Bảng mạch in (PCB) là một phần không thể thiếu trong các sản phẩm điện tử, là cầu nối mạch điện và là nơi chứa đựng các linh kiện điện tử. Trong công nghệ điện tử hiện đại, PCB đã trở thành một trong những thành phần cốt lõi của các sản phẩm điện tử. Bài viết này sẽ giới thiệu những kiến thức cơ bản về PCB: thiết kế, sản xuất và lắp ráp PCB, ứng dụng, v.v.
Bảng mạch in hoặc PCB là gì?
Bảng mạch hay còn gọi là bảng mạch in (PCB) là một thành phần cơ bản quan trọng trong các thiết bị điện tử. Nó đóng vai trò kết nối và hỗ trợ các linh kiện điện tử cho phép các thiết bị điện tử hoạt động bình thường. PCB thường bao gồm một vật liệu cách điện làm chất nền, được phủ một lớp vật liệu dẫn điện để tạo thành một mẫu mạch. Trên mẫu mạch, các linh kiện điện tử được lắp đặt trên đó bằng cách khoan lỗ và các phương pháp khác để tạo thành một mạch hoàn chỉnh.
Có nhiều loại PCB khác nhau không?
Đầu tiên, việc phân loại các bảng mạch như sau:
1. PCB dẻo: Bảng mạch in làm bằng chất nền dẻo có ưu điểm là có thể uốn cong và dễ dàng lắp ráp các linh kiện điện. FPC đã được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không, quân sự, truyền thông di động, thiết bị ngoại vi máy tính, PDA, máy ảnh kỹ thuật số và các lĩnh vực khác.
2. PCB cứng: làm bằng giấy hoặc vải thủy tinh, nhựa phenolic hoặc epoxy đã ngâm tẩm trước, bề mặt dính vào một hoặc cả hai mặt của lá đồng, sau đó cán mỏng và xử lý; Nó có độ cứng nhất định, không dễ uốn cong và có thể được gắn vào các linh kiện điện tử để cung cấp một mức độ hỗ trợ nhất định.
3. PCB cứng nhắc: Được ép với nhau bằng bảng cứng và bảng linh hoạt. Ưu điểm là nó không chỉ có thể cung cấp chức năng hỗ trợ của tấm in cứng mà còn có các đặc tính uốn của tấm linh hoạt, có thể đáp ứng nhu cầu lắp ráp 3D.
Thứ hai, bảng mạch được chia thành các phần sau theo số lớp:
1. PCB một mặt: Trên bảng mạch in cơ bản nhất, các bộ phận được tập trung ở một đầu và dây được tập trung ở đầu kia. Vì dây chỉ xuất hiện ở một đầu nên bảng mạch in này được gọi là một mặt.
2. PCB hai mặt: Mỗi đầu của bảng mạch này được định tuyến. Để kết nối các dây ở cả hai đầu, phải thực hiện kết nối mạch thích hợp giữa hai đầu, được gọi là kết nối qua và được sử dụng trên một mạch phức tạp hơn một bảng điều khiển.
3. PCB nhiều lớp: Để tăng diện tích đi dây, nhiều bảng đấu dây một mặt hoặc hai mặt được sử dụng và dán vào từng lớp sau khi lớp cách điện được giải phóng, số lớp trên bảng đại diện cho một số lớp đấu dây độc lập, thường là chẵn và chứa hai lớp ngoài cùng.
Tại sao PCB được sử dụng?
Bảng mạch đóng một vai trò quan trọng trong các sản phẩm điện tử, chủ yếu bao gồm các khía cạnh sau:
1. Kết nối mạch: các thành phần điện tử khác nhau được kết nối trên bảng mạch bằng dây, hàn, v.v., bao gồm chip mạch tích hợp, điện trở, tụ điện, cuộn cảm, v.v. Các thành phần này được kết nối với nhau thông qua các mạch để tạo thành các mạch chức năng khác nhau, chẳng hạn như mạch khuếch đại, mạch lọc, mạch điều khiển, v.v.
