PCB Board là gì?

Bảng mạch PCB là mẹ của các sản phẩm điện tử. nó là một thành phần điện tử sử dụng phương pháp in điện tử để khắc lên bề mặt của lớp mạ đồng cách điện và không liên kết, để lại một mạng lưới các mạch nhỏ, để các thành phần điện tử khác nhau có thể tạo thành một kết nối mạch xác định trước và đạt được chức năng truyền dẫn chuyển tiếp giữa các thành phần điện tử . Hầu hết các thiết bị và sản phẩm điện tử đều cần được trang bị PCB Board, PCB Board được gọi là “mẹ của các sản phẩm điện tử”. Chất lượng của PCB Board không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy của các sản phẩm điện tử mà còn ảnh hưởng đến khả năng cạnh tranh chung của các sản phẩm hệ thống. Sự phát triển của nó đã có lịch sử hơn 100 năm. thiết kế của nó chủ yếu là thiết kế bố trí, ưu điểm chính của việc sử dụng bảng mạch PCB là giảm thiểu đáng kể các lỗi về hệ thống dây điện và lắp ráp, đồng thời nâng cao mức độ tự động hóa và lao động sản xuất.

Bảng mạch PCB còn được gọi là Bảng mạch in (PCB), là nhà cung cấp các kết nối điện cho các linh kiện điện tử.

Bảng mạch in thường được gọi là "PCB", cũng có nhiều dân tộc gọi là "PCB board". Vì bảng mạch in không phải là một sản phẩm đầu cuối nói chung, nên định nghĩa về tên gọi hơi khó hiểu. Ví dụ, bo mạch chủ cho máy tính cá nhân được gọi là mainboard, và không thể được gọi trực tiếp là bảng mạch. Mặc dù có bảng mạch trong bo mạch chủ, nhưng chúng không giống nhau, vì vậy khi đánh giá về ngành, cả hai có liên quan với nhau nhưng không thể nói là giống nhau. Một ví dụ khác: do có các thành phần mạch tích hợp gắn trên bảng mạch nên báo chí gọi nó là bảng IC, nhưng thực tế, nó không tương đương với bảng mạch in. Chúng tôi thường nói rằng bảng mạch in đề cập đến bảng mạch trần - tức là bảng mạch không có các thành phần bên trên.

Theo số lớp bảng mạch, nó có thể được chia thành bảng mạch một mặt, hai lớp, bốn lớp, sáu lớp và các bảng mạch nhiều lớp khác. Và tiếp tục phát triển theo hướng chính xác cao, mật độ cao, độ tin cậy cao. Việc liên tục thu nhỏ khối lượng, giảm chi phí và cải thiện hiệu suất đã giúp các bảng mạch in duy trì sức sống mạnh mẽ trong sự phát triển của các sản phẩm điện tử trong tương lai. Xu hướng phát triển trong tương lai của công nghệ sản xuất bo mạch PCB là phát triển theo hướng mật độ cao, độ chính xác cao, khẩu độ mịn, dây mảnh, bước nhỏ, độ tin cậy cao, nhiều lớp, truyền tốc độ cao, nhẹ và mỏng về hiệu suất.

Bảng mạch PCB

Theo sự phân bố của bảng mạch in.

Bảng mạch PCB một mặt

Bảng một lớp nằm trên nền cách nhiệt có độ dày từ 0,2-5 mm, chỉ có một bề mặt được phủ bằng lá đồng, và một mạch in được hình thành trên đế bằng cách in và khắc. Bảng điều khiển đơn rất dễ sản xuất và dễ lắp ráp. Nó phù hợp với các yêu cầu của mạch điện, chẳng hạn như radio, tivi, v.v. Nó không thích hợp cho những trường hợp yêu cầu mật độ lắp ráp cao hoặc các mạch phức tạp.

Bảng PCB hai mặt

Bảng hai mặt là các mạch in trên cả hai mặt của một tấm nền cách nhiệt có độ dày từ 0,2-5mm. Nó phù hợp cho các sản phẩm điện tử có yêu cầu chung, chẳng hạn như máy tính điện tử, dụng cụ điện tử và máy đo. Vì mật độ dây dẫn của mạch in hai mặt cao hơn của mạch in một mặt, nên khối lượng của thiết bị có thể giảm xuống.

