Mạch PCB – là một thuật ngữ quen thuộc đối với dân chuyên về điện hay làm việc với máy móc, thiết bị điện tử và là một bộ phận nhỏ bé nhưng không thể thiếu trong các linh kiện điện tử.

Vậy mạch PCB là gì? Cấu tạo và công dụng của mạch PCB là gì? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu qua bài viết này.

1. Mạch PCB là gì?

PCB là viết tắt của Printed Circuit Board, hay còn gọi là mạch in. Đây là một bộ phận quan trọng trong hầu hết các thiết bị điện tử, đóng vai trò kết nối và truyền tải tín hiệu giữa các linh kiện điện tử.

Mạch PCB là một bản mạch được làm từ vật liệu cách điện, thường là nhựa epoxy, trên đó có in các đường dẫn điện bằng đồng hoặc các kim loại khác. Các linh kiện điện tử như tụ điện, điện trở, vi mạch, transistor... được gắn kết lên mạch PCB bằng mối hàn. Khác với các phương pháp kết nối truyền thống, bên trong mạch PCB, các linh kiện được kết nối một cách tinh vi và hiệu quả. Mạch PCB được thiết kế mỏng nhẹ, tối ưu hóa diện tích và giảm thiểu độ phức tạp. Nhờ sự kết nối thông minh, PCB giảm thiểu được nguy cơ lỗi, nhiễu tín hiệu và các vấn đề không mong muốn khác.

Mạch PCB cứng

2. Cấu tạo của mạch PCB

2.1. Lớp nền - Nền tảng vững chắc

- Lớp nền là lớp vật liệu cách điện thường được làm từ thủy tinh FR4, hay có thể được làm từ các vật liệu đắt tiền hơn tùy vào loại bản mạch như: nhôm, polymer,… Lớp nền giúp mạch PCB có nền tảng vững chắc và cách điện cho các đường dẫn điện.

Cấu tạo của mạch PCB

2.2. Lớp đồng – Mạng lưới dẫn điện

- Lớp đồng là một lớp đồng mỏng được ép nhiệt và kết dính lên chất nền. Mạch PCB có thể có một hoặc 2 lớp đồng tùy vào ứng dụng của bản mạch. Lớp đồng giúp tạo mạng lưới dẫn điện để truyền tải tín hiệu chính xác.

2.3. Lớp solder mask – Bảo vệ và tạo màu

- Lớp solder mask hay còn được biết đến là lớp mặt nạ hàn, là lớp phủ bảo vệ chống oxy hóa cho các đường dẫn điện. Lớp mặt nạ hàn đóng vai trò cách ly các đường dẫn điện, tạo màu sắc cho PCB và che phủ các vùng không cần hàn.

2.4. Lớp mực in – Thông tin rõ ràng

- Lớp mực in hay còn gọi là Silkscreen, là lớp cuối cùng được đặt lên PCB. Trên lớp mực in thường có in các ký hiệu, thông tin về các linh kiện điện tử trên mạch giúp lắp ráp dễ dạng và nhận biết được giá trị linh kiện.

3. Các loại mạch PCB thông dụng nhất hiện nay

3.1. Mạch PCB một mặt

- Mạch PCB một mặt/một lớp là loại PCB đơn giản và rẻ nhất. Trên mạch PCB một mặt chỉ có một lớp đồng dẫn điện trên một mặt của bảng mạch. Loại mạch PCB này được sử dụng nhiều vì dễ thiết kế và chế tạo, thích hợp cho các ứng dụng đơn giản với số lượng linh kiện ít.

