[Tìm Hiểu] Tổng Quan Về Bảng Mạch In - B2bmart

Nội Dung Bài Viết

• 1- Bảng mạch in là gì?
• 3- Cách để lắp các linh kiện lên bảng mạch
  • • Công nghệ gắn kết bề mặt
• 4- Các loại PCB
• 5- Các ứng dụng của PCB
  • Y khoa
  • Không gian vũ trụ
  • Quân sự
  • Công nghiệp và thương mại

1- Bảng mạch in là gì?

Bảng mạch in hay Printed Circuit boards (PCB) là một bảng mạch điện tử sử dụng phương pháp in cho phép hỗ trợ cả về mặt cơ học và kết nối cho các liên kiện điện tử thông qua các đường dẫn tín hiệu điện được tạo thành từ vật liệu đồng được dát mỏng trên một tấm nền cách điện thường là sợi thủy tinh.

PCB thường được sử dụng trong máy tính, điện thoại thông minh, máy ảnh kỹ thuật số và các thiết bị điện tử khác. Sử dụng PCB, các nhà thiết kế có thể tạo ra các thiết kế nhỏ gọn, đơn giản và ít tốn kém hơn, không cần phải xây dựng từng điểm trong các thiết bị điện tử.

PCB được biết đến như một bảng đấu dây được khắc hoặc được in khi trên bảng chỉ chứa các vạch đường dẫn bằng đồng và không có các thành phần điện tử như điện trở, tụ điện, transistor,…

PCB đã được gắn với một số linh kiện điện tử được gọi là mạch in lắp ráp. Tuy nhiên, người ta thường sử dụng thuật ngữ PCB cho cả bảng mạch trần và bảng mạch lắp ráp.

Trước khi PCB được ra đời, các nhà thiết kế thường kết nối các thành phần điện tử bằng cách sử dụng hệ thống dây dẫn từ đầu tới cuối, làm cho cách thiết kế trở nên rất phức tạp.

Sau khi mạch PCB được ra đời thì ngành công nghiệp điện tử như được hồi sinh với các bảng mạch đơn giản, nhỏ gọn và tinh vi, chiếm ít không gian và dễ sản xuất hơn, đồng thời có thể đặt ở những nơi khó tiếp cận.

Từ việc sử dụng PCB một lớp trong các tivi cũ những năm 1990 đến PCB 60 lớp trong các siêu máy tính, các thiết kế PCB đã trải qua một chặng đường dài. Các phiên bản của bảng mạch điện tử ngày càng được cải tiến  cung cấp các giải pháp tốt hơn, tối ưu hóa về kích thước, nâng cấp các  chức năng nhiều hơn và bổ sung nhiều tiện ích.

2- Thành phần cấu tạo của PCB

PCB bao gồm sáu thành phần.

• Prepreg
• Laminate
• Lá đồng
• Mặt nạ hàn
• Nomenclature
• Hoàn thành sản phẩm

Prepreg là vật liệu nền thường được làm bằng sợi thủy tinh được phủ một lớp nhựa. FR4 là loại nhựa thông dụng nhất được sử dụng làm chất nền. Laminates còn được gọi là tấm phủ đồng, được làm từ các tấm nền được ép lại với nhau bằng áp suất và nhiệt. Tiếp theo, lá đồng được dát mỏng trên bo mạch có nhiệm vụ kết nối cho các linh kiện gắn trên bo mạch thông qua đường dẫn điện.

Mặt nạ hàn ngự trên lá đồng. Lớp này dùng để cách điện với lớp đồng. Nomenclature còn được gọi là silkscreen, là các chữ cái màu trắng ở trên cùng của mặt nạ hàn. Silkscreen được sử dụng để thêm nhãn và đánh số cho từng thành phần trên bảng. Để bảo vệ các lỗ đồng tiếp xúc và để có thể tạo ra một lớp hàn mịn, thì người ta thường sử dụng một lớp phủ kim loại bằng bạc, niken hoặc vàng.