2. Truyền tín hiệu: Bảng mạch truyền tín hiệu giữa các linh kiện điện tử khác nhau thông qua dây và hệ thống dây điện, đồng thời nhận tín hiệu đầu vào, đầu ra và xử lý trong các sản phẩm điện tử. Thiết kế dây của bảng mạch có thể ảnh hưởng đến độ ổn định của tín hiệu và tốc độ truyền dẫn, điều này có tác động quan trọng đến hiệu suất của sản phẩm.
3. Quản lý nguồn: Bảng mạch thường bao gồm một mạch quản lý nguồn để quản lý nguồn điện và phân phối nguồn để đảm bảo rằng các thành phần điện tử riêng lẻ có thể hoạt động bình thường. Mạch quản lý nguồn trên bo mạch có thể bao gồm các chức năng như chuyển mạch nguồn, điều chỉnh điện áp và bảo vệ dòng điện.
4. Điều khiển và xử lý: Trong nhiều sản phẩm điện tử, bảng mạch cũng bao gồm các thành phần cốt lõi như bộ điều khiển và bộ xử lý để điều khiển và xử lý các tín hiệu và dữ liệu khác nhau. Các mô-đun điều khiển và xử lý này chịu trách nhiệm thực hiện các chức năng và hoạt động khác nhau của sản phẩm, chẳng hạn như tính toán, giao tiếp, hiển thị, cảm biến, v.v.
5. Hỗ trợ vật lý: Các thành phần và cụm lắp ráp khác nhau trong các sản phẩm điện tử cần có cấu trúc cơ khí ổn định để hỗ trợ và cố định, và bảng mạch là một trong những thành phần cơ bản cung cấp hỗ trợ vật lý đó. Nó thường được cố định vào vỏ hoặc giá đỡ tương ứng, đảm bảo an toàn và ổn định cho các bộ phận riêng lẻ.
Tóm lại, bảng mạch chiếm vị trí quan trọng trong các sản phẩm điện tử, thực hiện các chức năng và tính năng khác nhau của sản phẩm điện tử thông qua kết nối mạch, truyền tín hiệu, quản lý năng lượng, điều khiển và xử lý cũng như hỗ trợ vật lý.
PCB được sử dụng ở đâu?
1. Đồ điện tử tiêu dùng, chẳng hạn như điện thoại thông minh, máy tính bảng, tivi, v.v., nhu cầu về bảng mạch in tiếp tục tăng.
2. Điều khiển công nghiệp, chẳng hạn như tự động hóa công nghiệp, thiết bị đo đạc, v.v., bảng mạch in được sử dụng rộng rãi.
3. Ngành công nghiệp truyền thông, bao gồm các trạm cơ sở, truyền thông vệ tinh và truyền thông không dây, là một lĩnh vực ứng dụng quan trọng cho bảng mạch in.
4. Lĩnh vực điện tử y tế, chẳng hạn như điện tâm đồ y tế, dụng cụ siêu âm y tế, máy X-quang y tế, v.v.
5. PCB là cần thiết trong lĩnh vực điện tử ô tô, chẳng hạn như hệ thống điều khiển điện tử, định vị ô tô, giải trí và an ninh.
6. Quang điện mặt trời, chẳng hạn như tấm pin mặt trời quang điện, bộ biến tần quang điện, v.v.
Vui lòng kiểm tra trang web IBE của chúng tôi để biết thêm thông tin.
PCB so với PCBA là gì?
PCBA = PCB + lắp ráp. Nói một cách đơn giản, PCB là một bảng trống chỉ có hoa văn, trong khi PCB là một bảng có thêm nhiều thành phần khác nhau.
PCB là một mô hình dựa trên các đường dẫn điện trên môi trường không dẫn điện để hỗ trợ và kết nối các linh kiện điện tử. Mặt khác, PCBA đề cập đến sự hình thành cấu trúc và chức năng của mạch bằng cách gắn các linh kiện điện tử lên PCB và kết nối chúng. Mục đích của PCBA là lắp ráp các linh kiện điện tử khác nhau (như điện trở, tụ điện, mạch tích hợp, v.v.) lại với nhau để đạt được các bảng mạch có chức năng cụ thể, sau đó được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị và sản phẩm điện tử khác nhau, bao gồm tivi, điện thoại di động, máy tính, thiết bị gia dụng, điện tử ô tô, v.v.
