Mạch pcb là gì
PCB (viết tắt của Printed Circuit Board) là một bảng mạch in nhiều lớp và không dẫn điện, trong đó tất cả các linh kiện điện tử được kết nối với nhau trên bảng mạch và có đế đỡ phía dưới. Khi chưa có PCB các linh kiện được nối với nhau bằng dây dẫn làm tăng độ phức tạp và độ tin cậy không cao, vì thế không thể tạo ra một mạch lớn như bo mạch chủ. Trong PCB, tất cả các linh kiện được kết nối không dây và được nối bên trong, do đó nó sẽ làm giảm độ phức tạp của thiết kế mạch tổng thể. PCB được sử dụng để cung cấp điện và kết nối giữa các linh kiện. PCB có thể tùy chỉnh bất kỳ thông số kỹ thuật nào theo yêu cầu của người dùng. Bạn có thể gặp PCB trong nhiều thiết bị điện tử như: TV, điện thoại di động, máy ảnh kỹ thuật số, các bộ phận máy tính như: Card đồ họa, Bo mạch chủ… Nó cũng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như: Thiết bị y tế, máy móc công nghiệp, ngành công nghiệp ô tô, chiếu sáng…
Các loại PCB
Có 1 số ít loại PCB được sử dụng để làm mạch. Trong số những loại PCB này, tùy theo ứng dụng mà chọn loại PCB tương thích .
PCB một lớp
PCB hai lớp
PCB đa lớp
PCB dẻo ( flexible PCB )
PCB đáy nhôm ( aluminium backed PCB )
PCB dẻo – cứng ( flex-rigid PCB )
1. PCB một lớp
PCB một lớp còn được gọi là PCB một mặt. Loại PCB này đơn thuần và được sử dụng nhiều nhất vì dễ phong cách thiết kế và sản xuất. Một mặt của PCB được phủ một lớp vật tư dẫn điện bất kể. Đồng thường được sử dụng làm vật tư dẫn điện cho PCB, vì đồng có đặc tính dẫn điện rất tốt. Một lớp hàn phủ lên trên để bảo vệ PCB chống lại quy trình oxy hóa tiếp theo là lớp in lụa để ghi lại toàn bộ những linh phụ kiện trên PCB. Trong loại PCB này, chỉ một mặt được sử dụng để liên kết những loại linh phụ kiện điện tử khác nhau như điện trở, tụ điện, cuộn cảm … Các linh phụ kiện này được hàn dính. PCB một lớp được sử dụng trong những ứng dụng cần sản xuất với ngân sách thấp và số lượng lớn như máy tính, radio, máy in và ổ cứng điện tử .
2. PCB hai lớp
PCB hai lớp còn được gọi là PCB hai mặt. Như tên gọi của nó, trong loại PCB này, một lớp vật tư dẫn điện mỏng dính ví dụ như đồng nằm ở cả hai mặt trên và dưới của bo mạch. Loại này linh động hơn, ngân sách tương đối thấp hơn, và lợi thế quan trọng nhất là kích cỡ giảm làm cho mạch nhỏ gọn. Loại PCB này đa phần được sử dụng trong điều khiển và tinh chỉnh công nghiệp, bộ chuyển đổi, mạng lưới hệ thống UPS, ứng dụng HVAC, Điện thoại, Bộ khuếch đại và Hệ thống giám sát nguồn .
3. PCB nhiều lớp
PCB đa lớp có nhiều hơn hai lớp. Có nghĩa là loại PCB này có tối thiểu ba lớp dẫn điện bằng đồng. Lớp keo dán bảng được kẹp giữa những lớp cách nhiệt để bảo vệ nhiệt sinh ra sẽ không làm hỏng bất kể linh phụ kiện nào của mạch. Loại PCB này rất phức tạp nên thường được sử dụng trong những ứng dụng phức tạp với mạch điện nhỏ gọn và khoảng trống hẹp. Loại PCB này được sử dụng trong những ứng dụng như công nghệ tiên tiến GPS, mạng lưới hệ thống vệ tinh, thiết bị y tế, sever tập tin và tàng trữ tài liệu .
