លោហធាតុក្នុងការផលិតវត្ថុធាតុដើមអេឡិចត្រូនិច
ការអភិវឌ្ឍឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិច — ចាប់ពីទូរស័ព្ទដៃ និងកុំព្យូទ័រយួរដៃ រហូតដល់បន្ទះសូឡា និងយានយន្តអគ្គិសនី — មានទំនាក់ទំនងយ៉ាងជិតស្និទ្ធទៅនឹងភាពអាចរកបាននៃវត្ថុធាតុដើមដែលមានគុណភាពខ្ពស់។ នៅពីក្រោយឆាក ក្របខ័ណ្ឌវិទ្យាសាស្ត្រ និងវិស្វកម្មបម្រើជាមូលដ្ឋានសម្រាប់ផលិតវត្ថុធាតុដើមដែលមានភាពបរិសុទ្ធ រចនាសម្ព័ន្ធ និងលក្ខណៈសម្បត្តិអគ្គិសនីត្រឹមត្រូវ៖ លោហធាតុ។ លោហធាតុវិទ្យាមិនមែនគ្រាន់តែនិយាយអំពី "ការកែច្នៃលោហៈទៅជាវត្ថុ" នោះទេ ប៉ុន្តែរួមបញ្ចូលដំណើរការវិទ្យាសាស្ត្រ និងឧស្សាហកម្មជាច្រើនសម្រាប់ការទាញយក ការបន្សុទ្ធ ការលាយលោហធាតុ និងវិស្វកម្មមីក្រូស្ត្រូក្រាមនៃវត្ថុធាតុដើមដើម្បីឱ្យសមស្របទៅនឹងតម្រូវការនៃកម្មវិធីអេឡិចត្រូនិចទំនើប។
១. តួនាទីរបស់លោហធាតុនៅក្នុងខ្សែសង្វាក់ផ្គត់ផ្គង់អេឡិចត្រូនិច
ខ្សែសង្វាក់ផ្គត់ផ្គង់គ្រឿងអេឡិចត្រូនិចចាប់ផ្តើមជាមួយនឹងការជីកយករ៉ែ បន្តតាមរយៈការកែច្នៃរ៉ែ ការចម្រាញ់ ការធ្វើយ៉ាន់ស្ព័រ និងការផលិតសមាសធាតុ។ លោហធាតុមានវត្តមានស្ទើរតែគ្រប់ដំណាក់កាលទាំងអស់។ សមាសធាតុអេឡិចត្រូនិចតម្រូវឱ្យមានសម្ភារៈដែលមានការរួមបញ្ចូលគ្នាជាក់លាក់នៃលក្ខណៈសម្បត្តិ៖ ចរន្តអគ្គិសនីខ្ពស់ (ឧទាហរណ៍ ទង់ដែង) ភាពធន់នឹងការច្រេះ (ឧទាហរណ៍ មាសនៅក្នុងឧបករណ៍ភ្ជាប់) លក្ខណៈសម្បត្តិម៉ាញេទិកជាក់លាក់ (ឧទាហរណ៍ ហ្វឺរីត និងយ៉ាន់ស្ព័រម៉ាញេទិក) ឬចំណុចរលាយ និងស្ថេរភាពកម្ដៅ (ឧទាហរណ៍ សំណប៉ាហាំងសម្រាប់ផ្សារ និងទុងស្តែននៅក្នុងកម្មវិធីជាក់លាក់)។
សំខាន់ដូចគ្នានេះដែរ ឧស្សាហកម្មអេឡិចត្រូនិចទាមទារកម្រិតខ្ពស់នៃភាពស៊ីសង្វាក់គ្នា។ សូម្បីតែភាពមិនបរិសុទ្ធក្នុងបរិមាណតិចតួចក៏អាចធ្វើឱ្យខូចដំណើរការ បង្កើនភាពធន់ បង្កឱ្យមានការច្រេះ ឬធ្វើឱ្យអាយុកាលសេវាកម្មខ្លី។ ដូច្នេះ លោហធាតុសម័យទំនើបសង្កត់ធ្ងន់លើការគ្រប់គ្រងភាពបរិសុទ្ធ ការគ្រប់គ្រងសមាសភាព និងការគ្រប់គ្រងមីក្រូរចនាសម្ព័ន្ធ។
២. ការទាញយកលោហៈ៖ ពីរ៉ែទៅលោហៈ
ដំណាក់កាលដំបូងនៃលោហធាតុវិទ្យាគឺការទាញយកលោហៈចេញពីរ៉ែ។ ជាទូទៅ មានវិធីសាស្រ្តសំខាន់ៗពីរគឺ៖
១. ការផលិតលោហៈធាតុដោយថាមពលពីរុក្ខជាតិ៖ ការទាញយកនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ដូចជាការរលាយ។ ឧទាហរណ៍ ទង់ដែងត្រូវបានទាញយកចេញពីថ្មកាល់កូពីរីតតាមរយៈដំណើរការរលាយដើម្បីផលិតទង់ដែងម៉ាត់ ដែលបន្ទាប់មកត្រូវបានចម្រាញ់បន្ថែមទៀត។