Bảng mạch PCB nhiều lớp

Bảng in có nhiều hơn 3 lớp mạch in được in trên nền cách điện được gọi là bảng nhiều lớp. Nó là sự kết hợp của một số tấm đơn hoặc đôi mỏng và độ dày của nó thường là 1,2-2,5mm. Để dẫn ra mạch điện được kẹp giữa đế cách điện, các lỗ để gắn các linh kiện trên bảng mạch đa lớp cần phải được kim loại hóa, tức là người ta phủ một lớp kim loại lên bề mặt bên trong của các lỗ nhỏ để kết nối chúng với mạch in. kẹp giữa các đế cách điện.

Phân loại theo bản chất của chất nền

Bo mạch PCB cứng

Bảng mạch cứng PCB có độ bền cơ học nhất định và các bộ phận được lắp ráp với nó có trạng thái phẳng. Bảng in cứng được sử dụng trong các sản phẩm điện tử nói chung.

Bảng PCB linh hoạt

Bảng PCB linh hoạt được làm bằng nhựa mềm nhiều lớp hoặc các vật liệu cách điện mềm khác làm vật liệu cơ bản. Các chi tiết cấu tạo nên nó có thể uốn cong kéo giãn tùy theo yêu cầu lắp đặt trong quá trình sử dụng. Bảng in linh hoạt thường được sử dụng trong những dịp đặc biệt. Ví dụ, màn hình hiển thị của một số đồng hồ vạn năng kỹ thuật số có thể xoay được, và các bảng in linh hoạt thường được sử dụng bên trong; màn hình hiển thị, các nút của điện thoại di động, v.v.

Bo mạch PCB cứng nhắc

Sự ra đời và phát triển của FPC và PCB đã cho ra đời sản phẩm mới là bảng uốn và cứng. Do đó, bảng cứng-flex là bảng mạch linh hoạt và bảng mạch cứng. Sau quá trình ép và các quy trình khác, chúng được kết hợp theo các yêu cầu quy trình liên quan để tạo thành bảng mạch có đặc tính FPC và đặc tính PCB.

Bảng mạch PCB

Phân loại theo phạm vi ứng dụng

PCB có thể được chia thành PCB tần số thấp và PCB tần số cao. Tần số cao của thiết bị điện tử là xu hướng phát triển, đặc biệt là trong mạng không dây và truyền thông vệ tinh ngày nay, các sản phẩm thông tin đang hướng tới tốc độ cao và tần số cao, các sản phẩm truyền thông đang hướng tới tiêu chuẩn hóa thoại, video và dữ liệu của truyền dẫn không dây với dung lượng lớn dung lượng và tốc độ cao. Do đó, thế hệ sản phẩm mới cần có bảng mạch in tần số cao và đế lá có thể được tạo thành từ các vật liệu có tổn thất điện môi nhỏ và hằng số điện môi, chẳng hạn như polyurethane, polyethylene, polystyrene, vải thủy tinh polytetrafluoroethylene.

Phân loại theo sự đặc biệt của bảng in (bảng PCB)

Hiện nay, có một số loại bảng in đặc biệt, chẳng hạn như bảng in lõi kim loại, bảng mạch in gắn bề mặt và bảng in phim carbon.

Bảng mạch PCB lõi kim loại

Bảng PCB lõi kim loại là thay thế bảng vải thủy tinh epoxy bằng một tấm kim loại có cùng độ dày. Sau khi xử lý đặc biệt, các mạch dẫn ở cả hai mặt của bảng kim loại được kết nối với nhau và cách điện cao với phần kim loại. Ưu điểm của PCB lõi kim loại là tản nhiệt tốt và ổn định kích thước. Điều này là do các vật liệu từ tính như nhôm và sắt có tác dụng che chắn và có thể chống nhiễu lẫn nhau.

PCB gắn bề mặt

Bảng mạch in gắn kết bề mặt (SMB) là một loại PCB được phát triển để đáp ứng nhu cầu “nhẹ, mỏng, ngắn và nhỏ” của các sản phẩm điện tử, và với quy trình lắp đặt các thiết bị gắn bề mặt với mật độ chân cắm và chi phí thấp. Bảng mạch in có đặc điểm là khẩu độ nhỏ, độ rộng và khoảng cách dòng nhỏ, độ chính xác cao và yêu cầu chất nền cao.

Bảng in phim carbon

Ván in màng cacbon là loại ván in được in một lớp màng cacbon sau khi tạo mẫu dây dẫn trên lá đồng để tạo thành dây tiếp xúc hoặc dây nhảy (giá trị điện trở đáp ứng yêu cầu quy định). Nó được đặc trưng bởi quy trình sản xuất đơn giản, chi phí thấp, chu kỳ ngắn, chống mài mòn tốt và dẫn điện. Nó có thể nhận ra mật độ cao của các tấm đơn và sự thu nhỏ và trọng lượng nhẹ của sản phẩm. Nó phù hợp với TV, điện thoại, máy ghi hình và đàn organ điện tử.