4. PCB dẻo
PCB dẻo còn được gọi là mạch Flex. Loại PCB này sử dụng vật tư dẻo như polymide, PEEK ( polyether ether ketone ) hoặc màng polyester dẫn điện trong suốt. Bảng mạch thường được gấp hoặc xoắn. Đây là loại PCB rất phức tạp và nó cũng chứa những lớp khác nhau như mạch flex một mặt, mạch flex hai mặt và mạch flex nhiều mặt. Mạch Flex được sử dụng trong diode phát sáng hữu cơ, sản xuất LCD, pin mặt trời flex, những ngành công nghiệp xe hơi, điện thoại di động, máy ảnh và những thiết bị điện tử phức tạp như máy tính xách tay .
5. PCB cứng
PCB cứng được làm từ vật tư rắn nên PCB không xoắn được. Tương tự như PCB dẻo, PCB cứng cũng có số lớp khác nhau như một lớp, hai lớp và nhiều lớp. PCB này không hề uốn cong, đó là nguyên do tại sao PCB này được gọi là PCB cứng. Tuổi thọ của loại PCB này rất cao, do đó nó được sử dụng trong nhiều bộ phận của máy tính như RAM, GPU và CPU. Thiết kế đơn và được sử dụng cũng như sản xuất nhiều nhất là PCB cứng một mặt. PCB cứng nhiều lớp hoàn toàn có thể nhỏ gọn hơn bằng cách chứa 9-10 lớp .
6. PCB dẻo – cứng
Là sự tích hợp của PCB dẻo và PCB cứng, gồm những lớp của PCB dẻo gắn với nhiều lớp của PCB cứng. Nó được sử dụng trong điện thoại di động, máy ảnh kỹ thuật số và xe hơi …
Phân loại PCB theo mạng lưới hệ thống lắp ghép ( mouting system ) có PCB xuyên lỗ ( through-hole PCB ) và PCB gắn mặt phẳng ( surface-mounted PCB )
1. PCB xuyên lỗ
Trong loại PCB này, tất cả chúng ta phải tạo lỗ bằng cách khoan trên PCB. Trong những lỗ này, những dây dẫn của những linh phụ kiện được gắn và hàn vào những miếng đệm nằm ở phía đối lập của PCB. Công nghệ này rất có ích vì nó tương hỗ cơ học nhiều hơn cho những linh phụ kiện điện tử và là công nghệ tiên tiến đáng đáng tin cậy để gắn những linh phụ kiện, nhưng việc khoan trong PCB làm cho ngân sách tăng lên. Với PCB một lớp, công nghệ tiên tiến lắp ráp này rất dễ triển khai, nhưng với loại PCB 2 lớp và nhiều lớp thì khó hơn .
2. PCB gắn bề mặt
Trong loại PCB này, các linh kiện có kích thước nhỏ vì chân của nó rất bé hoặc không cần chân để lắp trên bảng. Các linh kiện SMD được gắn trực tiếp lên bề mặt của bảng và không yêu cầu phải tạo lỗ trên bo mạch. (Xem thêm linh kiện SMD tại đây: Linh kiện dán SMD)
Vật liệu làm PCB
Thành phần chính là tấm điện môi cứng hoặc dẻo. Tấm này được sử dụng với vật tư dẫn điện như đồng nằm ở trên. Tấm điện môi là những lớp phủ epoxy thủy tinh hoặc vật tư composite .
1. FR4
FR là viết tắt của Fire Retardent. Trong những loại PCB được sản xuất thì vật tư bọc thủy tinh thông dụng nhất là FR4. Dựa trên những hợp chất epoxy-thủy tinh, FR4 là vật tư tổng hợp được sử dụng nhiều nhất vì nó cung cấp độ bền cơ học rất tốt .
2. FR-1 và FR-2
Vật liệu này được làm từ giấy và những hợp chất phenol và chỉ được sử dụng cho PCB một lớp. Cả FR1 và FR2 đều có đặc thù tựa như, độc lạ duy nhất là nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh ( glass transition temperature ). FR1 có nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh cao hơn so với FR2. Những vật tư này cũng được phân loại làm loại tiêu chuẩn, loại không chứa halogen và loại không kỵ nước .
3. CEM-1
Vật liệu này được làm từ giấy và hai lớp dệt epoxy thủy tinh và những hợp chất phenol và vật tư này chỉ được sử dụng cho PCB một mặt. CEM-1 hoàn toàn có thể được sử dụng thay cho FR4, nhưng giá của CEM1 cao hơn FR4 .
