49 lượt xem
Bảng mạch in PCB là thành phần quan trọng trong các linh kiện và thiết bị điện tử. Chúng ta dễ dàng bắt gặp những ứng dụng của mạch in PCB trong những thiết bị điện tử quen thuộc như điện thoại di động, laptop, tivi,… thế nhưng đã thực sự hiểu rõ mạch in PCB là gì cũng như những đặc tính của nó? Hãy cùng Luci tìm hiểu qua những thông tin dưới đây.
1. PCB là gì?
PCB là gì? PCB là viết tắt của cụm từ tiếng Anh Printed Circuit Board còn được gọi là bảng mạch in. Bảng mạch in PCB gồm nhiều lớp và không dẫn điện, trong đó tất cả linh kiện điện tử được kết nối với nhau trên bảng mạch và có đế đỡ ở phía dưới. Các thành phần và dây dẫn trong PCB được chứa trong một cấu trúc cơ khí, trong đó các linh kiện điện tử sẽ được kết nối với nhau trên cùng một bảng mạch.
PCB cho phép truyền tín hiệu và nguồn điện giữa các linh kiện như IC, điện trở và cuộn cảm. Để truyền tín hiệu trên PCB, bạn cần hàn để tạo kết nối giữa PCB và các linh kiện điện tử. Chất hàn cũng giúp liên kết các linh kiện với bảng mạch in để tránh rơi rớt.
2. PCBA là gì?
PCBA là viết tắt của Printed Circuit Board Assembly có nghĩa là mạch PCB đã được hoàn thiện. Khi đó, mạch PCB có đầy đủ các linh kiện điện tử như điện trở, IC, tụ điện hoặc bất kỳ thành phần nào khác và có thể hoạt động được.
PCBA thường trải qua quá trình hàn, có thể được thực hiện thủ công hoặc thông qua công nghệ gắn bề mặt (SMT) và hàn reflow để kết nối linh kiện với mạch in một cách hoàn chỉnh.
Do đó, sự phân biệt rõ ràng nhất giữa mạch PCBA và PCB là gì? Đó là mạch PCB là mạch in chưa được lắp linh kiện còn PCBA là mạch in đã được lắp đầy đủ linh kiện và có thể hoạt động.
3. Cấu tạo của bảng mạch in PCB
Chất Nền FR4
Được làm từ thủy tinh FR4, cũng có thể làm từ vật liệu đắt tiền hơn như nhôm, polymer hoặc RO4350B tùy loại bản mạch. Có tác dụng đảm bảo tính cách điện trong bản mạch. Thông thường chiều dày kích thước của mạch in là 0,063 inch, tương đương 1,6mm nhưng có thể biến đổi tùy theo bản mạch.
Lớp Đồng
Copper là lớp vật liệu thứ 2 của mạch in, là một lớp đồng mỏng có vai trò dẫn điện, có thể có nhiều lớp khác nhau tùy vào chức năng và thiết kế của mạch. Chiều dày lớp đồng có thể thay đổi và được xác định bằng tham số khối lượng/ diện tích, đơn vị tính là oz.
Lớp Mặt Nạ Hàn (Solder Mask)
Solder mask là lớp mặt nạ hàn được gắn phía trên lớp đồng. Lớp này sẽ che phủ toàn bộ mạch trừ phần chân linh kiện để hàn. Có tác dụng cách biệt phần chân linh kiện cần hàn và các đường mạch xung quanh, chống oxy hóa đường mạch và điều hướng linh kiện có kích thước nhỏ SMD vào đúng vị trí.
Lớp Mực In (Silkscreen)
Silk screen là lớp màu trắng trên cùng của mạch in, có vai trò biểu thị giá trị, vị trí linh kiện hay bất cứ biểu tượng nào mà người thiết kế muốn thể hiện.
4. Các loại mạch PCB phổ biến
Hiện nay có đa dạng các loại mạch in PCB, từ đơn lớp đến đa lớp, từ cứng đến dẻo, mỗi loại đều mang đến những ứng dụng đặc biệt trong ngành công nghiệp điện tử hiện đại.
PCB một lớp
PCB một lớp hay còn được gọi là PCB một mặt, đây là loại mạch in PCB đơn giản và được sử dụng nhiều nhất vì dễ thiết kế và chế tạo. PCB một lớp được ứng dụng trong các lĩnh vực sản xuất chi phí thấp và số lượng lớn như máy tính, máy in, radio và ổ cứng điện tử.
