หลาก&หลายไอที - ‘แผ่นพิมพ์วงจรไฟฟ้า’ โอกาสไทย-ผู้นำโลก (ตอนแรก)

แผ่นพิมพ์วงจรไฟฟ้า หรือ พีซีบี เป็นรากฐานที่สำคัญของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชนิด ไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์สื่อสารที่ยุคนี้แทบทุกคนต้องมีอย่า สมาร์ตโฟน ไปจนถึงแท็บเล็ต คอมพิวเตอร์ โทรทัศน์ เครื่องปรับอากาศ แผงควบคุมในพาหนะ ตลอดจนดาวเทียม เรียกว่าหากเป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้ไฟฟ้าก็ย่อมต้องมีพีซีบีที่ว่านี้อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

การพัฒนาพีซีบี (Printed circuit board – PCB) คือหนึ่งในเหตุผลที่อุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีพลังประมวลผลมหาศาล เช่น สมาร์ตโฟน ถูกย่อขนาดลงมาเล็กเหลือเท่าฝ่ามือได้ เทียบกับคอมพิวเตอร์ยุคแรกๆ ที่เคยมีขนาดใหญ่กินพื้นที่ห้องทั้งห้อง แต่ภายในประกอบไปด้วยสายไฟระโยงระยางเข้ากับชิ้นส่วนอื่นๆ จนรกรุงรังไปหมด

ลายวงจรอันซับซ้อน (mdpoland)

พีซีบี คือการนำชิ้นส่วนทั้งหมดที่ระโยงระยางข้างต้นมาจัดระเบียบใหม่บนแผ่นไฟเบอร์กลาสบางเฉียบหลายชั้นที่ประกบกันแล้วพิมพ์ลวดลายวงจรไว้ ฉาบด้วยโลหะที่เป็นสื่อนำไฟฟ้าอย่างทองแดงไว้แต่ละชั้น โดยผ่านการออกแบบจากวิศวกรให้เป็นไปตามวัตถุประสงค์ของเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดนั้นๆ รวมถึงขนาดและรูปร่าง

ก่อนนำไปประกอบเข้ากับชิพต่างๆ กลายเป็นสิ่งที่หลายคนมักได้ยินกันบ่อยคือ “เมนบอร์ด” หรือแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์นั่นเอง

ผลงานการคิดค้นพีซีบีเป็นของ ดร.พอล ไอส์เลอร์ นักประดิษฐ์ชาวออสเตรีย ที่สร้างวิทยุซึ่งภายในมีแผงวงจรไฟฟ้า หรือ พีซีบี ขึ้นเป็นครั้งแรก ที่กรุงลอนดอน ประเทศอังกฤษ ปีพ.ศ.2479 อาศัยแรงบันดาลใจจากความปรารถนาที่ต้องการลดเรื่องสายไฟระโยงระยางภายใน และยังช่วยให้เครื่องใช้ไฟฟ้ามีขนาดเล็กลง

กระทั่งผลิตภัณฑ์เริ่มแพร่หลายและโลกได้รู้จักกับนายไอส์เลอร์ ซึ่งได้รับยกย่องให้เป็นบิดาผู้คิดค้นพีซีบีในปี 2514 เปิดศักราชแห่งอุตสาหกรรมการผลิตวิทยุ โทรทัศน์ เครื่องซักผ้า รถยนต์ และคอมพิวเตอร์ นับว่าเป็นผู้มีคุณูปการอย่างสูงยิ่งในวงการอิเล็กทรอนิกส์

ดร.พอล ไอส์เลอร์ บิดาแห่งพีซีบี (หนังสือ My Life with the Printed Circuit)

ปัจจุบันอุตสาหกรรมพีซีบีมีบทบาทสำคัญในการขับเคลื่อนเศรษฐกิจของประเทศไทย โดยสร้างงานให้กับคนไทยหลายหมื่นคน และมีการส่งออกไปยังตลาดต่างประเทศ มีมูลค่าการส่งออกของอุตสาหกรรมอยู่ที่ประมาณ 1.5 แสนล้านบาท