២. អ៊ីដ្រូមេតាលួរី៖ ការទាញយកដោយប្រើសារធាតុរំលាយគីមីក្នុងដំណាក់កាលរាវ ដូចជាការលាងចេញ។ វិធីសាស្ត្រនេះត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយសម្រាប់នីកែល កូបាល់ និងមាសក្រោមលក្ខខណ្ឌជាក់លាក់។
នៅក្នុងបរិបទអេឡិចត្រូនិច លោហធាតុសំខាន់ៗដូចជា ទង់ដែង (Cu) នីកែល (Ni) កូបាល់ (Co) សំណប៉ាហាំង (Sn) ប្រាក់ (Ag) មាស (Au) ប៉ាឡាដ្យូម (Pd) និងលោហធាតុដ៏កម្រ តម្រូវឱ្យមានដំណើរការទាញយកប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព ខណៈពេលដែលរក្សាបាននូវផលប៉ះពាល់បរិស្ថាន។ ជម្រើសនៃដំណើរការអាស្រ័យលើប្រភេទរ៉ែ ថ្នាក់រ៉ែ និងគោលដៅភាពបរិសុទ្ធ។
៣. ការបន្សុទ្ធ៖ គន្លឹះនៃសម្ភារៈអេឡិចត្រូនិចដែលមានដំណើរការខ្ពស់
នៅពេលដែលលោហៈត្រូវបានទទួល ជំហានបន្ទាប់គឺការបន្សុទ្ធ។ ឧស្សាហកម្មអេឡិចត្រូនិចងាយនឹងប្រតិកម្មខ្លាំងចំពោះភាពមិនបរិសុទ្ធ ដូច្នេះការបន្សុទ្ធជារឿយៗគឺជាជំហានដ៏សំខាន់បំផុត។
– ការចម្រាញ់ដោយអគ្គិសនី៖ ជារឿងធម្មតាសម្រាប់ទង់ដែង។ អាណូតទង់ដែងឆៅត្រូវបានរំលាយ ហើយตกตะกอนឡើងវិញទៅជាកាតូតទង់ដែងដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់បំផុត។ នៅក្នុងដំណើរការនេះ ធាតុដ៏មានតម្លៃដូចជាមាស និងប្រាក់អាចត្រូវបានប្រមូលជាស្លេសអាណូត ហើយបន្ទាប់មកស្រង់ចេញ។
– ការចម្រាញ់ដោយសុញ្ញកាស៖ ប្រើសម្រាប់លោហធាតុងាយនឹងបង្កជាឧស្ម័នមួយចំនួន ឬដើម្បីញែកភាពមិនបរិសុទ្ធដោយផ្អែកលើភាពខុសគ្នានៃសម្ពាធចំហាយទឹក។
– ការចម្រាញ់តំបន់៖ វិធីសាស្ត្រសំខាន់មួយសម្រាប់ផលិតភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់បំផុត ជាពិសេសនៅក្នុងសម្ភារៈស៊ីមីកុងដុកទ័រ។ គោលការណ៍គឺត្រូវផ្លាស់ទីតំបន់រលាយតាមបណ្តោយដំបងសម្ភារៈ ដើម្បីឱ្យភាពមិនបរិសុទ្ធត្រូវបានប្រមូលផ្តុំនៅចុងម្ខាង ហើយអាចត្រូវបានកាត់ផ្តាច់។
នៅក្នុងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិច ការកើនឡើងនៃភាពបរិសុទ្ធអាចទាក់ទងដោយផ្ទាល់ទៅនឹងការកើនឡើងនៃចរន្តអគ្គិសនី ស្ថេរភាព និងការថយចុះនៃពិការភាពសម្ភារៈ។
៤. លោហធាតុយ៉ាន់ស្ព័រ៖ ការរចនាលក្ខណៈសម្បត្តិដែលត្រូវការ
មិនមែនកម្មវិធីអេឡិចត្រូនិចទាំងអស់សុទ្ធតែតម្រូវឱ្យមានលោហៈសុទ្ធនោះទេ។ គ្រឿងបន្លាស់ជាច្រើនតម្រូវឱ្យមានយ៉ាន់ស្ព័រដើម្បីធ្វើឱ្យមានតុល្យភាពរវាងលក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិច កម្ដៅ និងអគ្គិសនី។
