บทนำ

ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์แบบพาสซีฟอย่างตัวต้านทานและตัวเก็บประจุถูกพัฒนาให้เล็กลงอย่างต่อเนื่องผ่านเทคโนโลยี SMT ช่วยให้ติดตั้งบนแผงวงจรได้แน่นขึ้น ประหยัดพื้นที่ และทำงานได้เสถียรกว่าเดิม รหัสประจำตัวบรรจุภัณฑ์ก็ทำให้วงการ อิเล็กทรอนิกส์ทั่วโลกสื่อสารและผลิตได้อย่างเป็นมาตรฐานเดียวกัน 

ทุกคนเคยสงสัยกันไหมว่า ทำไมมือถือเครื่องบางเฉียบแต่แรงขึ้นกว่าแต่ก่อน ทำไมสมาร์ทวอทช์เรือนเล็กถึงวัดการเต้นของหัวใจได้ทั้งวัน หรือ ทำไมคอมพิวเตอร์ เครื่องบางเฉียบทำงานหนักได้สบาย คำตอบส่วนหนึ่งซ่อนอยู่ในวงจรที่หลายคน ไม่เคยเห็นด้วยซ้ำ นั่นคือชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ตัวจิ๋วบนแผงวงจร ด้านใน

สิ่งเล็กๆ เหล่านี้ประกอบด้วยชิ้นส่วนพื้นฐานอย่างตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และคอยล์ ชื่อพวกนี้อาจจะฟังดูน่าเบื่อ แต่แท้จริงแล้ว มันคือฮีโร่ที่ทำงานเบื้องหลัง วงการเทคโนโลยี และถ้าไม่มีพวกมัน โทรศัพท์จะชาร์จไม่เสถียร คอมพิวเตอร์จะรวนง่าย เครื่องใช้ไฟฟ้าจะทำงานไม่ราบรื่น เพื่อให้อุปกรณ์ทันสมัยพวกนี้ขึ้นเล็กลง เบาขึ้น และทำงานได้ดีขึ้น วงการอิเล็กทรอนิกส์จึงต้องผลักดันชิ้นส่วนเหล่านี้ให้มีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ เรียกเทรนด์นี้ว่า Miniaturization และมันเปลี่ยนโลกได้มากกว่าที่คุณคิด

ส่วนประกอบแบบพาสซีฟ คืออะไร

ลองจินตนาการว่า วงจรอิเล็กทรอนิกส์เปรียบเสมือนระบบท่อน้ำในบ้าน ที่มีตัวต้านทานทำหน้าที่เป็นวาล์วควบคุมปริมาณน้ำไม่ให้ไหลแรงจนท่อแตก มีตัวเก็บประจุทำหน้าที่เหมือนถังพักน้ำที่ปล่อยออกมาเมื่อต้องใช้ ทำให้แรงดัน ในระบบสม่ำเสมอ ส่วนคอยล์ก็เหมือนสปริงที่ช่วยกันแรงสั่นสะเทือนในท่อ ให้ระบบไหลลื่นแบบไม่สะดุด  ของพวกนี้แม้เป็นของขนาดเล็ก ดูธรรมดา แต่ถ้าเอาออกจากวงจร โทรศัพท์ของเราจะเริ่มร้อนง่าย สัญญาณจะไม่นิ่ง และแบตเตอรี่จะไหลเร็วกว่าปกติหลายเท่า  และเมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้ามากขึ้น ความคาดหวังของผู้ใช้ก็เริ่มสูงขึ้น ทุกคนอยากได้มือถือเครื่องบางลง นาฬิกากะทัดรัด  ใส่สบาย โน้ตบุ๊กพกพาสะดวก แต่ยังแรงและใช้งานได้นาน นั่นหมายความว่าพื้นที่ข้างในอุปกรณ์พวกนี้ต้องถูกใช้อย่างมีประสิทธิภาพที่สุด และวิธีที่จะทำให้มีพื้นที่มากขึ้นโดยไม่เพิ่มขนาดอุปกรณ์ ก็คือ การทำให้ชิ้นส่วนภายในมีขนาดเล็กลงนั่นเอง

ทำไมต้องทำให้ชิ้นส่วนเล็กลง? จุดเริ่มต้นของเทรนด์ Miniaturization

สมัยก่อนชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์มีขนาดใหญ่ เพราะใช้วิธีติดตั้งแบบ Through-Hole หรือ การเสียบขาชิ้นส่วนทะลุแผงวงจร  เทคนิคแบบนี้แข็งแรง ทนทาน แต่เปลืองพื้นที่ อย่างตัวต้านทานหนึ่งตัวต้องมีขาโลหะยาวทั้งสองด้าน แถมต้องเจาะรูบนแผงวงจรให้มันเสียบลงไปอีก ทำให้พื้นที่บนบอร์ดหายไป แต่ เมื่อโลกเริ่มเข้าสู่ยุคมือถือ และอุปกรณ์พกพา ผู้ผลิตต้องเจอความท้าทายครั้งใหญ่ ที่ต้องพยายามทำให้ทุกอย่างเล็กลงโดยที่ต้องเพิ่มความสามารถเข้าไป จึงเกิดการ พัฒนาครั้งสำคัญที่เปลี่ยนวงการอิเล็กทรอนิกส์ทั้งโลก นั่นคือเทคโนโลยี Surface Mount Technology (SMT) 

