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
- PCB một lớp
- PCB một lớp còn được gọi là PCB một mặt. Loại PCB này đơn giản và
được sử
dụng nhiều nhất vì dễ thiết kế và chế tạo. Một mặt của PCB được phủ
một lớp
vật liệu dẫn điện bất kỳ. Đồng thường được sử dụng làm vật liệu 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 quá trình oxy hóa tiếp theo là lớp in lụa để đánh
dấu tất
cả các linh kiện trên PCB. Trong loại PCB này, chỉ một mặt được sử
dụng để
kết nối các loại linh kiện điện tử khác nhau như điện trở, tụ điện,
cuộn
cảm… Các linh kiện này được hàn dính. PCB một lớp được sử dụng trong
các ứng
dụng cần sản xuất với chi phí thấp và số lượng lớn như máy tính,
radio, máy
in và ổ cứng điện tử.
-
- 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 liệu dẫn điện mỏng ví dụ như đồng nằm ở cả
hai mặt trên và dưới của bo mạch. Loại này linh hoạt hơn, chi phí
tương đối thấp hơn, và lợi thế quan trọng nhất là kích thước giảm
làm cho mạch nhỏ gọn. Loại PCB này chủ yếu được sử dụng trong điều
khiển công nghiệp, bộ chuyển đổi, hệ thống UPS, ứng dụng HVAC, Điện
thoại, Bộ khuếch đại và Hệ thống giám sát nguồn.
-
- PCB nhiều lớp
- PCB đa lớp có nhiều hơn hai lớp. Có nghĩa là loại PCB này có ít
nhất ba lớp dẫn điện bằng đồng. Lớp keo dán bảng được kẹp giữa các
lớp cách nhiệt để đảm bảo nhiệt sinh ra sẽ không làm hỏng bất kỳ
linh kiện nào của mạch. Loại PCB này rất phức tạp nên thường được sử
dụng trong các ứng dụng phức tạp với mạch điện nhỏ gọn và không gian
hẹp. Loại PCB này được sử dụng trong các ứng dụng như công nghệ GPS,
hệ thống vệ tinh, thiết bị y tế, máy chủ tập tin và lưu trữ dữ
liệu.
-
- PCB dẻo
- PCB dẻo còn được gọi là mạch Flex. Loại PCB này sử dụng vật liệu
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 các 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, chế tạo LCD, pin mặt trời
flex, các ngành công nghiệp ô tô, điện thoại di động, máy ảnh và các
thiết bị điện tử phức tạp như máy tính xách tay.
-
- PCB cứng
- PCB cứng được làm từ vật liệu 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 thể uốn cong, đó là lý 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 có thể nhỏ gọn hơn bằng cách
chứa 9-10 lớp.
-
- Vật liệu làm PCB
- FR4
- FR là viết tắt của Fire Retardent. Trong các loại PCB được sản xuất thì
vật
liệu
bọc thủy tinh phổ biến nhất là FR4. Dựa trên các hợp chất epoxy-thủy
tinh,
FR4
là vật liệu tổng hợp được sử dụng nhiều nhất vì nó cung cấp độ bền cơ
học
rất
tốt.
- FR-1 và FR-2
- Vật liệu này được làm từ giấy và các hợp chất phenol và chỉ được sử dụng
cho
PCB một lớp. Cả FR1 và FR2 đều có đặc điểm tương tự, khác biệt 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 liệu này cũng được
phân chia làm loại tiêu chuẩn, loại không chứa halogen và loại không kỵ
nước.
- CEM-1
- Vật liệu này được làm từ giấy và hai lớp dệt epoxy thủy tinh và các hợp
chất
phenol và vật liệu này chỉ được sử dụng cho PCB một mặt. CEM-1 có thể
được
sử dụng thay cho FR4, nhưng giá của CEM1 cao hơn FR4.
- CEM-3
- Vật liệu này là hợp chất epoxy thủy tinh có màu trắng chủ yếu 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 thay thế cho FR4.
- Polyimide
- Vật liệu này được sử dụng trong PCB dẻo, được làm từ kepton, rogers,
dupont.
Vật liệu này có tính chất điện tốt, phạm vi nhiệt độ rộng và kháng hóa
chất
cao. Nhiệt độ làm việc của vật liệu này là -200 ͦC đến 300 ͦC.
- 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 tương tự 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 yêu cầu 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
- Allegro
- Allegro là một phần mềm của Cadence Design Systems, được sử dụng để
thiết kế các bản mạch in. Allegro bao gồm một loạt các công cụ được sử
dụng trong quá trình thiết kế bản mạch in, từ đặc tả hệ thống và phát
triển khối mạch, đến mô phỏng và phân tích tín hiệu, định vị, định
tuyến, kiểm tra phát hiện lỗi, và tạo ra các file sản xuất bản mạch in.
Allegro cung cấp một giao diện đồ họa trực quan để dễ dàng sử dụng cho
các kỹ sư và nhà thiết kế bản mạch in.
- Altium Designer
- Phần mềm này được phát triển bởi công ty phần mềm Úc Altium Limited. Các
tính năng chính của phần mềm này là sơ đồ chụp, thiết kế 3D PCB, phát
triển
FPGA và phát hành / quản lý dữ liệu. Đây là phần mềm đầu tiên có trực
quan
3D và kiểm tra PCB trực tiếp từ trình soạn thảo PCB.
- Eagle
- EAGLE là phần mềm phổ biến nhất và dễ nhất để thiết kế PCB. EAGLE là
viết
tắt của Easy Applicable Graphical Layout Editor được phát triển bởi
CadSoft
Computer và hiện tại Autodesk là nhà phát triển phần mềm này.