– សំណរគ្មានសារធាតុសំណ៖ ដោយសារតែបទប្បញ្ញត្តិបរិស្ថាន (ឧ. RoHS) សំណរដែលមានមូលដ្ឋានលើ Sn-Ag-Cu (SAC) កំពុងក្លាយជាស្តង់ដាររីករាលដាល។ លោហធាតុសំណរពាក់ព័ន្ធនឹងការគ្រប់គ្រងសមាសភាព និងមីក្រូស្ត្រុកទ័រនៃអន្តរលោហធាតុ ដើម្បីធានាបាននូវសន្លាក់រឹងមាំ ធន់នឹងការអស់កម្លាំងដោយសារកម្ដៅ និងមានស្ថេរភាព។
– យ៉ាន់ស្ព័រទង់ដែង៖ ឧបករណ៍ភ្ជាប់ច្រើនតែប្រើយ៉ាន់ស្ព័រទង់ដែង (Cu-beryllium, Cu-nickel ឬ Cu-tin) ដើម្បីសម្រេចបាននូវការរួមបញ្ចូលគ្នារវាងចរន្តអគ្គិសនី និងភាពបត់បែន។
– យ៉ាន់ស្ព័រនីកែល និងកូបាល់៖ ត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយសម្រាប់ការស្រោប ថ្ម និងសមាសធាតុដែលត្រូវការភាពធន់នឹងការច្រេះ និងស្ថេរភាព។
តាមរយៈការគ្រប់គ្រងសមាសភាព និងការព្យាបាលដោយកំដៅ លោហធាតុយ៉ាន់ស្ព័រអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកផលិតកែសម្រួលសម្ភារៈទៅតាមលក្ខណៈបច្ចេកទេសតឹងរ៉ឹងបំផុត។
៥. វិស្វកម្មមីក្រូរចនាសម្ព័ន្ធ៖ ការគ្រប់គ្រងអ្វីដែលមើលមិនឃើញ
លក្ខណៈសម្បត្តិនៃសម្ភារៈមិនត្រឹមតែត្រូវបានកំណត់ដោយសមាសធាតុប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាក៏ត្រូវបានកំណត់ដោយមីក្រូស្ត្រុកទ័រផងដែរ - ទំហំគ្រាប់ធញ្ញជាតិ ការចែកចាយដំណាក់កាល និងវត្តមាននៃទឹកភ្លៀង ឬសមាសធាតុអន្តរលោហធាតុ។ នេះជាកន្លែងដែលលោហធាតុរូបវន្តដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់។
– ការព្យាបាលដោយកំដៅអាចបង្កើនកម្លាំងដោយមិនធ្វើឱ្យប៉ះពាល់ដល់ចរន្តអគ្គិសនីយ៉ាងខ្លាំងនៅក្នុងយ៉ាន់ស្ព័រមួយចំនួន។
– ការធ្វើដោយត្រជាក់បង្កើនកម្លាំងតាមរយៈការរឹងដោយកម្លាំងដែលត្រូវបានប្រើជាញឹកញាប់ក្នុងសម្ភារៈភ្ជាប់។
– ការគ្រប់គ្រងការលូតលាស់អន្តរលោហៈគឺមានសារៈសំខាន់នៅក្នុងសន្លាក់ដែក និងសន្លាក់ដែក ពីព្រោះស្រទាប់អន្តរលោហៈក្រាស់ពេកអាចធ្វើឱ្យសន្លាក់ផុយស្រួយ។
នៅក្នុងគ្រឿងអេឡិចត្រូនិចទំនើប និងខ្នាតតូច សូម្បីតែការផ្លាស់ប្តូរមីក្រូស្ត្រុកទ័រក្នុងមាត្រដ្ឋានមីក្រូម៉ែត្រក៏អាចប៉ះពាល់ដល់ភាពជឿជាក់នៃផលិតផលក្នុងរយៈពេលជាច្រើនឆ្នាំនៃការប្រើប្រាស់។
៦. សម្ភារៈអេឡិចត្រូនិចសំខាន់ៗ៖ ពីទង់ដែងរហូតដល់លោហធាតុដ៏មានតម្លៃ
សម្ភារៈមួយចំនួនដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់៖
