Mạch PCB là gì? Các loại mạch in và ứng dụng
1. Mạch PCB là gì?
Bảng mạch in có thể gọi bo mạch in, bảng mạch PCB là bảng mạch điện dùng phương pháp in. Chức năng để tạo hình các đường mạch điện và nối các linh kiện trên tấm nền cách điện.
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.
Mạch PCBA là gì?
PCBA cũng là loại bản mạch in khác so với PCB. Dù vậy loại bản mạch cũng khá phổ biến như PCB. PCBA viết tắt cho cụm từ Printed Circuit Board Assembly. Mạch này cũng chỉ là loại bản mạch in PCB đã hoàn thành, đã được gắn đầy đủ các linh kiện điện tử như điện trở, IC, tụ điện. Nhưng bản mạch PCB chỉ là mạch in chưa được lắp linh kiện.
PCBA cũng là loại bản mạch in khác so với PCB. Dù vậy loại bản mạch cũng khá phổ biến như PCB. PCBA viết tắt cho cụm từ Printed Circuit Board Assembly. Mạch này cũng chỉ là loại bản mạch in PCB đã hoàn thành, đã được gắn đầy đủ các linh kiện điện tử như điện trở, IC, tụ điện. Nhưng bản mạch PCB chỉ là mạch in chưa được lắp linh kiện.
2. Các loại mạch in PCB
>>> Có một số loại PCB được sử dụng để làm mạch. Trong số các loại PCB này, tùy theo ứng dụng mà chọn loại PCB phù hợp.
• 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.
>>> Có một số loại PCB được sử dụng để làm mạch. Trong số các loại PCB này, tùy theo ứng dụng mà chọn loại PCB phù hợp.
• 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 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 đa 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 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 (flexible PCB)
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 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.
• PCB dẻo - cứng (flex-rigid PCB)
Là sự kết hợp của PCB dẻo và PCB cứng, gồm các lớp của PCB dẻo gắn với nhiều lớp của PCB cứng. Nó được sử dụng trong điện thoại di động, máy ảnh kỹ thuật số và ô tô…
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.
• PCB dẻo - cứng (flex-rigid PCB)
Là sự kết hợp của PCB dẻo và PCB cứng, gồm các lớp của PCB dẻo gắn với nhiều lớp của PCB cứng. Nó được sử dụng trong điện thoại di động, máy ảnh kỹ thuật số và ô tô…
>>> Phân loại PCB theo hệ thống lắp ghép (mouting system) có PCB xuyên lỗ (through-hole PCB) và PCB gắn bề mặt (surface-mounted PCB)
• PCB xuyên lỗ
Trong loại PCB này, chúng ta phải tạo lỗ bằng cách khoan trên PCB. Trong các lỗ này, các dây dẫn của các linh kiện được gắn và hàn vào các miếng đệm nằm ở phía đối diện của PCB. Công nghệ này rất hữu ích vì nó hỗ trợ cơ học nhiều hơn cho các linh kiện điện tử và là công nghệ đáng tin cậy để gắn các linh kiện, nhưng việc khoan trong PCB làm cho chi phí tăng lên. Với PCB một lớp, công nghệ lắp đặt này rất dễ thực hiện, nhưng với loại PCB 2 lớp và nhiều lớp thì khó hơn.
• PCB xuyên lỗ
Trong loại PCB này, chúng ta phải tạo lỗ bằng cách khoan trên PCB. Trong các lỗ này, các dây dẫn của các linh kiện được gắn và hàn vào các miếng đệm nằm ở phía đối diện của PCB. Công nghệ này rất hữu ích vì nó hỗ trợ cơ học nhiều hơn cho các linh kiện điện tử và là công nghệ đáng tin cậy để gắn các linh kiện, nhưng việc khoan trong PCB làm cho chi phí tăng lên. Với PCB một lớp, công nghệ lắp đặt này rất dễ thực hiện, nhưng với loại PCB 2 lớp và nhiều lớp thì khó hơn.
• PCB gắn bề mặt
Trong loại PCB này, các linh kiện có kích thước nhỏ vì chân của nó rất bé hoặc không cần chân để lắp trên bảng. Các linh kiện SMD được gắn trực tiếp lên bề mặt của bảng và không yêu cầu phải tạo lỗ trên bo mạch.
Trong loại PCB này, các linh kiện có kích thước nhỏ vì chân của nó rất bé hoặc không cần chân để lắp trên bảng. Các linh kiện SMD được gắn trực tiếp lên bề mặt của bảng và không yêu cầu phải tạo lỗ trên bo mạch.
3. Ứng dụng của bảng mạch in
Bản mạch PCB hiện tại đang được ứng dụng trong hầu hết các thiết bị điện trong cuộc sống từ lớn đến nhỏ, như công nghiệp (ô tô, máy móc,…), thiết bị y tế, máy tính, TV, điện thoại di động,…
Một số lĩnh vực nổi bật:
• Y khoa
Điện tử y tế đã được hưởng lợi đáng kể từ sự ra đời của PCB. Các thiết bị điện tử trong máy tính, hệ thống hình ảnh, máy MRI và thiết bị bức xạ đều tiếp tục tiến bộ về công nghệ từ khả năng điện tử trong PCB.
