Mô hình bảng mạch in (PCB) là một cơ sở vật lý hoặc một nền tảng mà các linh kiện điện tử có thể được hàn. Các dấu vết đồng kết nối các thành phần này với nhau, cho phép bảng mạch in (PCB) thực hiện các chức năng của nó theo cách được thiết kế.

Bảng mạch in là cốt lõi của thiết bị điện tử. Nó có thể có hình dạng và kích thước bất kỳ, tùy thuộc vào ứng dụng của thiết bị điện tử. Vật liệu nền / chất nền phổ biến nhất cho PCB là FR-4. PCB dựa trên FR-4 thường được tìm thấy trong nhiều thiết bị điện tử và việc sản xuất chúng cũng phổ biến. So với PCB nhiều lớp, PCB một mặt và hai mặt dễ sản xuất hơn.

FR-4 PCB được làm bằng sợi thủy tinh và nhựa epoxy kết hợp với lớp phủ đồng nhiều lớp. Một số ví dụ chính về PCB nhiều lớp phức tạp (lên đến 12 lớp) là card đồ họa máy tính, bo mạch chủ, bo mạch vi xử lý, FPGA, CPLD, ổ cứng, RF LNA, nguồn cấp ăng ten truyền thông vệ tinh, nguồn cấp nguồn chuyển đổi chế độ, điện thoại Android, v.v … Có nhiều ví dụ sử dụng PCB một lớp và hai lớp đơn giản, chẳng hạn như TV CRT, máy hiện sóng tương tự, máy tính cầm tay, chuột máy tính và mạch radio FM.

Ứng dụng của PCB:

1. Thiết bị y tế:

Sự tiến bộ của khoa học y tế ngày nay hoàn toàn là do sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp điện tử. Hầu hết các thiết bị y tế như máy đo pH, cảm biến nhịp tim, đo nhiệt độ, máy ECG / EEG, máy MRI, X-quang, CT scan, máy huyết áp, thiết bị đo mức đường huyết, lồng ấp, thiết bị vi sinh và nhiều thiết bị khác. một PCB điện tử riêng biệt dựa trên. Các PCB này thường đậm đặc và có dạng nhỏ. Mật độ dày đặc có nghĩa là các thành phần SMT nhỏ hơn được đặt trong một PCB có kích thước nhỏ hơn. Các thiết bị y tế này được làm nhỏ hơn, dễ mang theo, trọng lượng nhẹ và dễ vận hành.

2. Thiết bị công nghiệp.

PCB cũng được sử dụng rộng rãi trong các cơ sở sản xuất, nhà máy và các nhà máy lụp xụp. Các ngành công nghiệp này có máy móc và thiết bị công suất cao được điều khiển bởi các mạch hoạt động ở công suất lớn và yêu cầu dòng điện cao. Vì lý do này, một lớp đồng dày được dát mỏng trên PCB, khác với các PCB điện tử phức tạp, có thể tạo ra dòng điện cao tới 100 ampe. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng như hàn hồ quang, bộ truyền động động cơ servo lớn, bộ sạc pin axit-chì, công nghiệp quân sự và máy dệt vải bông quần áo.

3. độ chiếu sáng.

Về chiếu sáng, thế giới đang đi theo hướng các giải pháp tiết kiệm năng lượng. Những bóng đèn halogen này hiếm khi được tìm thấy, nhưng bây giờ chúng ta thấy xung quanh là đèn LED và đèn LED cường độ cao. Những đèn LED nhỏ này cung cấp ánh sáng có độ sáng cao và được gắn trên PCB dựa trên nền nhôm. Nhôm có tính chất hấp thụ nhiệt và tản nhiệt ra ngoài không khí. Do đó, do công suất cao, các PCB nhôm này thường được sử dụng trong các mạch đèn LED cho các mạch LED công suất trung bình và cao.

4. Các ngành công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ.

Một ứng dụng khác của PCB là các ngành công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ. Yếu tố phổ biến ở đây là âm vang được tạo ra bởi chuyển động của máy bay hoặc ô tô. Do đó, để đáp ứng các rung động lực cao này, PCB trở nên mềm dẻo. Do đó, một loại PCB được gọi là Flex PCB được sử dụng. PCB linh hoạt có thể chịu được độ rung cao và trọng lượng nhẹ, có thể làm giảm tổng trọng lượng của tàu vũ trụ. Các PCB linh hoạt này cũng có thể được điều chỉnh trong không gian hẹp, đây cũng là một lợi thế lớn. Các PCB linh hoạt này được sử dụng làm đầu nối, giao diện và có thể được lắp ráp trong một không gian nhỏ gọn, chẳng hạn như phía sau bảng điều khiển, bên dưới bảng điều khiển, v.v. Một sự kết hợp giữa PCB cứng và linh hoạt cũng được sử dụng.

