Pcb Bảng mạch pcb hoặc in là gì. sử dụng, làm thế nào nó được thực hiện

Bạn đã bao giờ nghe thuật ngữ PCB, hoặc Bảng mạch tích hợp chưa? Nếu bạn không biết nó là gì, chúng tôi sẽ giải thích cho bạn trong bài viết này. Khi bạn đọc bài viết này, bạn được bao quanh bởi PCB; bạn có một số trên PC, màn hình, chuột và cả trên điện thoại di động. Mọi yếu tố điện tử đều được chế tạo bằng PCB, hoặc ít nhất là "các cơ quan nội tạng" của nó.

Chỉ số nội dung

Việc sử dụng PCB là một bước tiến lớn trong sự phát triển của các thiết bị điện tử, vì nó cung cấp một phương pháp sáng tạo để kết nối các yếu tố mà không cần sử dụng cáp điện. Thế giới ngày nay sẽ không giống như vậy nếu không có phát minh ra PCB, vì vậy hãy xem chúng là gì và chúng được tạo ra như thế nào

PCB là gì

PCB là từ viết tắt của Bảng mạch in, nhưng chúng tôi sử dụng từ viết tắt bằng tiếng Anh (Bảng mạch in) để không nhầm lẫn nó với các khe cắm PCI của PC.

Vâng, PCB về cơ bản là một hỗ trợ vật lý trong đó các thành phần điện và điện tử được cài đặt và kết nối với nhau. Những thành phần này có thể là, chip, tụ điện, điốt, điện trở, đầu nối, v.v. Nếu bạn nhìn vào một máy tính bên trong, bạn sẽ thấy rằng có nhiều bảng phẳng với rất nhiều thành phần được dán vào nó, đó là một bo mạch chủ và nó được tạo thành từ PCB và các thành phần mà chúng ta đã đề cập

Để kết nối từng phần tử trên PCB, chúng tôi sử dụng một loạt các rãnh dẫn bằng đồng cực mỏng tạo ra đường ray, dây dẫn, như thể đó là một dây cáp. Trong các mạch đơn giản nhất, chúng ta chỉ có các rãnh dẫn ở một hoặc cả hai mặt của PCB, nhưng trong các mạch hoàn chỉnh hơn, chúng ta có các rãnh điện và thậm chí các thành phần được xếp chồng lên nhau trong nhiều lớp.

Hỗ trợ chính cho các rãnh và các thành phần này là sự kết hợp của sợi thủy tinh được gia cố bằng vật liệu gốm, nhựa, nhựa và các yếu tố không dẫn điện khác. Mặc dù các thành phần như celluloid và vết sơn dẫn điện hiện đang được sử dụng để sản xuất PCB linh hoạt.

Bảng mạch tích hợp đầu tiên được chế tạo vào năm 1936 bởi kỹ sư Paul Eisler để sử dụng cho đài phát thanh. Từ đó, các quy trình được tự động hóa cho sản xuất quy mô lớn, đầu tiên là radio, và sau đó là với tất cả các loại linh kiện.

Bên trong PCB là gì?

Mạch in được tạo thành từ một loạt các lớp dẫn điện, ít nhất là phức tạp nhất. Mỗi lớp dẫn điện này được ngăn cách bởi một vật liệu cách điện gọi là chất nền. Các lỗ được gọi là vias được sử dụng để kết nối các rãnh nhiều lớp , có thể đi hoàn toàn qua PCB hoặc chỉ đi đến một độ sâu nhất định.

Chất nền có thể có thành phần khác nhau, nhưng luôn luôn là vật liệu không dẫn điện sao cho mỗi rãnh điện mang tín hiệu và điện áp riêng. Được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay được gọi là Pértinax, về cơ bản là một loại giấy được phủ nhựa, rất dễ xử lý và để máy. Nhưng trong các thiết bị hiệu suất cao, một hợp chất gọi là FR-4 được sử dụng, đó là vật liệu sợi thủy tinh phủ nhựa chống cháy.

Về phần mình, các thành phần điện tử sẽ hầu như luôn đi vào khu vực bên ngoài của PCB và được lắp đặt ở cả hai bên, để tận dụng tối đa lợi thế của chúng. Trước khi tạo các rãnh điện, các lớp khác nhau của PCB chỉ được hình thành bởi chất nền và một số tấm đồng rất mỏng hoặc vật liệu dẫn điện khác, và nó sẽ thông qua một máy tương tự như một máy in mà chúng sẽ được tạo ra và thông qua một quy trình khá dài và phức tạp.