Mỏng hơn và kích thước nhỏ hơn của PCB dẻo và cứng cho phép sản xuất các thiết bị y tế nhỏ gọn hơn và trọng lượng nhẹ, chẳng hạn như máy trợ thính, máy tạo nhịp, các thiết bị cấy ghép, và máy ảnh thực sự nhỏ. PCB cứng-dẻo là một giải pháp đặc biệt khi tìm cách giảm kích thước của các thiết bị y tế phức tạp. Vì chúng loại bỏ sự chiếm không gian của dây cáp và đầu nối.
Bản mạch PCB hiện tại đang được ứng dụng trong hầu hết các thiết bị điện trong cuộc sống từ lớn đến nhỏ, như công nghiệp (ô tô, máy móc,…), thiết bị y tế, máy tính, TV, điện thoại di động,…
Một số lĩnh vực nổi bật:
• Y khoa
Điện tử y tế đã được hưởng lợi đáng kể từ sự ra đời của PCB. Các thiết bị điện tử trong máy tính, hệ thống hình ảnh, máy MRI và thiết bị bức xạ đều tiếp tục tiến bộ về công nghệ từ khả năng điện tử trong PCB.
Mỏng hơn và kích thước nhỏ hơn của PCB dẻo và cứng cho phép sản xuất các thiết bị y tế nhỏ gọn hơn và trọng lượng nhẹ, chẳng hạn như máy trợ thính, máy tạo nhịp, các thiết bị cấy ghép, và máy ảnh thực sự nhỏ. PCB cứng-dẻo là một giải pháp đặc biệt khi tìm cách giảm kích thước của các thiết bị y tế phức tạp. Vì chúng loại bỏ sự chiếm không gian của dây cáp và đầu nối.
• Không gian vũ trụ
PCB cứng, cứng-dẻo được sử dụng phổ biến trong ngành hàng không vũ trụ cho các bảng điều khiển thiết bị, bảng điều khiển, điều khiển chuyến bay, quản lý chuyến bay và hệ thống an toàn.
Ngày càng có nhiều tiến bộ trong công nghệ hàng không vũ trụ. PCB ngày càng phức tạp hơn để sử dụng trong máy bay, vệ tinh, máy bay do thám, và thiết bị điện tử hàng không vũ trụ khác.
Các mạch uốn dẻo và cứng mang lại độ bền đặc biệt và khả năng tồn tại trong sứ mệnh do loại bỏ được các đầu nối. Điều này làm cho chúng phù hợp để sử dụng trong các ứng dụng có độ rung cao, trong khi thiết kế nhỏ và nhẹ của chúng làm giảm trọng lượng thiết bị tổng thể. Đối với các ứng dụng mà độ tin cậy cần có độ chính xác, thì chúng là một giải pháp có độ tin cậy cao.
• Công nghiệp và thương mại
Việc sử dụng PCB trong thiết bị điện tử công nghiệp và thương mại đã cách mạng hóa mọi thứ từ sản xuất đến quản lý chuỗi cung ứng – tăng cường thông tin, tự động hóa và hiệu quả. Nói chung, chúng là một phương tiện đáng tin cậy để điều khiển các thiết bị trong các cơ sở tự động hóa, tăng cường sản xuất trong khi giảm chi phí lao động. PCB cứng-dẻo cho phép sản xuất các sản phẩm ngày càng nhỏ hơn và nhẹ hơn với chức năng lớn hơn và độ tin cậy cao hơn nhiều, chẳng hạn như máy bay không người lái, máy ảnh, thiết bị điện tử di động và máy tính.
PCB cứng, cứng-dẻo được sử dụng phổ biến trong ngành hàng không vũ trụ cho các bảng điều khiển thiết bị, bảng điều khiển, điều khiển chuyến bay, quản lý chuyến bay và hệ thống an toàn.
Ngày càng có nhiều tiến bộ trong công nghệ hàng không vũ trụ. PCB ngày càng phức tạp hơn để sử dụng trong máy bay, vệ tinh, máy bay do thám, và thiết bị điện tử hàng không vũ trụ khác.
Các mạch uốn dẻo và cứng mang lại độ bền đặc biệt và khả năng tồn tại trong sứ mệnh do loại bỏ được các đầu nối. Điều này làm cho chúng phù hợp để sử dụng trong các ứng dụng có độ rung cao, trong khi thiết kế nhỏ và nhẹ của chúng làm giảm trọng lượng thiết bị tổng thể. Đối với các ứng dụng mà độ tin cậy cần có độ chính xác, thì chúng là một giải pháp có độ tin cậy cao.
• Công nghiệp và thương mại
Việc sử dụng PCB trong thiết bị điện tử công nghiệp và thương mại đã cách mạng hóa mọi thứ từ sản xuất đến quản lý chuỗi cung ứng – tăng cường thông tin, tự động hóa và hiệu quả. Nói chung, chúng là một phương tiện đáng tin cậy để điều khiển các thiết bị trong các cơ sở tự động hóa, tăng cường sản xuất trong khi giảm chi phí lao động. PCB cứng-dẻo cho phép sản xuất các sản phẩm ngày càng nhỏ hơn và nhẹ hơn với chức năng lớn hơn và độ tin cậy cao hơn nhiều, chẳng hạn như máy bay không người lái, máy ảnh, thiết bị điện tử di động và máy tính.
