PCB tạo nên cột sống của ngành điện tử, cung cấp nền tảng mà trên đó các thành phần được lắp đặt và kết nối trong hầu hết mọi sản phẩm và hệ thống điện tử.
Đối với việc tạo mô hình nhanh chóng, công cụ tùy chỉnh và sản xuất hàng loạt nhỏ, việc sản xuất PCB bằng chính tay mang lại nhiều ưu điểm lớn so với việc gửi sản xuất đi. Với sự xuất hiện của máy in PCB nhỏ gọn, trên bàn làm việc, việc in các bo mạch điện tử tại chỗ hiện đã trở nên dễ tiếp cận và thực tế, ngay cả đối với các nhà phát minh, doanh nghiệp mới, và người làm thủ công.
Hướng dẫn toàn diện này bao gồm mọi thứ bạn cần biết về in PCB – vật liệu, thiết bị, quy trình và chi phí để bắt đầu in PCB chất lượng cao của riêng bạn.
Làm thế nào để In PCB?
Việc in PCB đòi hỏi máy in PCB chuyên dụng, vật liệu cơ sở PCB trống, tệp thiết kế điện tử và phần mềm in bo mạch điều khiển máy in.
Đầu tiên, bố trí mạch phải được thiết kế trong phần mềm EDA và xuất sang các định dạng tệp gerber và drill tương thích với máy in PCB.
Vật liệu cơ sở PCB trống được nạp vào máy in, có thể là một máy in trên bàn làm việc như Voltera V-One hoặc một máy công nghiệp như LPKF ProtoMat.
Phần mềm in sau đó giải mã các tệp gerber, truyền thông tin hình ảnh lớp mạch đến máy in để chất mực dẫn được đặt chính xác lên vật liệu cơ sở PCB trống.
Sau khi in, các quy trình làm khô và ăn mòn hoàn tất quá trình chế tạo PCB. Kết quả cuối cùng là một bo mạch in điện tử tùy chỉnh sẵn sàng cho việc lắp ráp điện tử.
Máy In PCB là gì?
Máy in PCB là một thiết bị được thiết kế đặc biệt để in các mạch và dấu vết lên các tấm PCB trống. Những máy in này hoạt động tương tự như máy in tài liệu inkjet, nhưng thay vì đặt mực lên giấy, chúng đặt chất mực dẫn, như đồng, lên cơ sở PCB.
Máy in PCB là các thiết bị chuyên biệt được tối ưu hóa để in các mô hình mạch phức tạp với độ chính xác và độ phân giải cao. Chúng cho phép in các bo mạch đa lớp với các chi tiết tinh xảo xuống tới 100 micromet hoặc thấp hơn.
Liệu tôi có thể In PCB bằng máy in 3D không?
Mặc dù có vẻ có thể in dấu vết dẫn điện bằng sợi dẫn điện sử dụng máy in 3D, nhưng máy in 3D không thể đạt được độ phân giải tinh xảo và khả năng in lớp cần thiết cho bo mạch in điện tử hoạt động. Máy in 3D xây dựng các đối tượng trong ba chiều, trong khi in PCB yêu cầu việc vết chính xác hai chiều được đặt lên cơ sở PCB.
Vì vậy, máy in 3D hiện tại không chỉ thiếu độ phân giải mà còn không có khả năng in lớp để tạo ra các bo mạch hoạt động. Tuy nhiên, nó có thể hữu ích để in các vỏ bảo vệ và cấu trúc cơ khí cho các dự án PCB.
Giấy Nào được Sử Dụng cho In PCB?
PCB không được in trên giấy. Các cơ sở PCB trống là các tấm fiberglas đã được phủ một lớp đồng mỏng lên đó mẫu bố trí mạch mong muốn sẽ được in. FR-4 glass epoxy và các hợp chất CEM-1 là những vật liệu cơ sở PCB phổ biến.
Khi bảng đã được in, nó trải qua quy trình ăn mòn để loại bỏ đồng không mong muốn, chỉ để lại các dấu vết in trên bảng. PCB sau đó có thể được trang bị các thành phần điện tử để xây dựng mạch.
Tôi Nên Sử Dụng Máy In PCB Nào?
Có nhiều mô hình máy in PCB có sẵn cho việc sản xuất nhỏ hoặc sử dụng cho mục đích thú vị. Các lựa chọn hàng đầu bao gồm:
Voltera V-One: Máy in PCB trên bàn làm việc nhỏ gọn để làm mô hình. In các bo mạch một hoặc hai mặt với kích thước tối đa là 100mm x 150mm. Giá khoảng $3,499.
Nano Dimension Dragonfly: Máy in 3D chính xác cao có khả năng in các bo mạch PCB đa lớp chức năng. Giá mới là hơn $100,000.
LPKF ProtoMat E33: Máy in PCB định dạng nhỏ rộng rãi sử dụng. In bo mạch có kích thước lên đến 220mm x 305mm. Máy mới có giá hơn $15,000.
Đối với người làm thủ công, Voltera V-One cung cấp điểm bắt đầu giá trị cho việc in PCB quy mô nhỏ. Các máy LPKF và Nano Dimension mang lại khả năng sản xuất cao hơn đáng kể cho các ứng dụng chuyên nghiệp.