Một mặt của PCB được phủ một lớp vật liệu dẫn điện bất kỳ. Đồng thường được chọn làm vật liệu dẫn điện cho PCB, vì đồng có đặc tính dẫn điện rất tốt. Một lớp hàn được phủ lên trên để bảo vệ PCB để chống lại quá trình oxy hóa. Tiếp theo là lớp in lụa để đánh dấu tất cả các linh kiện có trên PCB. Ở loại PCB này, chỉ có một mặt được sử dụng để kết nối các loại linh kiện điện tử khác nhau như điện trở, cuộn cảm, tụ điện,… các linh kiện này được hàn dính lại.
PCB hai lớp
PCB hai lớp hay còn được gọi là PCB hai mặt. Trong loại PCB này, một lớp vật liệu dẫn điện mỏng ví dụ như đồng được nằm ở cả hai mặt trên và dưới của bo mạch. Loại PCB này linh hoạt hơn, chi phí tương đối thấp, và lợi thế quan trọng nhất chính là kích thước giảm làm cho mạch nhỏ gọn hơn. Vậy ứng dụng của PCB hai lớp là gì? Loại PCB này chủ yếu được sử dụng trong điều khiển công nghiệp, hệ thống UPS, bộ chuyển đổi, ứng dụng HVAC, điện thoại, bộ khuếch đại và hệ thống giám sát nguồn.
PCB nhiều lớp
PCB nhiều lớp thông thường có ít nhất ba lớp dẫn điện bằng đồng. Lớp keo dán bảng được kẹp ở giữa các lớp cách nhiệt để đảm bảo đủ lượng nhiệt sinh ra sẽ không làm hỏng bất kỳ linh kiện nào của mạch. PCB đa lớp rất phức tạp nên thường được sử dụng trong các ứng dụng phức tạp hơn với các mạch điện nhỏ gọn và không gian hẹp như công nghệ GPS, thiết bị y tế, hệ thống vệ tinh, máy chủ tập tin và lưu trữ dữ liệu.
PCB cứng
PCB cứng cũng có một, hai hoặc nhiều lớp nhưng được làm từ vật liệu rắn nên mạch in PCB này không thể uốn cong hay xoắn lại được. Ưu điểm của PCB cứng đó là tuổi thọ của rất cao, do đó thường được sử dụng nhiều trong các bộ phận của máy tính như RAM, CPU và GPU. PCB cứng gồm nhiều lớp có thể nhỏ gọn hơn bằng cách chứa 9 – 10 lớp. Trong đó, mạch PCB cứng 1 mặt là loại có ứng dụng nhiều nhất.
PCB dẻo
Loại PCB này sử dụng vật liệu dẻo từ Polymide, PEEK (polyether ether ketone) hoặc màng polyester dẫn điện trong suốt. Bảng mạch thì thường được xoắn hoặc gấp. PCB dẻo là loại PCB rất phức tạp và nó chứa các lớp khác nhau như mạch flex một mặt, mạch flex hai mặt và mạch flex nhiều mặt. Mạch Flex được dùng trong diode phát sáng hữu cơ, chế tạo LCD, pin mặt trời flex, điện thoại di động, các ngành công nghiệp ô tô, máy ảnh và các thiết bị điện tử phức tạp như máy tính xách tay.
PCB dẻo – cứng
Với PCB dẻo – cứng, đặc tính của PCB là gì? Đó là sự kết hợp tính linh hoạt của PCB dẻo và tính cứng của PCB cứng. Loại mạch in PCB này có thể được uốn cong và có khả năng chống sốc, đồng thời cung cấp độ ổn định và hiệu suất tương đương với PCB cứng, thường được dùng trong điện thoại, máy ảnh số và ô tô…
5. Một số phần mềm thiết kế mạch PCB phổ biến
Thiết kế mạch in PCB là một thiết kế phức tạp được ví như đang thiết kế cảnh quan một thành phố. Một thành phố bao gồm đất đai, nền móng, tòa nhà, nhà cửa và đường xá, tất cả đều kết nối với nhau. Nền đất và cấu trúc của một thành phố đại diện cho sự chồng chất của PCB. Tòa nhà và những ngôi nhà đại diện cho các thành phần điện và cơ khí được đặt trên PCB, còn những con đường đại diện cho dấu vết đồng và vias kết nối mọi thứ theo yêu cầu. Vậy những phần mềm phục vụ cho việc thiết kế mạch PCB là gì? Dưới đây là những phần mềm thiết kế mạch PCB phổ biến:
Eagle
Eagle là một phần mềm vẽ mạch điện tử có mã nguồn mở. Nhờ đó đem lại cho người dùng nhiều thuận tiện trong việc thiết lập cũng như sử dụng. Phần mềm có giao diện người dùng rất đơn giản, cho phép tạo các dự án mới bằng cách sử dụng thư viện, trình soạn thảo văn bản hoặc bảng sơ đồ.