3- Cách để lắp các linh kiện lên bảng mạch

Gắn qua lỗ (Through-Hole Mounting)

Phương pháp này là một phương pháp phổ biến để gắn các linh kiện điện tử trên bo mạch trước khi công nghệ Surface Mount Technology được giới thiệu vào những năm 1980. Trong lắp qua lỗ, các dây dẫn của các linh kiện điện tử được đặt vào một lỗ đã khoan của PCB, sau đó được hàn từ mặt bên kia của bo mạch. Kiểu lắp này rất phù hợp cho những thiết kế cần sự liên kết chặt chẽ hơn giữa các lớp. Mặc dù việc khoan lỗ rất tốn kém và tốn thời gian, các dây dẫn đi qua các lỗ đã khoan có độ bền cao và có thể chịu được áp lực môi trường khắc nghiệt.

Công nghệ gắn kết bề mặt

Surface Mount Technology (SMT) là một quy trình trong đó các thành phần điện được gắn trực tiếp trên bảng mạch, mang đến một thiết kế nhỏ gọn và ngắn gọn hơn so với lắp qua lỗ. Khi bạn yêu cầu kích thước PCB nhỏ hơn, mật độ thành phần nhiều hơn và thiết kế ít tốn kém hơn, thì SMT luôn được ưu tiên hơn so với lắp qua lỗ.

4- Các loại PCB

PCB một lớp: còn được gọi là PCB một mặt. Đây là loại được sử dụng nhiều nhất bởi thiết kế và kỹ thuật chế tạo rất dễ dàng. Lớp mạch của loại này được phủ lớp dẫn điện bất kỳ, thường thì là vật liệu bằng đồng. Một lớp hàn là lớp bảo vệ mạch in chống oxy hóa. Nó được sử dụng rộng rãi trong máy ảnh kỹ thuật số, máy tính, máy in, nguồn điện và các thiết bị điện tử khác.

Bảng mạch in một lớp

PCB hai lớp: còn được gọi là PCB hai mặt, là một loại bảng mạch mà lớp đồng được áp dụng trên cả hai mặt của bảng mạch. Bảng này ít mỏng hơn so với bảng một mặt. Mạch in hai lớp được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp do chi phí sản xuất thấp và kết nối linh kiện linh hoạt hơn các mạch khác. Nó được sử dụng trong bảng điều khiển ô tô, hệ thống HVAC, đèn LED và máy bán hàng tự động.

Bảng mạch in hai lớp

PCB nhiều lớp: Là loại mạch có ít nhất 3 lớp, lớp keo dán được kẹp ở giữa với các lớp cách nhiệt. Đảm bảo nhiệt khi sinh ra sẽ không bị ảnh hưởng đến bất kỳ linh kiện nào. Cấu trúc mạch này khá phức tạp nên thường được ứng dụng với các mạch điện nhỏ và không gian hẹp. Dựa trên yêu cầu, mà có thể thiết kế ra mạch in với số lớp mong muốn, tuy nhiên số lớp tối đa là 129 lớp.

PCB cứng (Rigid PCB): là một loại bảng mạch bao gồm vật liệu nền rắn giúp bảng không bị gấp. Bảng mạch cứng thường được làm bo mạch chủ máy tính.

PCB dẻo (Flexible PCB): Loại bảng mạch này được cấu tạo từ vật liệu nền mềm dẻo như sợi thủy tinh. Bạn có thể gấp và xoắn bảng này theo ý muốn. Do được chế tạo từ vật liệu nền mềm, PCB dẻo có chi phí sản xuất cao so với các bảng mạch khác. 

PCB cứng- dẻo (Rigid-Flex PCB): Loại PCB này là sự kết hợp của cả bảng cứng và bảng dẻo. PCB cứng-dẻo thường được sử dụng trong máy ảnh kỹ thuật số, điện thoại di động và ô tô.