Quá trình tạo PCB

Chúng ta đã biết bảng mạch tích hợp được làm từ gì, nhưng sẽ rất thú vị khi biết chúng được làm như thế nào. Hơn thế nữa, chúng ta có thể tự tạo ra một mạch tích hợp cơ bản bằng cách mua một trong những bảng này, nhưng tất nhiên quy trình sẽ hoàn toàn khác với những gì thực sự được sử dụng.

Thiết kế PCB sử dụng phần mềm

Tất cả bắt đầu với việc thiết kế PCB, theo dõi các rãnh điện cần thiết để kết nối các thành phần, cũng như liệt kê có bao nhiêu lớp sẽ cần thiết để có thể tạo ra tất cả các kết nối cần thiết cho các thành phần.

Quá trình này được thực hiện bằng phần mềm máy tính CAM như TinyCAD hoặc DesignSpark PCB, được sử dụng rộng rãi trong sự nghiệp kỹ thuật. Không chỉ các rãnh điện được thiết kế, mà các nhãn khác nhau cũng được tạo để liệt kê các thành phần được cài đặt và xác định từng đầu nối.

Tất cả các bước cần thiết trong quy trình phát triển sẽ được ghi lại để nhà sản xuất biết chính xác phải làm gì khi dự án được chuyển đến bạn.

Silkscreen và bố trí hình ảnh

Sau khi được thiết kế, bây giờ chúng tôi chuyển dự án trực tiếp cho nhà sản xuất và đó sẽ là nơi bắt đầu tạo vật lý của PCB. Quá trình sau đây được gọi là theo dõi ảnh, theo đó, một máy laser giống như máy in (photoplotter) theo dõi biểu đồ với mặt nạ kết nối của các thành phần điện tử.

Đối với điều này, một tấm kim loại dẫn điện mỏng khoảng 7 nghìn inch được sử dụng. Những mặt nạ này sau đó sẽ phục vụ để xác định nơi các thành phần điện tử được dán. Trong các quy trình nâng cao hơn, quy trình này được thực hiện trực tiếp trên PCB bằng máy in khắc mặt nạ kết nối với kim loại này.

In lớp bên trong

Điều tiếp theo được thực hiện là in trên PCB của các rãnh điện bên trong khác nhau, với một hợp chất đặc biệt. Điều này liên quan đến bức tranh của Cameron, một âm bản của các rãnh điện trên tấm để tạo ra một mô hình dẫn điện với vật liệu màng nhạy sáng hoặc khô. Vâng, bộ phim đã được tạo ra này được tiếp xúc với ánh sáng laser hoặc tia cực tím để loại bỏ các vật liệu dư thừa và do đó tạo ra một tiêu cực của mạch cuối cùng.

Quá trình này được thực hiện nếu PCB có các lớp bên trong với các rãnh dẫn. Hơn nữa, quá trình này sau đó sẽ được lặp lại trên các lớp bên ngoài của PCB để tạo ra các rãnh đồng cuối cùng và theo thiết kế mạch.

Kiểm tra và xác minh (AOI)

Khi các lớp khác nhau của các rãnh dẫn đã được tạo ra, một máy sẽ kiểm tra xem tất cả chúng có chính xác và hoạt động tốt không. Điều này được thực hiện tự động bằng cách so sánh thiết kế ban đầu với bản in vật lý, để tìm kiếm quần short hoặc các bản nhạc bị hỏng.

Rust và màng

Mỗi tờ được in với các rãnh dẫn đều trải qua quá trình xử lý oxit để cải thiện khả năng và độ bền của các rãnh đồng của mỗi lớp.

Nhờ quy trình, việc phân tách các lớp dẫn điện khác nhau và theo dõi trên PCB đặc biệt nhạy cảm hoặc với một số lượng lớn các thành phần như các máy tính sẽ tránh được.

Điều tiếp theo cần làm là xây dựng PCB cuối cùng. Để thực hiện điều này, mỗi lớp mạch sẽ được nối bằng các tấm sợi thủy tinh với nhựa epoxy, Pértinax hoặc bất kỳ phương pháp nào khác được sử dụng. Tất cả điều này sẽ được dán hoàn hảo bằng máy ép thủy lực và đây là cách chúng tôi sẽ có được bảng mạch tích hợp.

Khoan lỗ

Trong tất cả các trường hợp, chúng ta sẽ cần tạo ra một loạt các lỗ hổng cho PCB bằng cách khoan để có thể tham gia các lớp và rãnh khác nhau. Chúng tôi cũng sẽ cần đục lỗ hoàn chỉnh để có thể giữ các yếu tố điện tử hoặc các đầu nối hoặc khe cắm mở rộng khác nhau.