Mạch PCB một mặt

3.2. Mạch PCB hai mặt

- Mạch PCB hai mặt/hai lớp, phức tạp hơn so với mạch PCB một mặt. Mạch PCB này có hai lớp đồng dẫn điện, một mặt trên và một mặt dưới của bảng mạch. Loại này linh hoạt, giá thành thấp thích hợp cho các ứng dụng phức tạp hơn với số lượng linh kiện nhiều hơn, chúng ta sẽ thường thấy trong ngành công nghiệp điều khiển, điện thoại, bộ khuếch đại,…

Mạch PCB hai mặt

3.3. Mạch PCB nhiều lớp

- Mạch PCB nhiều lớp là loại PCB phức tạp nhất, có nhiều hơn hai lớp đồng dẫn điện, được ép lại với nhau. Loại này rất phức tạp được dụng trong các ứng dụng yêu cầu mạch điện nhỏ và không gian hẹp như thiết bị y tế, hệ thống vệ tinh, máy chủ tập tin,…

Mạch PCB nhiều lớp

3.4. Mạch PCB cứng 

- Đúng như tên gọi, PCB cứng là loại bảng mạch in (PCB) có cấu trúc cố định, không thể uốn cong hay gấp lại. Loại PCB này sử dụng vật liệu nền cứng, mang lại độ cứng và độ bền cao cho mạch. Các lớp này được liên kết chặt chẽ với nhau bằng chất kết dính và nhiệt, tạo thành một khối thống nhất. PCB cứng có thể được chế tạo với một mặt, hai mặt hoặc nhiều lớp, tùy thuộc vào nhu cầu thiết kế và chức năng của thiết bị.

3.5. Mạch PCB dẻo (Mạch PCB linh hoạt)

- Mạch in dẻo (PCB dẻo), hay còn gọi là FPCB, là một bước tiến đột phá trong lĩnh vực điện tử và kết nối. Loại mạch này sử dụng một màng polyme cách điện mỏng với các đường dẫn điện được in trên, thường được bảo vệ bởi một lớp phủ polyme mỏng. Một ví dụ điển hình cho ứng dụng của PCB dẻo là trong ngành dầu khí. Các phép đo lỗ khoan thường được thực hiện trong môi trường có nhiệt độ cao và khắc nghiệt. PCB dẻo có khả năng chịu được nhiệt độ từ -200°C đến 400°C, giúp đảm bảo hoạt động chính xác và hiệu quả cho các thiết bị đo lường. Với tính linh hoạt, độ bền và khả năng thích ứng với nhiều môi trường, PCB dẻo đang ngày càng trở thành lựa chọn hàng đầu cho các nhà thiết kế và sản xuất thiết bị điện tử.

Mạch PCB linh hoạt

3.6. Mạch PCB cứng-dẻo

- Mạch PCB cứng – dẻo là kết hợp các đặc tính của mạch PCB cứng và mạch PCB linh hoạt. Mạch PCB loại này có thể uốn cong và có khả năng chống sốc, và có thêm ưu điểm của PCB cứng là độ ổn định và hiệu suất tương đương. Thích hợp cho các ứng dụng cần độ bền và độ linh hoạt, chẳng hạn như điện thoại thông minh.

Kết hợp các đặc tính của mạch PCB cứng và mạch PCB linh hoạt

- Mạch PCB có nhiều loại khác nhau, loại mạch PCB nào phù hợp với bạn sẽ phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của bạn. Hãy cân nhắc các yếu tố như độ phức tạp của ứng dụng, số lượng linh kiện, độ bền và chi phí khi lựa chọn loại mạch PCB phù hợp.

Xem thêm chân pin LEENO 

4. Ứng dụng của mạch PCB trong thực tế đời sống

4.1. Các thiết bị điện tử tiêu dùng

- Các thiết bị điện tử tiêu dùng là những thiết bị không thể thiếu phục vụ cho đời sống con người, được chúng ta sử dụng hàng ngày, như điện thoại thông minh, máy tính, tivi, tủ lạnh,...Vì các thiết bị điện tử tiêu dùng ngày càng được sản xuất với số lượng lớn nên lượng PCB được sản xuất để kiểm soát chúng phải bằng nhau về số lượng.

- Điện tử tiêu dùng là những thiết bị chúng ta sử dụng hàng ngày, chẳng hạn như điện thoại thông minh hoặc máy tính. Ngay cả những mẫu tủ lạnh mới nhất cũng thường có các linh kiện điện tử. Những PCB khối lượng lớn này có chi phí trên mỗi đơn vị thấp, giữ cho giá của sản phẩm cuối cùng tương đối thấp. Thách thức là duy trì tính đồng nhất và chất lượng của các PCB này, đó là lý do tại sao các nhà cung cấp PCB phải tuân thủ các tiêu chuẩn ngành và biện pháp kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt để đảm bảo mọi thiết bị điện tử tiêu dùng đều hoạt động như mong đợi.