SMT หรือ Surface Mount Technology คือวิธีติดตั้งชิ้นส่วนบนผิวงาน ของแผงวงจรแบบไม่ใช้ขาเสียบ ชิ้นส่วนจะมีแผ่นโลหะขนาดเล็กใต้ตัวมัน ซึ่ง สามารถวางลงบนผิวแผงวงจรแล้วใช้เครื่องจักรบัดกรีแบบแม่นยำให้ติดแน่นได้ทันที  ข้อดีที่สำคัญที่สุดของ SMT คือ กินพื้นที่น้อยลงกว่าเดิมและผลิตได้เร็วขึ้น แม่นยำขึ้น รองรับชิ้นส่วนขนาดจิ๋วระดับมิลลิเมตรหรือเล็กกว่าได้ หากทุกคนนึกภาพมือถือรุ่นแรกที่หนาเท่าก้อนอิฐ แล้วเปรียบเทียบกับสมาร์ทโฟน ปัจจุบันที่บางเหมือนกระดาษ การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่นี้ ไม่ได้เกิดจากดีไซน์ ภายนอก แต่เกิดจากอุปกรณ์ที่ติดตั้งด้านในเล็กลง ซึ่ง SMT คือ เทคโนโลยีที่ ผลักดันให้เกิดสิ่งนี้ขึ้นนั่นเอง นอกจากนี้ การติดตั้งแบบ SMT ทำให้ ชิ้นส่วนทนทาน ขึ้นมาก ชิ้นส่วนแทบจะไม่หลุดแม้คุณทำอุปกรณ์ตกพื้น ซึ่งเป็นข้อดีสำคัญในยุคที่ มือถือกลายเป็นส่วนหนึ่งของชีวิตประจำวัน 

รหัสประจำตัวบรรจุภัณฑ์

รหัสประจำตัวบรรจุภัณฑ์เป็นภาษาลับบนชิ้นส่วนจิ๋วที่อุตสาหกรรมทั่วโลก เข้าใจตรงกัน เพราะเมื่อชิ้นส่วนมีขนาดเล็กจิ๋วเสียจนมองแทบไม่เห็นด้วยตาเปล่า  การระบุขนาดชิ้นส่วนพวกนี้เป็นเรื่องจำเป็นมาก นี่เลยเป็นที่มาของรหัสบรรจุภัณฑ์ เช่น 0402, 0603 หรือ 0805 ตัวเลขที่คอยบอกว่า ขนาดของชิ้นส่วนนี้ใหญ่ หรือ เล็กแค่ไหน  รหัสเหล่านี้เป็นเหมือนภาษากลางของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ทั่วโลก ที่ไม่ว่าชิ้นส่วนจะผลิตจากไต้หวัน ญี่ปุ่น เกาหลี หรือยุโรป แต่ถ้ามีรหัส 0402 ทุกโรงงานจะเข้าใจทันทีว่า ชิ้นส่วนนั้นมีขนาดเท่าไร ทำให้การออกแบบบอร์ด การสั่งผลิต และการซ่อมบำรุงทำได้ง่ายขึ้นมาก  ถึงคนทั่วไปจะไม่เคยสังเกต เห็นรหัสเหล่านี้ แต่ผลลัพธ์ของมันทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิคที่เราใช้กันทุกวันนี้ ทำงานได้อย่างเป็นระบบภายใต้มาตรฐานเดียวกันทั่วโลก

เมื่อชิ้นส่วนเล็กลง ชีวิตเราก็ดีขึ้นแบบที่เราไม่รู้ตัว

หลายคนอาจจะไม่เคยคิดมาก่อนเลยว่า ขนาดที่เล็กลงของชิ้นส่วน อิเล็กทรอนิกส์เกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวันคนเรายังไง แต่จริงๆ แล้ว มันส่งผลกับประสบการณ์ใช้งานประจำวันเป็นอย่างมาก  มันทำให้เรามี โทรศัพท์ที่บางลงแต่แรงขึ้น สมาร์ทวอทช์ที่ใส่ได้ทั้งวันไม่หนักข้อมือ หรือ เจ้าหูฟังไร้สายที่มีขนาดเท่าเหรียญแต่ฟังเพลงได้หลายชั่วโมง ก็เป็นผลโดยตรงจาก SMT ที่ทำให้วงจรขนาดเล็กลงและกินพลังงานต่ำ ขนาดที่เล็กลงนี้ยังช่วยให้การจัด การความร้อนดีขึ้น การทำงานนิ่งขึ้น ลดเสียงรบกวน และเพิ่มอายุการใช้งานของ แบตเตอรี่ด้วย