4. CEM-3
Vật liệu này là hợp chất epoxy thủy tinh có màu trắng đa phần được sử dụng trong PCB hai lớp. CEM-3 có độ bền thấp hơn so với FR4, nhưng nó rẻ hơn FR4. Vì vậy, đây là một lựa chọn tốt để sửa chữa thay thế cho FR4 .
5. Polyimide
Vật liệu này được sử dụng trong PCB dẻo, được làm từ kepton, rogers, dupont. Vật liệu này có đặc thù điện tốt, khoanh vùng phạm vi nhiệt độ rộng và kháng hóa chất cao. Nhiệt độ thao tác của vật tư này là – 200 ͦ C đến 300 ͦ C .
6. Prepreg
Prepreg có nghĩa là được ngâm tẩm trước. Nó là một sợi thủy tinh ngâm tẩm với nhựa. Nhựa này được sấy khô, để khi đun nóng, nó chảy và dính. Prepreg có lớp kết dính có sức mạnh tựa như như FR4. Có nhiều loại theo hàm lượng nhựa, nhựa tiêu chuẩn SR, nhựa trung bình MR và nhựa cao HR. Lựa chọn mỗi loại tùy theo nhu yếu về độ dày, cấu trúc lớp và trở kháng. Vật liệu này cũng có nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh cao và không chứa halogen .
Các phần mềm thiết kế mạch PCB
Dưới đây là 1 số ít ứng dụng phong cách thiết kế PCB thông dụng nhất .
Eagle:
EAGLE là ứng dụng thông dụng nhất và dễ nhất để phong cách thiết kế PCB. EAGLE là viết tắt của Easy Applicable Graphical Layout Editor được tăng trưởng bởi CadSoft Computer và hiện tại Autodesk là nhà tăng trưởng ứng dụng này .
Multisim:
Multisim cũng là ứng dụng rất can đảm và mạnh mẽ và đơn thuần. Ban đầu nó được tăng trưởng bởi Điện tử Workbench và giờ đây nó là một bộ phận của National Instruments ( NI ). Nó gồm có mô phỏng vi tinh chỉnh và điều khiển ( MultiMCU ) và những tính năng xuất nhập tích hợp vào ứng dụng vẽ mạch PCB. Phần mềm này được sử dụng thoáng đãng trong học tập và trong công nghiệp để huấn luyện và đào tạo về mạch .
EasyEDA:
EasyEDA là một ứng dụng được sử dụng để phong cách thiết kế và mô phỏng mạch. Phần mềm này là một công cụ tích hợp để ghi lại sơ đồ mạch, mô phỏng mạch SPICE, dựa trên bố cục tổng quan Ngspice và PCB. Lợi thế quan trọng nhất của ứng dụng này là ứng dụng dựa trên nền web và được sử dụng trong hành lang cửa số trình duyệt. Vì vậy, ứng dụng này độc lập với hệ quản lý .
Altium Designer:
Phần mềm này được tăng trưởng bởi công ty ứng dụng Úc Altium Limited. Các tính năng chính của ứng dụng này là sơ đồ chụp, phong cách thiết kế 3D PCB, tăng trưởng FPGA và phát hành / quản trị tài liệu. Đây là ứng dụng tiên phong có trực quan 3D và kiểm tra PCB trực tiếp từ trình soạn thảo PCB.
KiCad:
Phần mềm này được tăng trưởng bởi jean-pierre charras. Phần mềm này có những công cụ hoàn toàn có thể tạo BoM ( Bill of Material ), ảnh minh họa và chính sách xem 3D của PCB cũng như tổng thể những thành phần được sử dụng trong mạch. Nhiều thành phần có sẵn trong thư viện của ứng dụng này và có tính năng mà người dùng hoàn toàn có thể thêm những thành phần tùy chỉnh. Phần mềm này tương hỗ nhiều ngôn từ .
CircuitMaker:
Phần mềm này cũng được tăng trưởng bởi Altium. Trình soạn thảo gồm có vị trí thành phần cơ bản và ứng dụng này được sử dụng để phong cách thiết kế sơ đồ mạch đa kênh và phân cấp tiên tiến và phát triển. Tất cả những sơ đồ mạch được tải lên sever và những tập tin này có sẵn để ai cũng xem được, miễn là bạn có một thông tin tài khoản CircuitMaker .