Một số ứng dụng phổ biến của mạch PCB trong các thiết bị điện tử tiêu dùng

- Thiết bị di động: Điện thoại thông minh, laptop,...

- Thiết bị gia dụng: Tivi, tủ lạnh, lò vi sóng,..

- Hệ thống giải trí: Dàn âm thanh, bảng điều khiển trò chơi, đầu DVD,...

4.2. Các máy móc thiết bị công nghiệp

- PCB công suất cao ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp. Các linh kiện điện tử này đóng vai trò điều khiển các cơ cấu trong nhà máy và cơ sở sản xuất, đồng thời phải đáp ứng khả năng hoạt động bền bỉ trong môi trường khắc nghiệt thường gặp tại đây.

- Điều kiện làm việc trong môi trường công nghiệp có thể khiến máy móc bị hóa chất ăn mòn, quá trình vận hành mạnh mẽ. Để đáp ứng những thách thức này, mạch PCB có công suất cao cần đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe của ngành.

Hiện nay, PCB đồng dày (dày hơn đáng kể so với PCB ounce tiêu chuẩn) thường được thấy trong các ứng dụng khác. Loại PCB này tạo điều kiện thuận lợi cho các ứng dụng công nghiệp và bộ sạc pin có dòng điện cao.

- Thiết bị công nghiệp: Máy móc thiết bị tự động hóa, robot công nghiệp  được sử dụng trong ngành sản xuất hoạt động bằng thiết bị điện tử được điều khiển bằng PCB.

- Thiết bị đo lường: Thiết bị dùng để đo lường và kiểm soát áp suất, nhiệt độ và các biến số khác trong quá trình sản xuất công nghiệp.

- Thiết bị điện: Bộ biến tần nguồn DC-to-AC, thiết bị đồng phát điện năng lượng mặt trời và các thiết bị điều khiển nguồn điện khác.

4.3. Công nghệ ô tô

Hiện nay, ô tô ngày càng phụ thuộc vào linh kiện điện tử. Trong quá khứ, các mạch điện tử chỉ được sử dụng cho những chức năng đơn giản như công tắc đèn pha và cần gạt nước. Tuy nhiên, ô tô hiện đại sử dụng thiết bị điện tử cho nhiều mục đích hơn bao giờ hết.

Sự phát triển của công nghệ PCB đã góp phần thúc đẩy sự tiến bộ của ngành công nghiệp ô tô. Mạch PCB có thể được sử dụng trong các hệ thống an toàn (Hệ thống cảnh bảo điểm mù, hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp,...), hệ thống điều kiền (quản lý động cơ, nguồn điện, bộ điều chỉnh nhiên liệu,...) hay hệ thống định vị GPS, màn hình cảm ứng, âm thanh, video.

Môi trường rung động cao trong ô tô có thể gây áp lực lên PCB cứng tiêu chuẩn. Do đó, PCB linh hoạt thường được sử dụng nhiều hơn cho các thiết bị điện tử trên xe. PCB linh hoạt có khả năng chống rung, đồng thời có kích thước nhỏ  và trọng lượng nhẹ. Sự phát triển của PCB sẽ tiếp tục đóng góp vào sự tiến bộ của ngành công nghiệp ô tô trong tương lai. Các hệ thống điện tử ngày càng tiên tiến sẽ giúp cải thiện hiệu suất, độ an toàn và trải nghiệm lái xe.