– ទង់ដែង (Cu): ជាឆ្អឹងខ្នងនៃខ្សែចរន្តអគ្គិសនី និងខ្សែ PCB។ ភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់គឺត្រូវបានទាមទារដើម្បីទប់ស្កាត់ភាពធន់ និងកាត់បន្ថយកំដៅ។
– មាស (Au) និង ប៉ាឡាដ្យូម (Pd): ត្រូវបានប្រើក្នុងឧបករណ៍ភ្ជាប់ និងបន្ទះដែក ដោយសារតែភាពធន់នឹងការច្រេះ និងស្ថេរភាពរបស់វា។ ទោះបីជាវាមានតម្លៃថ្លៃក៏ដោយ ភាពជឿជាក់របស់វាធ្វើឱ្យពិបាកក្នុងការជំនួសវានៅក្នុងកម្មវិធីមួយចំនួន។
– ប្រាក់ (Ag): មានចរន្តអគ្គិសនីល្អបំផុតក្នុងចំណោមលោហធាតុ ជាញឹកញាប់នៅក្នុងសារធាតុទំនាក់ទំនង និងសារធាតុបិទភ្ជាប់ចរន្តអគ្គិសនី។
– អាលុយមីញ៉ូម (Al): ស្រាល ចរន្តអគ្គិសនី និងត្រូវបានគេប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយក្នុងការវេចខ្ចប់ និងកម្មវិធីគ្រប់គ្រងកំដៅ។
– សំណប៉ាហាំង (Sn): សំខាន់សម្រាប់ការផ្សារ និងការស្រោប។
– លោហធាតុផែនដីដ៏កម្រ៖ នីអូឌីមីញ៉ូម និងមិត្តភ័ក្តិ គឺមានសារៈសំខាន់សម្រាប់មេដែកខ្លាំងនៅក្នុងម៉ូទ័រតូចៗ ឧបករណ៍បំពងសម្លេង និងឧបករណ៍ផ្ទុកថាមពល។
លោហធាតុធានាថាវត្ថុធាតុនីមួយៗនេះបំពេញតាមស្តង់ដារដែលត្រូវការនៃភាពបរិសុទ្ធ កម្លាំង និងដំណើរការ។
៧. បញ្ហាប្រឈមនៃនិរន្តរភាព៖ លោហធាតុ និងការកែច្នៃកាកសំណល់អេឡិចត្រូនិច
ការកើនឡើងនៃការប្រើប្រាស់គ្រឿងអេឡិចត្រូនិចបានបង្កឱ្យមានការកើនឡើងនៃកាកសំណល់អេឡិចត្រូនិច (កាកសំណល់អេឡិចត្រូនិច)។ លើសពីនេះ កាកសំណល់អេឡិចត្រូនិចតំណាងឱ្យ "អណ្តូងរ៉ែទីក្រុង" ដែលសម្បូរទៅដោយទង់ដែង មាស ប្រាក់ ប៉ាឡាដ្យូម និងធាតុសំខាន់ៗផ្សេងទៀត។ លោហធាតុដើរតួនាទីក្នុង៖
– ការតម្រៀប និងដំណើរការជាមុន (ការកិន ការបំបែក) ដើម្បីបំបែកប្រភាគលោហៈ។
– គីមីពីរ៉ូមេតាលួរី សម្រាប់រំលាយល្បាយ និងធ្វើឲ្យលោហៈមានតម្លៃប្រមូលផ្តុំ។
– វិស្វកម្មអ៊ីដ្រូមេតាលួរី ដើម្បីជ្រលក់លោហធាតុមួយចំនួនដោយជ្រើសរើស ហើយធ្វើឲ្យវាตกตะกอน។
បញ្ហាប្រឈមចម្បងៗគឺភាពស្មុគស្មាញនៃសម្ភារៈ (លាយជាមួយផ្លាស្ទិច សេរ៉ាមិច និងលោហធាតុផ្សេងៗ) តម្រូវការសម្រាប់ការជ្រើសរើសខ្ពស់ និងការគ្រប់គ្រងការបំភាយឧស្ម័នគីមី និងកាកសំណល់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅពេលដែលអនុវត្តជាមួយនឹងបច្ចេកវិទ្យាត្រឹមត្រូវ ការកែច្នៃឡើងវិញអាចកាត់បន្ថយការពឹងផ្អែកលើការជីកយករ៉ែបឋម និងជួយធ្វើឱ្យមានស្ថេរភាពនៃការផ្គត់ផ្គង់សម្ភារៈសំខាន់ៗ។