Mạch in cứng -dẻo

PCB nhôm (Aluminum PCB): là một loại bảng mạch có chứa nền kim loại Nhôm. Bảng đi kèm với một vật liệu điện môi dẫn nhiệt và cách điện, nằm giữa lớp đồng và kim loại nhôm.

5- Các ứng dụng của PCB

Y khoa

Điện tử y tế đã được hưởng lợi đáng kể từ sự ra đời của PCB. Các thiết bị điện tử trong máy tính, hệ thống hình ảnh, máy MRI và thiết bị bức xạ đều tiếp tục tiến bộ về công nghệ từ khả năng điện tử trong PCB.

Mỏng hơn và kích thước nhỏ hơn của PCB dẻo và cứng cho phép sản xuất các thiết bị y tế nhỏ gọn hơn và trọng lượng nhẹ, chẳng hạn như máy trợ thính, máy tạo nhịp, các thiết bị cấy ghép, và máy ảnh thực sự nhỏ. PCB cứng-dẻo là một giải pháp đặc biệt khi tìm cách giảm kích thước của các thiết bị y tế phức tạp. Vì chúng loại bỏ sự chiếm không gian của dây cáp và đầu nối.

Không gian vũ trụ

PCB cứng, cứng-dẻo được sử dụng phổ biến trong ngành hàng không vũ trụ cho các bảng điều khiển thiết bị, bảng điều khiển, điều khiển chuyến bay, quản lý chuyến bay và hệ thống an toàn. 

Ngày càng có nhiều tiến bộ trong công nghệ hàng không vũ trụ. PCB ngày càng phức tạp hơn để sử dụng trong máy bay, vệ tinh, máy bay do thám, và thiết bị điện tử hàng không vũ trụ khác. 

Các mạch uốn dẻo và cứng mang lại độ bền đặc biệt và khả năng tồn tại trong sứ mệnh do loại bỏ được các đầu nối. Điều này làm cho chúng phù hợp để sử dụng trong các ứng dụng có độ rung cao, trong khi thiết kế nhỏ và nhẹ của chúng làm giảm trọng lượng thiết bị tổng thể. Đối với các ứng dụng mà độ tin cậy cần có độ chính xác, thì chúng là một giải pháp có độ tin cậy cao.

Quân sự

Trong lĩnh vực quân sự, PCB được sử dụng trong các thiết bị thường xuyên tiếp xúc với các ứng dụng va đập, sốc và rung nặng, chẳng hạn như xe quân sự, máy tính siêu bền, vũ khí hiện đại và hệ thống điện tử (ví dụ: robot, hệ thống hướng dẫn và nhắm mục tiêu). Khi tiến trình công nghệ quân sự để đáp ứng nhu cầu khách hàng thay đổi, ngày càng tích hợp thiết bị công nghệ tiên tiến bằng máy tính, đòi hỏi cả hiệu suất điện và cơ khí đó là tính vốn có trong PCB cứng-dẻo. Những loại thiết bị  điện tử này có thể chịu được lực hàng nghìn pound mà không hỏng hóc.

Ứng dụng trong quân sự

Công nghiệp và thương mại

Việc sử dụng PCB trong thiết bị điện tử công nghiệp và thương mại đã cách mạng hóa mọi thứ từ sản xuất đến quản lý chuỗi cung ứng – tăng cường thông tin, tự động hóa và hiệu quả. Nói chung, chúng là một phương tiện đáng tin cậy để điều khiển các thiết bị trong các cơ sở tự động hóa, tăng cường sản xuất trong khi giảm chi phí lao động. PCB cứng-dẻo cho phép sản xuất các sản phẩm ngày càng nhỏ hơn và nhẹ hơn với chức năng lớn hơn và độ tin cậy cao hơn nhiều, chẳng hạn như máy bay không người lái, máy ảnh, thiết bị điện tử di động và máy tính.

B2bmart.vn vừa giới thiệu đến bạn đọc một số thông tin về bảng mạch in (PCB). Hi vọng qua bài đọc trên sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn và có thể áp dụng chúng vào công việc của mình.