ถือเป็นหนึ่งในห่วงโซ่ซัพพลายที่สำคัญของอุตสาหกรรมโลกใหม่อย่างเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งไทยจำเป็นต้องเบียดตัวเองเข้าไปให้ได้เพื่อให้สามารถเป็นช่องทางโกยรายได้เข้าประเทศ

วงจรไฟฟ้าภายในโทรทัศน์ Motorola VT-71 7 เมื่อปีค.ศ.1948 ก่อนการคิดค้นแผงวงจรไฟฟ้า หรือ PCB (Circuits DIY)

ตอกย้ำจากข้อเท็จจริงที่ความต้องการพีซีบีทั่วโลกนั้นเติบโตอย่างมาก คาดว่าจะมีมูลค่าสูงถึง 3 ล้านล้านบาทภายในปี 2569 ด้วยอัตราการเติบโตเฉลี่ยร้อยละ 3.3 มาตั้งแต่ปี 2564 เนื่องจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีขนาดเล็ก ประสิทธิภาพสูง และน้ำหนักเบา กำลังเป็นที่ต้องการในตลาด

แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงของอุตสาหกรรมไปสู่วงจรที่ซับซ้อนมากขึ้นแต่มีขนาดเล็กลง เช่นเดียวกับพีซีบีแบบยืดหยุ่นได้ (Flexible PCBs) ที่มีการออกแบบที่ยืดหยุ่นและโค้งงอได้ก็กำลังเป็นที่ต้องการเพิ่มมากขึ้น เช่น สมาร์ตโฟนพับได้ สินค้าเทคโนโลยีสวมใส่ (Wearable device) และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางการแพทย์

กระบวนการผลิตต้องใช้ความแม่นยำสูง (precisionet)

ตลาดของผลิตภัณฑ์ข้างต้นนี้คาดว่าจะมีมูลค่าเพิ่มขึ้นเป็น 5.3 แสนล้านบาทภายในปี 2569 ด้วย หลังการมาถึงของระบบปัญญาประดิษฐ์ หรือเอไอ ที่กำลังเป็นเทรนด์ยอดฮิต

โดยเฉพาะเอไอสาขาที่สร้างผลลัพธ์ได้ด้วยตัวเอง (Generative AI) อย่างแช็ตบ็อต กลุ่ม GPT ที่ส่งผลให้เกิดการขยายตัวของศูนย์ข้อมูล (Data center) และอุปกรณ์ที่ใช้ประโยชน์จากเอไออีกหลายรูปแบบ

พีซีบีที่ประกอบจนเป็นเมนบอร์ดในคอมพิวเตอร์ (custompc)

กระบวนการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ หรือ พีซีบี มีความซับซ้อนและต้องการความแม่นยำสูงมาก เริ่มตั้งแต่การใช้ซอฟต์แวร์ออกแบบเพื่อสร้างลวดลายวงจร เมื่อเสร็จแล้วจึงนำไปถ่ายภาพลงบนแผ่นทองแดง

ขั้นต่อมาคือ การนำแผ่นไฟเบอร์กลาส มาเคลือบด้วยทองแดงบางๆ ทั้งสองด้าน ก่อนนำไปพิมพ์ลายวงจรด้วยเครื่องจักรทั้งหมดแล้วเคลือบสารต้านการกัดกรด โดยจะมีมนุษย์คอยควบคุมเครื่องและช่วยเหลือบางจุด เช่น การจัดวาง การเตรียมสภาพวัสดุ และการย้ายวัสดุจากเครื่องหนึ่งไปอีกเครื่องหนึ่ง เป็นต้น

เมื่อเสร็จสิ้นจึงนำแผ่นที่มีลายวงจรไปผ่านกระบวนการทางเคมี อาทิ การกัดด้วยกรดเพื่อล้างทองแดงส่วนเกินออก ล้างสารต้านการกัดกรดออก จากนั้นจึงนำไปเจาะรูเพื่อเตรียมแผงวงจรให้พร้อมสำหรับการติดตั้งชิพและชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ซึ่งรูทั้งหมดนี้จะต้องมีความแม่นยำอย่างมาก

แผงพีซีบี (pcbway)