Vật liệu nào thường được sử dụng cho PCB?
Vật liệu chính của bảng mạch là vật liệu nền không dẫn điện, thường là chất nền cellulose được làm bằng vải sợi thủy tinh cách điện. Chất nền này được gọi là FR-4, và tên đầy đủ là Chất chống cháy 4. Vật liệu FR-4 có khả năng cách nhiệt tốt, độ bền cơ học và độ ổn định, có thể đáp ứng nhu cầu của hầu hết các sản phẩm điện tử.
Ngoài vật liệu nền, bảng mạch cần được phủ một lớp kim loại dẫn điện, thường là đồng hoặc nhôm. Các lớp dẫn điện kim loại có thể được hình thành bằng cách lắng đọng hóa học, mạ, v.v. để tạo thành các đường dẫn điện trên bảng mạch. Trong quá trình chế tạo bảng mạch, lớp dẫn điện thường được chia thành nhiều vùng khác nhau, mỗi vùng tương ứng với một phần tử mạch khác nhau.
Khi chế tạo bảng mạch, vật liệu cơ bản trước tiên được cắt theo kích thước mong muốn và một lớp dẫn điện kim loại được phủ lên trên. Sau đó, các quy trình như quang khắc, mạ điện, v.v. được thực hiện trên lớp dẫn điện để tạo thành các thành phần như dây dẫn và miếng đệm, đồng thời kim loại thừa được loại bỏ bằng phương pháp hóa học. Cuối cùng, các thành phần điện tử cần thiết được cố định vào bảng mạch bằng cách hàn và các phương pháp khác để hoàn thành việc xây dựng toàn bộ mạch.
Bo mạch có nhiều chức năng khác ngoài việc kết nối và hỗ trợ các linh kiện điện tử. Ví dụ, các bảng mạch nhiều lớp có thể truyền tín hiệu giữa các lớp khác nhau thông qua các lớp dẫn điện bên trong, cải thiện khả năng tích hợp và ổn định của mạch. Ngoài ra, các thông tin như thành phần và dấu vết có thể được thêm vào bảng mạch để tạo điều kiện nhận dạng và vận hành trong quá trình sản xuất và sửa chữa thiết bị điện tử.
Bảng mạch in được thiết kế như thế nào?
Dưới đây là một số bước thiết kế PCB cơ bản:
Chuẩn bị sơ bộ:
Chuẩn bị các tài liệu như sơ đồ, sơ đồ khối, thư viện dấu chân và các hướng dẫn thiết kế quan trọng.
Thiết kế cấu trúc PCB:
Danh sách mạng được nhập → cấu trúc được nhập → phân tích dự án → mô-đun được ghi lại
Thiết kế bố trí PCB:
Bố trí thiết bị kết cấu → bố trí thiết bị chính → bố trí mô-đun
Cài đặt ràng buộc PCB và thiết kế định tuyến:
Tối ưu hóa kết cấu → thiết kế xếp tầng → cài đặt quy tắc → Cài đặt lớp
Tối ưu hóa hệ thống dây điện và vị trí màn hình lụa:
Đấu dây → cuộn dây có chiều dài bằng nhau → xử lý năng lượng → xử lý lụa
Kiểm tra DRC mạng và kiểm tra cấu trúc:
Kiểm tra DRC → kiểm tra dự án → kết quả sơ đồ ánh sáng và kiểm tra → lưu trữ tệp
PCB hình thành.
Làm thế nào bảng mạch in được sản xuất?
Quy trình sản xuất PCB-IBE Electronics
1. Chải: làm sạch bề mặt bảng, loại bỏ oxit, v.v., làm cho da đồng sạch và màng khô có độ bám dính tốt.
2. Phim: Phủ một lớp phim khô chống ăn mòn lên bề mặt của đường dây cần tạo để bảo vệ tấm đồng.
3. Phơi sáng: Nguồn sáng của máy phơi sáng đi qua màng phim dòng (màng muối bạc hoặc tấm diazo) để chiếu xạ lên màng khô được bao phủ bởi lớp phủ đồng để tạo thành hoa văn.