Kiểm soát trở kháng của bảng PCB

Đối với các mạch kỹ thuật số tần số cao hoặc tương tự, điều quan trọng là đảm bảo tính toàn vẹn của tín hiệu truyền trên PCB. Trên thực tế, các tín hiệu cao hơn 100 MHz bị ảnh hưởng bởi trở kháng của dây dẫn chạy, điều này nếu không được xem xét thích hợp có thể dẫn đến các lỗi bất tiện và đặc biệt khó phân tích. May mắn thay, kiểm soát trở kháng cho phép các nhà thiết kế và sản xuất PCB quản lý hiện tượng này.

Trở kháng của bảng mạch PCB đề cập đến các thông số về điện trở và điện kháng, cản trở dòng điện xoay chiều. Trong quá trình sản xuất bảng mạch PCB, việc xử lý trở kháng là không thể thiếu. Lý do như sau:

1. Bảng mạch PCB (bảng dưới cùng) cần phải xem xét việc cắm phích cắm của các thành phần điện tử, sau khi xem xét plugin về độ dẫn điện và hiệu suất truyền tín hiệu và các yếu tố khác, vì vậy trở kháng càng thấp càng tốt, điện trở suất phải nhỏ hơn 1 & MES; 10-6 trên mỗi cm vuông.

2. Bảng mạch PCB trong quá trình sản xuất phải trải qua quá trình lắng đọng đồng, luyện điện (hoặc mạ không điện, hoặc thiếc phun nóng), quá trình hàn đầu nối và vật liệu được sử dụng trong các liên kết này phải đảm bảo điện trở suất thấp, để đảm bảo rằng trở kháng tổng thể của bảng mạch thấp, đáp ứng yêu cầu chất lượng sản phẩm và có thể hoạt động bình thường.

3. Mạ thiếc của bảng mạch PCB là vấn đề dễ gặp nhất trong quá trình sản xuất toàn bộ bảng mạch, và nó là mắt xích quan trọng ảnh hưởng đến trở kháng. Khiếm khuyết lớn nhất của lớp mạ thiếc không điện là dễ thay đổi màu sắc (dễ bị ôxy hóa hoặc hóa lỏng), khả năng hàn kém, dẫn đến bảng mạch khó hàn, trở kháng cao, dẫn điện kém, hoặc hiệu suất hoạt động của toàn bộ bảng mạch không ổn định.

4. Sẽ có tất cả các loại truyền tín hiệu trong dây dẫn của bảng mạch PCB. Khi tần số phải được tăng lên để cải thiện tốc độ truyền nếu bản thân bảng mạch PCB khác nhau do khắc, độ dày ngăn xếp, chiều rộng dây và các yếu tố khác, giá trị trở kháng sẽ thay đổi, tín hiệu sẽ bị méo và hiệu suất của Bảng mạch PCB sẽ được giảm bớt. Do đó, cần phải kiểm soát giá trị trở kháng trong một phạm vi nhất định.

Làm thế nào để thiết kế bảng PCB?

Khi thiết kế bảng mạch PCB, thường phải thực hiện nhiều bước phức tạp. Cho dù đó là những điều cơ bản về đồng và hàn vi xử lý, hay cố gắng đảm bảo rằng PCB cuối cùng cũng được in, hoặc gặp phải các vấn đề thiết kế cụ thể hơn, chẳng hạn như công nghệ xuyên lỗ hoặc tín hiệu thiết kế với lỗ xuyên, miếng đệm và bất kỳ số nào bố cục Đối với các vấn đề về tính toàn vẹn, bạn cần đảm bảo rằng bạn có phần mềm thiết kế chính xác. Vì vậy, bây giờ iPCB sẽ cho bạn biết cách thiết kế một bảng mạch PCB.

1. Tạo sơ đồ bảng mạch PCB

Cho dù bạn đang tạo một thiết kế từ một mẫu hay tạo một bảng PCB từ đầu, tốt nhất là nên bắt đầu với một sơ đồ PCB. Sơ đồ tương tự như bản thiết kế của thiết bị mới và điều quan trọng là phải hiểu những gì được hiển thị trong sơ đồ. So với việc thiết kế trực tiếp trên bảng mạch PCB, không chỉ kết nối mạch dễ dàng hơn để xác định và chỉnh sửa mà còn dễ dàng hơn nhiều để chuyển đổi sơ đồ PCB thành sơ đồ bảng mạch PCB. Đối với các thành phần, phần mềm thiết kế bảng mạch PCB có cơ sở dữ liệu thư viện linh kiện phong phú.