EasyEDA
EasyEDA là một phần mềm dùng để thiết kế và mô phỏng mạch. Phần mềm này có thể vẽ sơ đồ mạch, mô phỏng mạch SPICE và có tích hợp Ngspice và PCB. Điểm mạnh quan trọng nhất của phần mềm này là hoạt động trên trình duyệt web, do đó không cần hệ điều hành.
Altium Designer
Altium Designer là phần mềm vẽ mạch điện tử được in bởi bảng mạch in. Altium Designer còn hỗ trợ bản xuất file thống kê linh kiện điện tử. Ngoài tính năng vẽ mạch in nổi tiếng, phần mềm còn hỗ trợ xuất tệp thống kê linh kiện điện tử. Khả năng đi dây theo thuật toán tối ưu, phân tích lắp ráp linh kiện hoàn chỉnh, giao diện chỉnh sửa thân thiện.
6. Ứng dụng của mạch in PCB trong cuộc sống
Mạch in PCB (Printed Circuit Board) là một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại ngày nay, đóng vai trò trung tâm trong việc kết nối và hoạt động của các thiết bị điện tử quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Với sự phát triển của công nghệ, vai trò và ứng dụng của PCB tiếp tục mở ra những tiềm năng mới đối với cuộc sống hàng ngày. Cùng Luci tìm hiểu ứng dụng của mạch PCB là gì trong những lĩnh vực cụ thể dưới đây.
Y học
Ngày nay các thiết bị y khoa ngày càng hiện đại để đáp ứng các nhu cầu khám chữa bệnh. PCB là thành phần vô cùng quan trọng trong việc nâng cấp các hệ thống thiết bị.Nhờ kích thước nhỏ gọn và hiệu quả đáng nể, các thiết bị được nhỏ gọn và trọng lượng nhẹ hơn, loại bỏ sự phức tạp của dây dẫn và các đầu nối trong hệ thống.
Khám phá vũ trụ
Các PCB được sử dụng trong ngành này thường là loại cứng và linh hoạt, thường sử dụng trong các bảng, thiết bị điều khiển, hệ thống điều hành, hệ thống an toàn… Các PCB cần phải đáp ứng đủ yêu cầu như thiết kế mỏng nhẹ, chịu độ rung cao, giảm tiêu thụ nhiên liệu.
Quân sự
Trong lĩnh vực quân sự, các mạch in PCB được sử dụng đòi hỏi phải tiếp xúc thường xuyên với va đập, rung sốc. Một số ứng dụng như điều khiển robot, hệ thống tự động hướng dẫn lộ trình và ngắm của tên lửa, hệ thống định vị,…
Các PCB này yêu cầu cần phải có hiệu suất cao, độ dẻo dai tốt và có thể chịu được lực hàng nghìn pound mà không hỏng hóc.
Công nghiệp sản xuất
PCB đóng vai trò quan trọng trong các thiết bị sản xuất giúp cho quá trình sản xuất được tự động hóa, giúp nâng cao năng suất và hiệu quả công việc.
7. Một số thuật ngữ thường gặp trong thiết kế và sản xuất mạch PCB
Để hiểu rõ hơn về khái niệm cũng như cấu tạo của mạch PCB là gì, hãy cùng Luci tìm hiểu một số thuật ngữ thường gặp khi tìm hiểu về mạch in PCB.
Vòng khuyên (Annular ring): Là những vòng đồng được mạ xung quanh một lỗ nằm trong PCB.
DRC (Design Rule Check): Kiểm tra quy tắc thiết kế. Quá trình kiểm tra bằng phần mềm sau khi thiết kế xong bo mạch trên file để đảm bảo rằng thiết kế không có lỗi như việc chạm, hở, đi dây không chính xác, vết quá mỏng hoặc lỗ khoan quá nhỏ.