SMT กับความทนทานของอุปกรณ์

หนึ่งในผลลัพธ์ที่เราได้รับจากการที่ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เล็กลง และถูกติดตั้งด้วยเทคโนโลยี SMT คือ ความทนทานของอุปกรณ์ที่มากขึ้น อย่างเห็นได้ชัด เพราะถ้าลองมองย้อนกลับไปสมัยโทรศัพท์ปุ่มกดหรือเครื่องเล่น MP3 รุ่นแรกๆ หลายคนคงจำได้ว่า แค่เราเผลอดึงสายหูฟังแรงๆ หรือ ทำเครื่องตกจากโต๊ะ ชิ้นส่วนภายในก็มีโอกาสหลุด หรือ สั่นจนวงจรมีปัญหาแล้ว เครื่องพังได้เลย  แต่พอมาถึงยุคของ SMT มันเข้ามาทำให้ทุกอย่างแน่น และแข็งแรงขึ้นมาก SMT ทำให้ชิ้นส่วนยึดติดกับแผงวงจรเหมือนถูกเชื่อมแนบสนิท ไม่มีขาโลหะยาวๆ ให้โยกไปโยกมาได้ เวลามีแรงกระแทก เช่น หล่นจากระดับ เอวลงพื้น ชิ้นส่วนจิ๋วเหล่านี้ก็ยังคงอยู่ในตำแหน่งเดิม และเมื่อรวมกับ เทคโนโลยีการประกอบ เครื่องสมัยในใหม่ที่ออกแบบโครงสร้างภายในให้ซับแรง กระแทกได้ดีขึ้น อุปกรณ์ที่เราใช้ทุกวันนี้จึงทนมากขึ้นกว่าที่เคยเป็นมา  ความทนทานที่เพิ่มขึ้นไม่ใช่แค่เรื่องของความสะดวก แต่ยังช่วยประหยัด เงินในระยะยาว เพราะเมื่อมันมีโอกาสพังน้อยลง ผู้ใช้ก็เสียเงินซ่อมน้อยลง แถมยังใช้งานได้นานขึ้น ลดขยะอิเล็กทรอนิกส์ลงอีกด้วย นี่คือข้อดีอีกข้อที่เกิดขึ้น เบื้องหลังโลกใบเล็กๆ จากพลังของชิ้นส่วน SMT ที่เราไม่เคยเห็น แต่สัมผัสผลลัพธ์ ของมันทุกวัน

ความท้าทายในการย่อส่วน

แม้การย่อส่วนชิ้นส่วนมีข้อดีหลายประการ แต่การทำไม่ใช่เรื่องง่าย เพราะ เมื่อชิ้นส่วนเล็กลงจนมองแทบไม่เห็น ความท้าทายใหม่ก็เกิดขึ้น มันทำให้การซ่อมอุปกรณ์ยากขึ้นกว่าเดิม เพราะต้องใช้กล้องที่มีกำลังขยายสูง และเครื่องมือพิเศษ  การบัดกรีด้วยมือเหมือนเมื่อก่อนแทบจะเป็นไปไม่ได้ เพราะมันมีขนาดเล็ก ไม่กี่ร้อยไมครอน  การออกแบบวงจรก็ซับซ้อนขึ้นมาก เพราะต้องคำนวณความร้อน ความต้านทานของรอยต่อ และ การไหลของ สัญญาณไฟฟ้าอย่างละเอียดมากขึ้น อย่างไรก็ตามถึงจะมีอุปสรรค แต่โลก เทคโนโลยีก็ยังไม่หยุดหาวิธีทำให้มันเล็กลงและมีประสิทธิภาพมากขึ้น เพราะผู้ใช้งานต้องการอุปกรณ์ที่เบา สวย น่าใช้ และมีฟีเจอร์มากขึ้นเรื่อยๆ

บทสรุป

ทุกครั้งที่คุณหยิบโทรศัพท์มือถือขึ้นมาส่งข้อความ ฟังเพลง หรือ สแกนใบหน้าเพื่อปลดล็อกเครื่อง สิ่งที่ทำให้มันทำงานได้อย่างลื่นไหล คือ ชิ้นส่วน SMT ขนาดเล็กจำนวนมหาศาลพวกนี้เอง ที่ช่วยกันทำงานออกมาเป็นผลลัพธ์ที่ ทรงพลัง  และทุกครั้งที่อุปกรณ์มีขนาดเล็ก เบากว่าเดิม และกลับทำงานได้ดีกว่าเดิม อย่าลืมว่าเบื้องหลังทั้งหมดคือ Miniaturization การติดตั้งแบบ SMT และระบบรหัส ประจำตัวบรรจุภัณฑ์ที่ถูกคิดขึ้นเพื่อให้คนทั่วโลกทำงานร่วมกันได้อย่างไร้รอยต่อ  เรื่องราวของเทคโนโลยีนั้นไม่ใช่เรื่องไกลตัวเลย เพราะทุกความเป็นไปได้เล็กๆ ที่เกิดขึ้น ทำให้ชีวิตเราสะดวกขึ้น สนุกขึ้น และเต็มไปด้วยความเป็นไปได้ใหม่ๆ อยู่เสมอ