Quá trình khoan phải cực kỳ chính xác, để bảo toàn tính toàn vẹn của PCB, vì vậy đầu cacbua vonfram được sử dụng cho vật liệu cứng nhất tồn tại.

Lỗ kim loại

Để các lỗ này thiết lập giao tiếp với các rãnh bên trong khác nhau, một quy trình mạ với màng đồng mỏng sẽ là cần thiết để cung cấp độ dẫn cần thiết. Những veneers này sẽ nằm trong khoảng từ 40 đến 60 triệu inch.

PCB hiện đã sẵn sàng để theo dõi các dấu vết đồng trên các mặt bên ngoài của nó.

Phim theo dõi ngoài trời và mạ điện

Bây giờ chúng ta sẽ tạo các rãnh dẫn bên ngoài, và để làm điều này, chúng ta sẽ làm theo quy trình tương tự như để tạo các rãnh bên trong. Đầu tiên chúng ta tạo màng khô làm âm bản của mạch cuối cùng. Sau đó, bằng cách sử dụng tia laser, các không gian nơi đồng sẽ được lắng đọng được tạo ra để tạo ra các rãnh dẫn điện.

Và sau đó PCB sẽ trải qua quá trình mạ điện, bao gồm dán đồng vào các khu vực không có lá khô và do đó hình thành các rãnh điện của PCB. PCB được đặt trong bể đồng và sẽ được liên kết điện hóa với các mẫu dẫn điện để tạo ra các rãnh nhỏ 0, 001 inch.

Sau đó, một lớp thiếc khác sẽ được thêm vào bên trên đồng để bảo vệ cuộc tấn công hóa học này khi chúng ta đi đến quy trình SES hoặc " dải-etch-dải"

Dải etch dải

Đây là bước áp chót, đồng thừa sẽ được loại bỏ khỏi PCB, phần thừa sẽ là thứ mà chúng ta chưa nhúng vào thiếc. Theo cách này, chỉ có đồng được bảo vệ bằng thiếc sẽ vẫn còn.

Sau đó, chúng ta cũng phải loại bỏ thiếc thông qua xử lý hóa học để cuối cùng chỉ còn lại các rãnh đồng cuối cùng sẽ là những thứ sẽ kết nối các thành phần và vận chuyển điện.

Bây giờ một quy trình AOI khác sẽ xác minh rằng mọi thứ đều chính xác để cuối cùng ghi lại mặt nạ và huyền thoại.

Mặt nạ hàn và huyền thoại

Cuối cùng, một mặt nạ hàn sẽ được áp dụng cho bảng mạch điện tử để sau này có thể hàn các thành phần vào đường ray một cách chính xác và đúng nơi chúng nên đi.

Sau đó, chú thích ghép cũng được in, thông tin mà nhà thiết kế muốn cung cấp trên PCB, chẳng hạn như tên của các đầu nối, mã phần tử, v.v. Ngoài ra, thiết kế cuối cùng của PCB cũng sẽ được tạo ra với màu sắc mà nhà sản xuất muốn cung cấp cho nó, như chúng ta thấy trong các bo mạch chủ chơi game, v.v.

Hàn thành phần và thử nghiệm cuối cùng

PCB đã sẵn sàng và chỉ các thành phần sẽ được thêm vào bằng các cánh tay robot có độ chính xác cao và các khe tương ứng. Bằng cách này, bo mạch đã sẵn sàng để được kiểm tra bằng điện và kiểm tra xem nó có hoạt động chính xác không.

Chúng tôi cũng sẽ thêm mặt nạ kết nối để hàn các yếu tố này một cách chính xác.

Kết luận và lời cuối cùng

Vâng, đây là tất cả về PCB là gì và chúng được sản xuất như thế nào. Như bạn có thể thấy quá trình này khá phức tạp và đòi hỏi nhiều bước, chúng ta phải nhớ rằng độ chính xác phải tối đa để sau này nó hoạt động như mong đợi.

PCB đang trở nên phức tạp hơn, với các rãnh mỏng hơn và dày hơn, để có thể chứa một số lượng lớn các thành phần trong không gian rất nhỏ.

Chúng tôi cũng khuyên bạn nên truy cập hướng dẫn của chúng tôi về các bo mạch chủ tốt nhất trên thị trường

Và bạn cũng sẽ thấy những hướng dẫn này thú vị:

Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hoặc muốn điều chỉnh, hãy viết cho chúng tôi trong các ý kiến. Chúng tôi hy vọng thông tin là thú vị.