Loại PCB:

Bảng mạch in (PCB) được chia thành 8 loại. họ đang

PCB một mặt:

Các thành phần của PCB một mặt chỉ được gắn trên một mặt, và mặt còn lại được sử dụng cho dây đồng. Một lớp mỏng của lá đồng được áp dụng cho một mặt của đế RF-4, sau đó một mặt nạ hàn được áp dụng để cung cấp cách điện. Cuối cùng, in lụa được sử dụng để cung cấp thông tin đánh dấu cho các thành phần như C1 và R1 trên PCB. Các PCB một lớp này rất dễ thiết kế và sản xuất trên quy mô lớn, nhu cầu thị trường lớn và mua chúng cũng rất rẻ. Được sử dụng rất phổ biến trong các sản phẩm gia dụng, chẳng hạn như máy ép trái cây / máy xay sinh tố, quạt sạc, máy tính, bộ sạc pin nhỏ, đồ chơi, điều khiển từ xa của TV, v.v.

PCB hai lớp:

PCB hai mặt là PCB có các lớp đồng được áp dụng trên cả hai mặt của bảng. Các lỗ khoan, và các thành phần THT có dây dẫn được lắp vào các lỗ này. Các lỗ này kết nối một phần bên này với phần bên kia thông qua các rãnh đồng. Các dây dẫn thành phần đi qua các lỗ, các dây dẫn thừa được cắt bởi máy cắt, và các dây dẫn được hàn vào các lỗ. Tất cả điều này được thực hiện thủ công. Ngoài ra còn có các thành phần SMT và các thành phần THT của PCB 2 lớp. Các thành phần SMT không cần lỗ, nhưng các miếng đệm được tạo trên PCB và các thành phần SMT được cố định trên PCB bằng cách hàn nóng chảy lại. Các thành phần SMT chiếm rất ít không gian trên PCB, do đó, nhiều không gian trống hơn có thể được sử dụng trên bảng mạch để đạt được nhiều chức năng hơn. PCB hai mặt được sử dụng cho nguồn điện, bộ khuếch đại, trình điều khiển động cơ DC, mạch thiết bị, v.v.

PCB đa lớp:

Nhiều lớp PCB được làm bằng nhiều lớp PCB 2 lớp, được kẹp giữa các lớp cách điện điện môi để đảm bảo bo mạch và các linh kiện không bị hư hỏng do quá nhiệt. PCB nhiều lớp có nhiều kích thước và nhiều lớp khác nhau, từ PCB 4 lớp đến PCB 12 lớp. Càng nhiều lớp, mạch càng phức tạp và thiết kế bố trí PCB càng phức tạp.

PCB nhiều lớp thường có mặt đất độc lập, mặt phẳng công suất, mặt phẳng tín hiệu tốc độ cao, cân nhắc tính toàn vẹn của tín hiệu và quản lý nhiệt. Các ứng dụng phổ biến là yêu cầu quân sự, điện tử hàng không và vũ trụ, thông tin liên lạc vệ tinh, điện tử dẫn đường, theo dõi GPS, radar, xử lý tín hiệu kỹ thuật số và xử lý hình ảnh.

PCB cứng nhắc:

Tất cả các loại PCB được thảo luận ở trên đều thuộc loại PCB cứng. PCB cứng có chất nền rắn như FR-4, Rogers, nhựa phenolic và nhựa epoxy. Những tấm này sẽ không bị uốn cong và xoắn, nhưng có thể duy trì hình dạng của chúng trong nhiều năm, lên đến 10 hoặc 20 năm. Đây là lý do tại sao nhiều thiết bị điện tử có tuổi thọ cao bởi sự cứng cáp, mạnh mẽ và cứng cáp của PCBs. PCB của máy tính và máy tính xách tay rất cứng. Nhiều TV, TV LCD và TV LED thường được sử dụng trong gia đình được làm bằng PCBs cứng. Tất cả các ứng dụng PCB một mặt, hai mặt và nhiều lớp ở trên cũng có thể áp dụng cho PCB cứng.