Quy Trình In PCB Là Gì?
In PCB đòi hỏi sự chuẩn bị cẩn thận trong phần mềm thiết kế trước khi gửi tệp hình ảnh bo mạch đến máy in. Dưới đây là tổng quan về quy trình hoàn chỉnh của việc in PCB:
Thiết Kế Bo Mạch: Tạo thiết kế PCB trong phần mềm EDA như Eagle, KiCad hoặc Altium. Điều này bao gồm việc đặt các pad, dây dẫn và thành phần mạch.
Tạo Tệp In: Chuyển đổi bố trí PCB thành tệp Gerber và tệp khoan tương thích với máy in. Điều này có thể đòi hỏi phần mềm CAM.
Chuẩn Bị Máy In: Thiết lập và hiệu chuẩn phần cứng và phần mềm của máy in PCB. Nạp cơ sở PCB trống.
Nhập Tệp Thiết Kế: Nhập các tệp Gerber vào trình điều khiển hoặc phần mềm của máy in. Kiểm tra thiết kế.
In Bo Mạch: Kiểm tra kỹ thuật máy in, sau đó in thiết kế lên cơ sở PCB trống.
Sấy và Làm Khô: Để các bo mạch vừa in khô. Làm khô dấu vết mực dẫn trong lò reflow hoặc máy làm nóng không khí SMD.
Ät Bo Mạch: Ät đi đồng không mong muốn để cách ly dấu vết in bằng dung dịch ăn mòn.
Khi PCB đã được ăn mòn và làm khô đầy đủ, các thành phần điện tử có thể được hàn lên để hoàn tất việc xây dựng mạch.
Bao Nhiêu Tiền để In PCB?
Chi phí in phụ thuộc vào dịch vụ hoặc máy in PCB được sử dụng. Ở mức thấp, máy in dành cho người làm thủ công như Voltera V-One có thể in các bo mạch với chi phí dưới $5 cho nguyên liệu. Các lô nhỏ từ máy in PCB thương mại thường bắt đầu từ khoảng $25-$50 cho mỗi lần thiết kế.
Quy luật kinh tế quy mô áp dụng cho đơn hàng hàng loạt từ các cửa hàng chế tạo. Các bo mạch đơn hoặc hai mặt có thể có giá từ $5 mỗi chiếc khi đặt hàng hàng nghìn đơn vị. Các bo mạch phức tạp với nhiều lớp và chi tiết nhỏ hơn sẽ đắt hơn. Quy trình ưu tiên, vật liệu đặc biệt và khuôn hoặc kiểm tra có thể làm tăng chi phí.
Đề xuất nên nhận báo giá từ một số nhà cung cấp khác nhau khi xem xét việc sản xuất. Đánh giá cả những nhà in chuyên nghiệp địa phương và những nhà sản xuất hàng loạt lớn ở châu Á.
In PCB Gần Tôi
Đối với việc làm mô hình duy nhất, tìm một không gian chế tạo, Fab Lab hoặc trung tâm sáng tạo gần bạn. Nhiều cửa hàng làm cộng đồng mở có máy in PCB sẵn sàng sử dụng cho cộng đồng.
Dịch vụ trực tuyến như 3DHubs và Radiant Manufacturing kết nối với các kỹ sư và cửa hàng mô hình địa phương cung cấp dịch vụ in PCB. Hoặc sử dụng các thị trường sản xuất PCB như IBE Electronics, PCBWay, ALLPCB hoặc JLPCB để nhận báo giá từ những nhà cung cấp được tối ưu hóa cho quốc gia của bạn.
Kết Luận
In PCB hiện đã trở nên dễ dàng và giá trị hơn bao giờ hết nhờ vào sự tiến bộ của máy in chuyên nghiệp và dành cho gia đình. Bằng cách hiểu quy trình in PCB, vật liệu cơ sở, thiết bị chuyên dụng cần thiết, chi phí và các tùy chọn truy cập địa phương, kỹ sư có thể sản xuất bo mạch in điện tử chất lượng chuyên nghiệp phù hợp với dự án điện tử của họ.
In ấn PCB là quá trình tạo ra các bo mạch in điện tử, trong đó các đường dẫn dẫn điện được đặt lên một cơ sở không dẫn điện. Quy trình này là quan trọng cho việc sản xuất mạch điện tử.
Máy in 3D không thể đạt được độ phân giải tinh xảo và khả năng in lớp cần thiết cho bo mạch in điện tử hoạt động. In ấn PCB đòi hỏi vết chính xác hai chiều được đặt lên cơ sở, trong khi máy in 3D xây dựng đối tượng trong ba chiều.
Quy trình in ấn PCB bao gồm thiết kế bo mạch sử dụng phần mềm EDA, tạo tệp in ấn trong định dạng Gerber, chuẩn bị máy in, nhập tệp thiết kế, in ấn bo mạch, làm khô và làm chín các vết in, và cuối cùng là ăn mòn đồng không mong muốn để hoàn tất quá trình chế tạo.