4.4. Hàng không vũ trụ

Giống như các ứng dụng ô tô, các ứng dụng hàng không vũ trụ của mạch PCB đòi hỏi độ chính xác và độ bền cao. Hầu hết các nhà sản xuất hàng không vũ trụ đều sử dụng mạch PCB linh hoạt, nhẹ và nhỏ để chống rung, chống hư hỏng và cũng không chiếm diện tích hay tăng khối lượng. Ngoài độ bền, PCB hàng không vũ trụ phải có chức năng cực kỳ cao và chính xác, được sản xuất để có chức năng tối ưu nhằm tránh các vấn đề kỹ thuật. Vì các thiết bị điện tử được sử dụng trong công nghệ hàng không vũ trụ rất quan trọng đối với sự an toàn của phương tiện và phi hành đoàn nên điều quan trọng là chúng phải hoạt động hoàn hảo.

Một số ứng dụng hàng không vũ trụ phổ biến như các thiết bị đo, bao gồm gia tốc kế, cảm biến áp suất, micro, cảm biến lực,...những sản phẩm này được sử dụng trong động cơ buồng lái của máy bay vừa để giám sát chức năng của phương tiện vừa liên lạc vừa theo dõi; Ngoài ra, PCB còn tham gia vào việc phát triển và thử nghiệm các phương tiện bay. Thiết bị kiểm tra thu thập dữ liệu trong quá trình kiểm tra cấu trúc, độ rung.

4.5. Các thiết bị y tế

Từ trước tới nay, vấn đề sức khỏe luôn là một vấn đề được con người quan tâm hơn cả, có sức khỏe chúng ta mới có thể thực hiện được những công việc khác. Chính vì vậy mà các thiết bị chuẩn đoán, theo dõi và điều trị luôn được nghiên cứu và phát triển để trở nên hiệu quả và có thêm nhiều tính năng mới.

PCB trong ngành y tế có tính chuyên môn cao để phù hợp với những hạn chế riêng của thiết bị y tế. Trong nhiều ứng dụng y tế, cần có một gói nhỏ để đáp ứng các yêu cầu về kích thước cho thiết bị cấy ghép hoặc máy theo dõi phòng cấp cứu. Vì lý do này, PCB y tế có xu hướng là PCB kết nối mật độ cao đặc biệt, còn được gọi là PCB HDI. PCB y tế cũng có thể được chế tạo bằng vật liệu cơ bản linh hoạt, cho phép PCB uốn cong trong quá trình sử dụng, điều này có thể cần thiết cho cả thiết bị y tế bên trong và bên ngoài.

Các ứng dụng của mạch PCB trong lĩnh vực y tế phổ biến là máy theo dõi cá nhân và chăm sóc sức khỏe (máy đo huyết áp, đường huyết, nhịp tim,...); Các máy quét CT và công nghệ siêu âm thường sử dụng các thiết bị điện tử dựa trên mạch PCB; thiết bị kiểm soát việc truyền, tốc độ dòng chảy và phân phối chất lỏng được điều khiển bằng điện tử; Các thiết bị khoa học để nghiên cứu bệnh tật và kiểm tra kết quả của bệnh nhân cũng sử dụng mạch PCB.

5. Một số điều thú vị về mạch PCB

Người cha đẻ của mạch PCB là Paul Eisler., một người Áo, người đã sử dụng một bảng mạch in trong một thiết bị radio trong 1936. Đến năm 1943, Người Mỹ sử dụng công nghệ này rất nhiều trong radio quân sự. 

Mạch PCB nhỏ nhất có kích thước chỉ bằng hạt gạo.

Mạch PCB lớn nhất được sử dụng trong Máy va chạm Hadron Lớn (LHC) tại CERN.

MỌI THÔNG TIN XIN LIÊN HỆ

CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHIỆP VÀ THƯƠNG MẠI HTV VIỆT NAM

Chuyên cung cấp các máy móc, thiết bị và robot tự động hóa trong các nhà máy sản xuất lĩnh vực công nghiệp điện tử, công nghiệp phụ trợ và tự động hóa.

🏭Địa chỉ: Tuyến số 2, khu công nghiệp Lai Xá, Kim Chung, Hoài Đức, Hà Nội

☎︎Hotline: 024 8588 3625      Email: htvtools@gmail.com

🌐Website: htvtools.com, robotcongnghiep.com.vn, pogopin.com.vn