Mạch PCB là gì? Tìm hiểu về mạch in điện tử PCB

PCB (viết tắt của cụm từ Printed Circuit Board) là một bảng mạch in gồm một hay nhiều lớp và không có tính dẫn điện, trên đó toàn bộ các linh kiện điện tử được nối kết với nhau trên bảng mạch và đều có một đế đỡ bên dưới. 


Mạch PCB là gì?


Khi PCB chưa xuất hiện, các linh kiện thường được liên kết với nhau bằng những dây dẫn, điều này làm tăng độ phức tạp và giảm độ tin cậy, vì thế những bo mạch lớn như bo mạch chủ không thể tạo ra lúc bấy giờ. 

Trong PCB, toàn bộ các linh kiện được liên kết với nhau "không dây" và đều được nối bên trong, do đó, khi thiết kế mạch, độ phức tạp được giảm đi đáng kể. PCB được sử dụng để cung cấp nguồn và liên kết các linh kiện với nhau. Bạn có thể tùy chỉnh các thông số kỹ thuật của PCB theo ý mình. Ngày nay, PCB xuất hiện trong hầu hết các linh kiện điện tử hiện đại và vô cùng phổ biến trong cuộc sống của chúng ta.

Các loại PCB

Phân loại theo số lớp, ta có 3 loại PCB chính:

1. PCB một lớp

Đây là loại PCB đơn giản và được sử dụng phổ biến nhất vì đặc tính dễ thiết kế và chế tạo của nó. Một mặt được phủ một lớp dẫn điện bất kỳ. Thông thường, người ta sử dụng đồng làm lớp dẫn điện do đồng dễ kiếm cũng như dẫn điện tốt. Một lớp hàn đực phủ lên trên để bảo vệ PCB khỏi quá trình oxy, cuối cùng là lớp in lụa để đánh dấu toàn bộ các linh kiện được lắp đặt trên PCB. Trong loại PCB này, người ta chỉ sử dụng một mặt để kết nối các loại linh kiện với nhau bằng cách hàn dính. PCB một lớp được sử dụng trong các thiết bị yêu cầu chi phí thấp và số lượng lớn như máy tính, ổ cứng, máy in, radio,...

PCB một lớp

2. PCB hai lớp

Khác với PCB một lớp, PCB hai lớp được phủ đồng ở cả hai mặt trên và dưới. Loại này có chi phí sản xuất tương đối thấp hơn, cũng như kích thước giảm làm cho mạch nhỏ gọn, linh hoạt hơn. Loại PCB này hầu như được sử dụng trong các thiết bị điều khiển công nghiệp, bộ chuyển đổi, điện thoại, bộ khuếch đại, hệ thống giám sát nguồn,..

 PCB hai lớp

3. PCB nhiều lớp

Loại PCB này có ba lớp dẫn điện bằng đồng trở lên. Người ta kẹp giữa các lớp cách nhiệt một lớp keo dán bảng để đảm bảo nhiệt lượng sinh ra không ảnh hưởng đến hoạt động của các linh kiện. Loại PCB này vô cùng phức tạp nên thường được sử dụng trong các công nghệ phức tạp với không gian hạn chế và mạch điện có kích cỡ nhỏ đến phần nghìn mét như thiết bị y tế, công nghệ GPS, lưu trữ dữ liệu, hệ thống vệ tinh,  máy chủ tập tin, ...

Phân loại theo độ cứng của PCB, ta có 3 loại:

1. PCB dẻo

PCB dẻo còn được gọi với cái tên khác là mạch Flex. Những vật liệu dẻo thường dùng trong mạch này là polymide, PEEK hoặc màng polyester dẫn điện trong suốt. Bảng mạch thường được xoắn hoặc gấp để phù hợp với thiết kế của thiết bị. Loại PCB phức tạp này cũng có thể chứa một hay nhiều lớp khác nhau và được phân thành các loại 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.

2. PCB cứng

Giống như PCB dẻo, PCB cứng cũng có số lớp khác nhau và được phân thành các loại như một lớp, hai lớp và nhiều lớp. Tuy nhiên, khác với PCB dẻo,loại PCB này không thể uốn cong hoặc gấp, vì vậy nó được gọi là PCB cứng. Tuổi thọ của loại PCB này tương đối cao, do đó nó được sử dụng trong nhiều bộ phận của máy tính như CPU, RAM, GPU. PCB cứng một mặt được thiết kế và sản xuất nhiều nhất. Ta có thể làm nhỏ gọn PCB cứng bằng cách tích hợp 9-10 lớp trong cùng một bảng mạch.

3. PCB dẻo - cứng

Loại PCB này gồm các lớp PCB cứng gắn với các lớp PCB dẻo, vì vậy nó được coi là sự kết hợp của PCB dẻo và PCB cứng. Nó được sử dụng trong máy ảnh kỹ thuật số, điện thoại di động, các thiết bị điện tử trong ô tô…

PCB dẻo - cứng

Phân loại PCB theo hệ thống lắp ghép có PCB xuyên lỗ (through-hole PCB) và PCB gắn bề mặt (surface-mounted PCB)

1. PCB xuyên lỗ (through-hole PCB)

Loại PCB này có nhiều lỗ trên bề mặt để hàn các linh kiện vào miếng đệm ở phía đối diện của PCB. Về mặt cơ học, công nghệ này giúp các linh kiện chắc chắn hơn nhưng việc tạo lỗ cho PCB bằng cách khoan làm tăng chi phí sản xuất. Công nghệ này thích hợp nhất ở PCB một lớp do việc dễ dàng lắp đặt, càng nhiều lớp độ khó càng tăng cao.

PCB xuyên lỗ

2. PCB gắn bề mặt (surface-mounted PCB)

Trong loại PCB này, các linh kiện được chế tạo để chân của nó không cần thiết để lắp trên bảng. Các linh kiện này được gọi là linh kiện dán SMD và được gắn trực tiếp lên mạch mà không cần lỗ.

PCB gắn bề mặt

Vật liệu làm PCB

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

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 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.

Đăng Nhận Xét

0 Comments