่กราวด์ได้ และป้องกันไม่ให้สัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าที่สร้างขึ้นภายในแผงวงจรรั่วไหลออกมาและรบกวนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ การออกแบบและเค้าโครงของชั้นป้องกันจำเป็นต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมตามสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าเฉพาะและข้อกำหนดของอุปกรณ์ เพื่อให้ได้เอฟเฟกต์การป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดีที่สุด เพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานปกติและคุณภาพสัญญาณของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์