2. Tạo bố cục bảng PCB trống

Sau khi tạo sơ đồ PCB, bạn cần sử dụng công cụ chụp sơ đồ trong phần mềm thiết kế PCB để bắt đầu tạo bố cục PCB. Trước đó, bạn cần tạo một tài liệu PCB trống. Để tạo bảng PCB, cần tạo tệp PcbDoc. Điều này có thể được thực hiện dễ dàng từ menu chính của phần mềm thiết kế

Nếu hình dạng PCB, kích thước và lớp chồng của bảng PCB đã được xác định, bạn có thể thiết lập nó ngay lập tức. Nếu bạn không muốn thực hiện những tác vụ này ngay bây giờ, đừng lo lắng, bạn có thể thay đổi hình dạng của bảng mạch PCB sau. Bằng cách biên dịch SchDoc, thông tin sơ đồ có thể được sử dụng trong PcbDoc. Quá trình biên dịch bao gồm xác minh thiết kế và tạo một số tài liệu dự án để bạn có thể kiểm tra và sửa thiết kế trước khi chuyển sang PcbDoc. Bạn nên kiểm tra và cập nhật các tùy chọn mục được sử dụng để tạo thông tin PcbDoc tại thời điểm này.

Khi thiết kế một bảng mạch PCB, đôi khi có vẻ như sẽ là một hành trình dài và gian khổ để đạt được thiết kế cuối cùng. Cho dù đó là những điều cơ bản về đồng và hàn vi xử lý, hay cố gắng đảm bảo rằng PCB cuối cùng cũng được in, hoặc gặp phải các vấn đề thiết kế cụ thể hơn, chẳng hạn như công nghệ xuyên lỗ hoặc tín hiệu thiết kế với lỗ xuyên, miếng đệm và bất kỳ số nào bố cục Đối với các vấn đề về tính toàn vẹn, bạn cần đảm bảo rằng bạn có phần mềm thiết kế PCB chính xác.

3. Chụp lại sơ đồ của bảng nguyên mẫu PCB và liên kết nó với PCB

Tất cả các công cụ trong phần mềm thiết kế bảng nguyên mẫu PCB có thể được sử dụng trong một môi trường thiết kế thống nhất. Trong môi trường thiết kế này, sơ đồ, PCB và BOM có liên quan đến nhau và có thể được truy cập cùng một lúc. Các chương trình khác sẽ buộc bạn phải biên dịch dữ liệu giản đồ theo cách thủ công.

4. Thiết kế ngăn xếp PCB lên

Khi bạn chuyển thông tin sơ đồ sang PcbDoc, ngoài đường viền bảng PCB được chỉ định, gói thành phần cũng sẽ được hiển thị. Trước khi đặt các thành phần, bạn nên sử dụng "Layer Stack Manager" như hình dưới đây để xác định bố cục PCB (tức là hình dạng, ngăn xếp lớp).

Nếu bạn không quen với thiết kế bảng mạch PCB, mặc dù có thể xác định bất kỳ số lớp nào trong phần mềm thiết kế bảng mạch PCB, hầu hết các thiết kế hiện đại sẽ bắt đầu với bảng 4 lớp trên FR4. Bạn cũng có thể tận dụng thư viện xếp chồng tài liệu; bằng cách này, bạn có thể chọn từ nhiều loại laminates khác nhau và các tấm độc đáo.

Nếu bạn muốn thiết kế bảng mạch PCB tốc độ cao / tần số cao, bạn có thể sử dụng bộ phân tích trở kháng tích hợp để đảm bảo kiểm soát trở kháng trong bảng nguyên mẫu PCB. Công cụ đường cong trở kháng sử dụng bộ giải trường điện từ tích hợp của Simberian để tùy chỉnh hình dạng của vết để đạt được giá trị trở kháng mục tiêu.

Để có hướng dẫn tham khảo chi tiết hơn về cách xếp chồng PCB, hãy nhấp vào Tải xuống - 

5. Xác định các quy tắc thiết kế và yêu cầu DFM

Có nhiều loại quy tắc thiết kế PCB, và bạn có thể không cần sử dụng tất cả các quy tắc có sẵn này cho mọi thiết kế. Bạn có thể chọn / bỏ chọn các quy tắc riêng lẻ bằng cách nhấp chuột phải vào quy tắc có vấn đề trong danh sách trong trình chỉnh sửa quy tắc và ràng buộc PCB bên dưới.