Flex PCB:

PCB dẻo hay PCB linh hoạt không cứng nhắc, nhưng nó mềm dẻo và có thể uốn cong dễ dàng. Chúng có tính đàn hồi, khả năng chịu nhiệt cao và đặc tính điện tuyệt vời. Vật liệu nền của Flex PCB phụ thuộc vào hiệu suất và chi phí. Vật liệu nền phổ biến cho Flex PCB là màng polyamit (PI), màng polyester (PET), PEN và PTFE.

Chi phí sản xuất của Flex PCB không chỉ là PCB cứng nhắc. Chúng có thể được gấp lại hoặc quấn quanh các góc. So với PCB cứng tương ứng, chúng chiếm ít không gian hơn. Chúng có trọng lượng nhẹ nhưng độ bền xé rất thấp.

PCB cứng nhắc-linh hoạt:

Sự kết hợp giữa PCBs cứng và linh hoạt là rất quan trọng trong nhiều ứng dụng hạn chế về không gian và trọng lượng. Ví dụ, trong một chiếc máy ảnh, mạch điện rất phức tạp, nhưng sự kết hợp giữa PCB cứng và linh hoạt sẽ làm giảm số lượng bộ phận và giảm kích thước PCB. Hệ thống dây của hai PCB cũng có thể được kết hợp trên một PCB duy nhất. Các ứng dụng phổ biến là máy ảnh kỹ thuật số, điện thoại di động, ô tô, máy tính xách tay và những thiết bị có bộ phận chuyển động

PCB tốc độ cao:

PCB tốc độ cao hoặc tần số cao là PCB được sử dụng cho các ứng dụng liên quan đến giao tiếp tín hiệu với tần số cao hơn 1 GHz. Trong trường hợp này, các vấn đề về tính toàn vẹn của tín hiệu xuất hiện. Vật liệu của chất nền PCB tần số cao cần được lựa chọn cẩn thận để đáp ứng các yêu cầu thiết kế.

Vật liệu thường được sử dụng là polyphenylene (PPO) và polytetrafluoroethylene. Nó có hằng số điện môi ổn định và tổn thất điện môi nhỏ. Chúng có khả năng hút nước thấp nhưng giá thành cao.

Nhiều vật liệu điện môi khác có hằng số điện môi thay đổi, dẫn đến thay đổi trở kháng, có thể làm sai lệch sóng hài và mất tín hiệu kỹ thuật số và mất tính toàn vẹn của tín hiệu

PCB nhôm:

Vật liệu nền PCB làm từ nhôm có đặc tính tản nhiệt hiệu quả. Do khả năng chịu nhiệt thấp, việc làm mát PCB làm bằng nhôm hiệu quả hơn PCB dựa trên đồng tương ứng của nó. Nó tỏa nhiệt trong không khí và trong khu vực tiếp giáp nhiệt của bảng mạch PCB.

Nhiều mạch đèn LED, đèn LED có độ sáng cao được làm bằng PCB bồi nhôm.

Nhôm là kim loại giàu và giá khai thác thấp, do đó giá thành của PCB cũng rất thấp. Nhôm có thể tái chế và không độc hại nên rất thân thiện với môi trường. Nhôm cứng và bền nên giảm thiệt hại trong quá trình sản xuất, vận chuyển và lắp ráp

Tất cả các tính năng này làm cho PCB làm từ nhôm hữu ích cho các ứng dụng dòng điện cao như bộ điều khiển động cơ, bộ sạc pin hạng nặng và đèn LED có độ sáng cao.

Tóm lại là:

Trong những năm gần đây, PCB đã phát triển từ các phiên bản một lớp đơn giản sang các hệ thống phức tạp hơn, chẳng hạn như PCB Teflon tần số cao.

PCB hiện nay bao gồm hầu hết các lĩnh vực công nghệ hiện đại và khoa học phát triển. Vi sinh, vi điện tử, công nghệ nano, công nghiệp hàng không vũ trụ, quân sự, điện tử hàng không, robot, trí tuệ nhân tạo và các lĩnh vực khác đều dựa trên các dạng khối xây dựng bảng mạch in (PCB) khác nhau.