Lỗ khoan (Drill): Là lỗ khoan trên bề mặt PCB đóng vai trò là nơi bắt vít hoặc định vị connector. Lỗi thường thấy ở các lỗ khoan là do mũi khoan không chính xác gây ra bởi các mũi khoan bị mòn là một vấn đề sản xuất phổ biến.
Finger: Là những miếng kim loại tiếp xúc dọc theo cạnh của mạch in, được sử dụng để tạo kết nối giữa hai bảng mạch, đặc biệt trong trường hợp khe cắm thẻ ram của máy tính hoặc các thiết bị như băng game thời xưa.
Panel: Là một bảng mạch lớn hơn bao gồm nhiều PCB nhỏ nằm bên trong. Thường được tạo ra từ máy làm bo mạch sau đó bằng cách sử dụng Mouse Bites hoặc V-Score để tách những bản con ra và tiếp tục sử dụng. Panel thường thấy trong các quy trình sản xuất hàng loạt PCB.
Mouse bites: Là một giải pháp thay thế cho V-Score để tách các mạch in ra khỏi bảng lớn (Panel). Đây là tập hợp một số mũi khoan nằm gần nhau nhằm tạo ra một điểm yếu để bạn có thể tác dụng một lực nhẹ cũng có thể tách được PCB ra khỏi Panel mà không sợ hư hỏng hoặc gãy mạch.
Silkscreen: Các chữ cái, số, ký hiệu và hình ảnh trên bảng mạch. Thường chỉ có một màu và độ phân giải thường khá thấp.
Khe cắm (Slot): Là các lỗ không tròn trên bảng. Các khe cắm có thể được mạ hoặc không, và chúng đôi khi làm tăng chi phí sản xuất PCB vì đòi hỏi thời gian cắt.
Kem hàn (Solder paste): Là tinh thể thiếc hoặc chì hàn được tạo thành dưới dạng kem lỏng. Nó được gắn lên các miếng gắn bề mặt trên bảng mạch in trước khi đặt linh kiện. Sau khi quét lên PCB, kem hàn sẽ nung chảy trong lò hàn để tạo ra các khớp nối điện và cơ học giữa các miếng pad và linh kiện.
Gắp và đặt (Pick-and-place): Là một loại máy thường thấy trong các quy trình sản xuất bo mạch SMT tự động. Với độ chính xác của máy gắp đặt linh kiện, các linh kiện được đặt lên đúng vị trí được lập trình trên mạch PCB.
Tấm đệm (Pad): Là phần tiếp xúc kim loại trên bề mặt của PCB, nơi mà linh kiện sẽ được hàn.
Bể hàn nhúng (Solder pot): Thiết bị này được dùng để hàn các bo mạch bằng tay với các thành phần có lỗ. Bể hàn nhúng chứa chì hàn được nung nóng chảy, sau đó PCB được nhúng vào chì, tạo ra các mối hàn trên các pad.
Mặt nạ hàn (Solder Mask): Đây là lớp vật liệu bảo vệ phủ lên kim loại để ngăn ngừa đoản mạch, ăn mòn và các vấn đề khác. Thường có màu xanh lá cây, nhưng cũng có thể có màu khác.
Cầu nối hàn (Solder jumper): Là mối hàn nhỏ trên PCB có công dụng tách hoặc nối các trade/pad với nhau. Cần cẩn thận khi sử dụng để tránh ngắn mạch nếu không thực hiện đúng kỹ thuật.
Gắn bề mặt (Surface mount): Thường được sử dụng với các linh kiện SMD và là công nghệ rất phổ biến hiện nay.
Trace: Là những đường dẫn trên mạch PCB nối từ điểm này đến điểm kia.
V-score: Là một đường cắt qua bảng, cho phép dễ dàng cắt bảng theo một đường thẳng để tách bảng ra khỏi panel.
Via: Là một lỗ trên bảng dùng để truyền tín hiệu từ lớp này sang lớp khác. Lỗ via có thể được bao phủ bởi chất hàn để bảo vệ chúng khỏi bị hàn vào. Các đầu nối và linh kiện thường không được phủ lớp hàn để dễ dàng gắn vào.