៨. ទិសដៅនាពេលអនាគត៖ ភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ និងដំណើរការបៃតងជាងមុន
ចាប់ពីពេលនេះតទៅ លោហធាតុសម្រាប់អេឡិចត្រូនិចនឹងផ្លាស់ប្តូរទិសដៅសំខាន់ពីរ។ ទីមួយ តម្រូវការកើនឡើងសម្រាប់វត្ថុធាតុដើមដ៏បរិសុទ្ធបំផុត និងរចនាសម្ព័ន្ធកាន់តែច្បាស់លាស់ ជាពិសេសសម្រាប់ឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកជំនាន់ក្រោយ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា និងឧបករណ៍ថាមពល។ ទីពីរ តម្រូវការសម្រាប់ដំណើរការដែលមិនប៉ះពាល់ដល់បរិស្ថានកាន់តែច្រើន៖ ប្រសិទ្ធភាពថាមពលខ្ពស់ ការប្រើប្រាស់សារធាតុប្រតិកម្មដែលមានសុវត្ថិភាពជាងមុន និងការរួមបញ្ចូលគ្នានៃការកែច្នៃឡើងវិញពីដំណាក់កាលរចនាផលិតផល (ការរចនាសម្រាប់ការកែច្នៃឡើងវិញ)។
ជាមួយនឹងការច្នៃប្រឌិតដូចជាដំណើរការអេឡិចត្រូគីមីដែលមានប្រសិទ្ធភាពជាងមុន ការលាងជម្រះជ្រើសរើសដោយផ្អែកលើសារធាតុរំលាយ "បៃតង" និងការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពយ៉ាន់ស្ព័រដើម្បីកាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់លោហធាតុដ៏កម្រ លោហធាតុនឹងនៅតែជាសសរស្តម្ភដ៏សំខាន់នៃឧស្សាហកម្មអេឡិចត្រូនិច។
Penutup
លោហធាតុវិទ្យា គឺជាស្ពានរវាងធនធានធម្មជាតិ និងបច្ចេកវិទ្យាឌីជីថលដែលយើងប្រើប្រាស់ជារៀងរាល់ថ្ងៃ។ ចាប់ពីការទាញយក និងចម្រាញ់ទង់ដែងសម្រាប់បន្ទះ PCB រហូតដល់វិស្វកម្មយ៉ាន់ស្ព័រសម្រាប់ផ្សារ និងឧបករណ៍ភ្ជាប់ រហូតដល់ការទាញយកលោហធាតុដ៏មានតម្លៃពីកាកសំណល់អេឡិចត្រូនិក លោហធាតុវិទ្យាផ្តល់នូវសម្ភារៈដែលអាចទុកចិត្តបាន ស្របគ្នា និងស្របតាមលក្ខណៈបច្ចេកទេស។ បើគ្មានលោហធាតុវិទ្យាទំនើបទេ ឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិចនឹងមិនសម្រេចបានកម្រិតនៃការបង្រួម ប្រសិទ្ធភាព និងភាពជឿជាក់ដូចសព្វថ្ងៃនេះទេ។ ដូច្នេះ ការយល់ដឹងអំពីតួនាទីរបស់លោហធាតុវិទ្យាគឺមានសារៈសំខាន់មិនត្រឹមតែសម្រាប់ឧស្សាហកម្មប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែក៏សម្រាប់កិច្ចខិតខំប្រឹងប្រែងប្រកបដោយនិរន្តរភាពបច្ចេកវិទ្យានាពេលអនាគតផងដែរ។
ប្រសិនបើអ្នកចង់ ខ្ញុំអាចកែសម្រួលអត្ថបទនេះឱ្យមានលក្ខណៈបច្ចេកទេសជាងមុន (ជាមួយនឹងឧទាហរណ៍ដំណើរការឧស្សាហកម្ម និងដ្យាក្រាមលំហូរ) ឬកាន់តែពេញនិយមសម្រាប់អ្នកអានទូទៅ ក៏ដូចជាបន្ថែមគន្ថនិទ្ទេសផងដែរ។