เมื่อทั้งหมดพร้อมแล้วจึงนำไปพิมพ์ลวดลายและข้อความต่างๆ ที่สำคัญ แล้วเคลือบสารป้องกันการลัดวงจร การสึกหรอ และการถูกกัดกร่อน สุดท้ายจึงนำไปทดสอบคุณภาพและเข้าสู่กระบวนการประกอบกับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ออกมาเป็นเมนบอร์ด หรือแผงวงจรไฟฟ้าที่รู้จักกันทั่วๆ ไป

สำหรับโรงงานในไทยนั้นส่งออกพีซีบีไปทั่วโลก โดยเฉพาะจีน ญี่ปุ่น สหรัฐอเมริกา และสหภาพยุโรป หรืออียู มีส่วนแบ่งการตลาดในโลกอยู่ที่ประมาณร้อยละ 4 อย่างไรก็ดี ไทยจำเป็นต้องพึ่งพาการนำเข้าวัตถุดิบ อาทิ ทองแดง สารเคมี และเรซิ่น รวมถึงเครื่องจักร เพื่อการผลิตพีซีบีคิดเป็นสัดส่วนการนำเข้าถึงร้อยละ 90

ส่วนตลาดพีซีบีในประเทศก็มีการเติบโตอย่างต่อเนื่อง จากความต้องการในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และการสื่อสาร เช่น Hard disk Drive อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ อุปกรณ์ที่ใช้ในยานยนต์ อุปกรณ์การรับส่งสัญญาณมือถือ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ

พีซีบีรูปร่างต่างๆ ในสมาร์ตโฟนที่ใช้ในปัจจุบัน (Flickr)

ความต้องการในตลาดภายในประเทศช่วยกระตุ้นการผลิตและการพัฒนาของอุตสาหกรรม PCB ในไทย ซึ่งปัจจุบันถือว่ายังไม่เพียงพอต่อการพัฒนาภาพรวมของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ให้เทียบเท่ากับหลายๆ ประเทศ

ความจำเป็นที่ต้องขยายกำลังผลิตและเพิ่มศักยภาพให้อุตสาหกรรมพีซีบีของไทยจึงเป็นโอกาสที่ไทยจะเพิ่มพูนขีดความสามารถการแข่งขันของตัวเองในด้านดังกล่าว

พีซีบีแบบยืดหยุ่น หรือเฟล็กซ์พีซีบี (semiengineering)

คณะกรรมาธิการที่ศึกษาเรื่องนี้ของไทยพบว่า หากมีนักลงทุนต่างประเทศที่ได้รับการสนับสนุนจากสำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมการลงทุน หรือบีโอไอ เข้ามาตั้งโรงงานเพิ่มขึ้นอีกเพียง 50 แห่ง ก็จะทำให้ส่วนแบ่งการตลาดของไทยสามารถเติบโตได้ร้อยละ 10 ถึง 15

ขยับขึ้นเป็นอันดับที่ 4 ของโลก รองจากประเทศจีน เกาหลีใต้ และญี่ปุ่น ส่งผลดีหลายด้านต่อเศรษฐกิจและอุตสาหกรรมของชาติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสร้างอาชีพและการจ้างงานภายในประเทศที่จะเพิ่มสูงขึ้นถึง 5 หมื่นตำแหน่งงานในภาคอุตสาหกรรมแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์

โรงงานผลิตพีซีบีของบริษัท เอเพ็กซ์ เซอร์คิต (ไทยแลนด์) จำกัด ที่จังหวัดสมุทรสาคร

แน่นอนว่าเส้นทางที่ว่านั้นไม่ได้โรยด้วยกลีบกุหลาบ เนื่องจากไทยเองก็มีความท้าทายหลายด้านที่จำเป็นต้องได้รับการแก้ไขเปลี่ยนแปลงเพื่อให้อุตสาหกรรมพีซีบีของไทยสามารถ “เทกออฟ” ไปยืนกระทบไหล่อยู่กับบรรดาผู้ผลิตแนวหน้าของโลกได้

แต่สำหรับ “ปัญหาและความท้าทาย” รวมถึงหนทาง “แก้ไขปรับปรุง” จะเป็นอย่างไรนั้น ผู้สนใจต้องติดตามตอนหน้า รวมถึงการงานที่หน่วยงานไทยจะจัดขึ้นประมาณกลางเดือนก.ย.นี้ด้วย

ทีมข่าวไอที