4. Phát triển: Thuốc phát triển phản ứng với màng khô không trùng hợp với ánh sáng và hợp chất này được tách ra để lộ bề mặt đồng của lớp phủ đồng (lá đồng tiếp xúc ở vị trí tương tự này sẽ phản ứng với dung dịch ăn mòn tiếp theo để loại bỏ lá đồng ở vị trí đó), trong khi màng khô trùng hợp với ánh sáng không thể phản ứng với dung dịch thuốc phát triển và tiếp tục bảo vệ lá đồng (và phần này của lá đồng là đường cần thực hiện).
5. Khắc bên trong: Lá đồng lộ ra này bị loại bỏ do phản ứng dịch chuyển của dung dịch ăn mòn với lá đồng lộ ra ngoài (không cần thực hiện trên phần dây dẫn của bề mặt bo mạch) (tức là chất nền cách điện lộ ra ở vị trí này), trong khi màng khô được xử lý bằng ánh sáng không phản ứng với dung dịch khắc và tiếp tục bảo vệ lá đồng (là phần của lá đồng cần thực hiện để tạo đường dây hiệu suất kết nối điện).
6. Màng khô: Màng khô bảo vệ lá đồng được nung chảy với chất tẩy hóa học có tính kiềm để thoát ra khỏi màng khô bao phủ lá đồng cần thực hiện kết nối điện, trình bày lộ trình bảng trần bên trong cần thực hiện.
7. Kiểm tra AOI: thông qua dòng bảng trần bên trong được sản xuất và dữ liệu dòng kỹ thuật ban đầu của thiết kế CAM được chuyển vào thiết bị AOI để so sánh quét quang phổ chính xác, để phát hiện xem có khiếm khuyết về chất lượng như hở mạch, ngắn mạch, vết sưng đường, da đồng nhiều hay ít; và vá lỗi dòng trong phạm vi tiêu chuẩn có thể vá.
8. Đen/Nâu:
Bề mặt bên trong được làm nhám vi thể để tăng diện tích tiếp xúc bề mặt và tăng lực bám dính của tấm laminate đơn trong quá trình cán màng.
9. Cán màng:
Dưới nhiệt độ cao và áp suất cao, các lớp được liên kết thành tấm ván nhiều lớp.
9. Cán màng:
Dưới nhiệt độ cao và áp suất cao, các lớp được liên kết thành tấm ván nhiều lớp.
10. Diễn tập:
Tạo lỗ thông qua hoặc lỗ laser dựa trên chỉnh sửa và xử lý CAM của tệp chương trình khoan.
11. Độ xốp (kết tủa hóa học) PTH:
Tấm bàn chải phía trước ngâm đồng: loại bỏ các gờ lỗ và làm sạch bề mặt bảng.
Ngâm đồng: Kết tủa đồng hóa học của các lỗ và kim loại hóa các thành lỗ (được kết nối bởi các tính chất điện của các lớp tấm thực tế khác nhau).
12. Mạ nguyên tấm: lớp đồng của tường đục lỗ.
13. Chụp ảnh ánh sáng bên ngoài (quy trình phim dương bản):
Tấm cọ – > phim (phim khô) – > phơi sáng – > phát triển
14. Chuyển hoa văn (mạ hoa văn):
Tấm chổi – > tẩy dầu mỡ / vi khắc – > đồng mạ điện – > mạ chì thiếc / mạ vàng (quy trình tích cực) -> khắc (khử màng)
15. Khắc bên ngoài:
Loại bỏ phim-> khắc đường bên ngoài (kiềm)-> detinning-> Kiểm tra đường QC-> mặt nạ hàn (tấm bàn chải).
16. Mặt nạ hàn (cảm quang):
Tấm cọ-> in mặt nạ hàn-> xử lý sơ bộ-> phơi sáng-> phát triển-> xử lý nhiệt-> ký tự in lụa.
17. Nhân vật màn lụa
In ký tự-> xử lý không khí nóng-> xử lý bề mặt.