Hàn sóng (Wave solder): Phương pháp hàn được sử dụng trên bo mạch có các linh kiện xuyên lỗ. PCB được đưa vào nồi chứa chì hàn nóng chảy, dưới tác động của bơm tạo thành sóng chì hàn dội vào PCB, gắn kết các pad và dây dẫn linh kiện. Phương pháp này thường sử dụng trong sản xuất bo mạch.
8. Hệ sinh thái các giải pháp công nghệ IoT trong quản lý đô thị thông minh của Luci
Hy vọng những thông tin Luci vừa chia sẻ đã giúp bạn hiểu rõ hơn về khái niệm mạch in PCB là gì và những ứng dụng quan trọng của mạch PCB trong thực tế cuộc sống. Công ty Cổ phần Luci là một trong những đơn vị tiên phong trong việc nghiên cứu và ứng dụng các giải pháp IoT (Internet of Things) cho quản lý đô thị thông minh tại Việt Nam. Những giải pháp của Luci đã được triển khai thành công trong nhiều dự án khu đô thị thông minh trong và ngoài nước. Luci tự hào mang đến những giải pháp thông minh, hiệu quả giúp chủ đầu tư và ban quản lý công trình tự tin đối mặt với những khó khăn, thách thức của công tác quản lý thời đại số. Các giải pháp của Luci bao gồm:
Luci RMS – Giải pháp đô thị thông minh toàn diện từ quản lý điều hành, an ninh, giao thông, môi trường, y tế cho đến cuộc sống tiện nghi của người dân giúp cân bằng giữa việc chăm sóc cuộc sống cho cư dân đồng thời hoàn thành tốt các công việc của ban quản lý.
Luci iBMS – Giải pháp quản lý tòa nhà đồng bộ, cho phép quản lý, điều khiển các hệ thống cơ điện, cung cấp nước sinh hoạt, điều hòa thông gió, cảnh báo môi trường, an ninh, báo cháy trong một tòa nhà…đảm bảo cho việc vận hành các thiết bị trong toàn được chính xác, kịp thời, hiệu quả, tiết kiệm năng lượng.
Luci Lighting – Giải pháp chiếu sáng hiệu quả cho đô thị hiện đại. Luci Lighting là giải pháp chiếu sáng với khả năng tiết kiệm lên tới 70% năng lượng, giúp cho quá trình vận hành trở nên trơn tru với công suất tiêu thụ thấp đến mức tối đa nhờ cảm biến bật – tắt từ xa. Luci tự hào là thành viên Việt Nam đầu tiên tham gia hiệp hội chuẩn công nghệ kết nối không dây hàng đầu thế giới WiSUN.
Luci IOC – Trung tâm điều hành thông minh Luci IOC bao gồm hệ thống màn hình thông minh hiển thị và trực quan hoá dữ liệu dựa trên giám sát các hoạt động trong khuôn viên khu đô thị, thực hiện xử lý thông tin trả về từ CCTV, yêu cầu và phản ánh chất lượng của cư dân nhằm phục vụ công tác phân tích, hỗ trợ ra quyết định và điều hành khu đô thị đảm bảo sự thống nhất và hiệu quả.
Luci Asset Management – Luci AM là một trong những giải pháp áp dụng công nghệ hiện đại nâng cao chất lượng khu đô thị đồng thời tạo nên sự tiện ích, an toàn cho ban quản lý, người dùng. Quản lý tài sản thông minh là một bước đột phá giúp quản lý tài sản hiệu quả, chìa khóa thành công cho mọi doanh nghiệp.
Luci là đơn vị nhận được giải thưởng Sao Khuê – giải thưởng tôn vinh, biểu dương các sản phẩm, giải pháp, dịch vụ xuất sắc có uy tín hàng đầu của ngành công nghệ thông tin Việt Nam do VINASA tổ chức thường niên từ năm 2003.
Để biết thêm thông tin chi tiết về các giải pháp công nghệ của Luci trong quản lý đô thị thông minh, Quý khách vui lòng liên hệ Luci theo địa chỉ:
Trụ sở Hà Nội: Tầng 2, toà New Skyline, Đường Nguyễn Khuyến, Phường Văn Quán, Quận Hà Đông, Tp. Hà Nội
Văn phòng Hồ Chí Minh: Tầng 8, Tòa nhà Pearl Plaza, Số 561A Điện Biên Phủ, P.25, Q.Bình Thạnh, TP.Hồ Chí Minh
Hotline: 0888 729 119
Website: www.luci.vn
Email: info@luci.vn