Các quy tắc bạn sử dụng, đặc biệt là các quy tắc được sử dụng để sản xuất, phải tuân thủ các thông số kỹ thuật và dung sai của thiết bị của nhà sản xuất PCB. Các thiết kế nâng cao như thiết kế kiểm soát trở kháng và nhiều thiết kế tốc độ cao / tần số cao có thể cần tuân theo các quy tắc thiết kế rất cụ thể để đảm bảo rằng sản phẩm của bạn hoạt động bình thường. Luôn kiểm tra biểu dữ liệu thành phần của bạn để hiểu các quy tắc thiết kế này.

6. Đặt các thành phần trên bảng nguyên mẫu PCB

Phần mềm thiết kế bảng mạch PCB chính thống hiện nay cung cấp tính linh hoạt cao và cho phép bạn nhanh chóng đặt các thành phần trên bảng mạch PCB. Bạn có thể sắp xếp các thành phần tự động hoặc bạn có thể đặt chúng theo cách thủ công. Bạn cũng có thể sử dụng các tùy chọn này cùng nhau để tận dụng tốc độ sắp xếp tự động và đảm bảo rằng PCB được bố trí theo các hướng dẫn về vị trí linh kiện tốt.

7. Lỗ chèn bảng mạch PCB

Trước khi bố trí PCB, tốt nhất là đặt các lỗ khoan (lắp và vias). Nếu thiết kế của bạn phức tạp, bạn có thể cần phải sửa đổi ít nhất một số thông qua các vị trí trong quá trình định tuyến. Điều này có thể được thực hiện dễ dàng thông qua hộp thoại "Thuộc tính".

Sở thích của bạn ở đây nên tuân theo thông số kỹ thuật thiết kế sản xuất (DFM) của nhà sản xuất bảng mạch PCB. Nếu bạn đã xác định các yêu cầu DFM của PCB là các quy tắc thiết kế (xem bước 5), phần mềm thiết kế PCB sẽ tự động kiểm tra các quy tắc này khi bạn đặt vias, lỗ khoan, miếng đệm và dấu vết trong bố cục.

8. Theo dõi bố cục bảng mạch PCB

Sau khi đặt các thành phần và bất kỳ thành phần cơ khí nào khác, bạn có thể chuẩn bị bố trí. Đảm bảo sử dụng các hướng dẫn đi dây tốt và sử dụng các công cụ phần mềm thiết kế PCB để đơn giản hóa quy trình, chẳng hạn như làm nổi bật mạng và mã màu thông qua hệ thống dây.

9. Thêm nhãn và số nhận dạng của bảng PCB

Sau khi xác minh bố cục bảng PCB, bạn có thể thêm nhãn, số nhận dạng, nhãn hiệu, biểu trưng hoặc bất kỳ hình ảnh nào khác trên bảng PCB. Bạn nên sử dụng số nhận dạng tham chiếu cho các thành phần, vì điều này sẽ giúp ích cho việc lắp ráp PCB. Ngoài ra, bao gồm các chỉ báo phân cực, chỉ báo pin 1 và bất kỳ nhãn nào khác giúp xác định các thành phần và hướng của chúng. Đối với biểu trưng và hình ảnh, tốt nhất nên tham khảo ý kiến nhà sản xuất bảng mạch PCB của bạn để đảm bảo rằng phông chữ bạn sử dụng có thể đọc được.

10. Tạo tệp Gerber để thiết kế Bố cục bảng mạch PCB.

Trước khi nhà sản xuất PCB có thể đưa ra kết quả, cách tốt nhất là xác minh cách bố trí PCB bằng cách chạy kiểm tra quy tắc thiết kế (DRC).

Sau khi bảng mạch PCB vượt qua DRC cuối cùng, bạn cần tạo các tệp thiết kế cho nhà sản xuất bảng mạch PCB. Hồ sơ thiết kế nên bao gồm tất cả các thông tin và dữ liệu cần thiết để xây dựng bảng mạch PCB; bao gồm bất kỳ ghi chú hoặc yêu cầu đặc biệt nào để đảm bảo rằng nhà sản xuất của bạn rõ ràng về các yêu cầu của bạn. Đối với hầu hết các nhà sản xuất bảng mạch PCB, bạn sẽ có thể sử dụng tệp Gerber, nhưng một số nhà sản xuất bảng mạch PCB thích các định dạng tệp CAD khác. Bây giờ, bạn có biết bảng mạch PCB là gì?