18. Xử lý bề mặt :
Cân bằng khí nóng, IMMERSION GOLD, OSP , IMMERSION SILVER, chì-HASL, không chì-HASL
19. Cơ khí tạo hình :
Định tuyến CNC
máy định tuyến CNC
Cú đấm đăng ký tự động
20. Thử nghiệm PCB:
bài kiểm tra điện tử
Bay thử nghiệm tàu thăm dò FPT
Hệ thống kiểm tra kiểm soát trở kháng
phân tích kính hiển vi
kiểm tra khả năng hàn
21.FQC
Làm thế nào để bạn lắp ráp một bảng mạch in?
Quy trình sản xuất PCBA có thể được chia thành nhiều quy trình lớn
(1) Sản xuất PCB
(2) Sau khi hoàn thành PCB, tệp Gerber được tạo, bao gồm lớp ký tự, lớp đường kẻ, lớp cơ khí, v.v.
(3) Gửi tệp Gerber cho nhà sản xuất bo mạch để xử lý bảng mạch.
(4) Sắp xếp BOM của các linh kiện cần thiết cho bo mạch PCB.
(5) Sắp xếp danh sách mua linh kiện và nộp cho bộ phận thu mua để mua linh kiện.
(6) Xử lý bản vá SMT: khuấy dán hàn → in dán hàn → SPI → vị trí → hàn nóng chảy lại → AOI → làm lại.
(7) Xử lý plug-in DIP: plug-in → hàn sóng → cắt chân → xử lý sau hàn → rửa tấm → kiểm tra chất lượng.
(8) Kiểm tra PCBA
(9) Lắp ráp thành phẩm
Phần kết luận
Được thành lập vào năm 2005, sau hơn 20 năm đổi mới và phát triển, tập đoàn IBE hiện có cơ sở sản xuất và trung tâm R&D tại trụ sở Thâm Quyến, cơ sở sản xuất EMS&OEM/ODM tại Việt Nam và cơ sở sản xuất tại Fremont EMS, Hoa Kỳ. Tổng diện tích hơn 60.000 mét vuông, với phòng thí nghiệm EVT/DVT/PVT và trung tâm kiểm tra EMC, xưởng SMT tiêu chuẩn cao, dây chuyền sản xuất DIP và dây chuyền lắp ráp hoàn thiện. Với sức mạnh sản xuất mạnh mẽ, các sản phẩm được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm công nghệ laser, thiết bị làm đẹp y tế, điện tử ô tô, điều khiển công nghiệp, năng lượng mới, thể thao và giải trí, v.v.
Được chứng nhận bởi ISO 9001, ISO 14001, UL, IATF16949, ISO 13485, v.v.
Trước những thay đổi nhanh chóng của thị trường, nhằm rút ngắn chu kỳ giao nhận hàng hóa của khách hàng một cách hiệu quả, IBE Group đã tăng cường đầu tư trang thiết bị hiện đại, 16 máy in hàn tự động, 36 máy SMT tốc độ cao, 12 máy SMT tốc độ trung bình và cao, 12 máy SPI trực tuyến, 12 máy AOI cùng hàng loạt thiết bị tự động hóa hàng đầu quốc tế. Công suất SMT lên tới 50 triệu chip/ngày, công suất plug-in lên tới 2 triệu chiếc/ngày và năng lực lắp ráp lên tới 6 triệu bộ/tháng. Chúng tôi có thể gắn các thành phần bao gồm 0201 và 01005, cũng như các chip QFP, BGA, OPO có độ chính xác cực cao với khoảng cách 0,3mm. Ngoài ra, chúng tôi có xưởng lắp ráp hiện đại với 6 dây chuyền lắp ráp hoàn chỉnh và 2 dây chuyền đóng gói, có thể cung cấp cho khách hàng các sản phẩm lắp ráp hoàn chỉnh phục vụ cho quân sự, y tế, hàng không vũ trụ và các ngành công nghiệp khác. Với chu kỳ giao hàng nhanh và sản phẩm chất lượng cao, IBE đã thiết lập mối quan hệ hợp tác tốt đẹp với hàng trăm công ty nổi tiếng trên thế giới như Bushnell, VARTA, Valeo, ABB, Grammer, v.v., phạm vi dịch vụ của chúng tôi bao phủ khắp thế giới.
