Mạch in – Wikipedia tiếng Việt

Bảng mạch in hay bo mạch in (tiếng Anh: printed circuit board – PCB) [note 1], đôi khi gọi tắt là mạch in, là bảng mạch điện dùng phương pháp in để tạo hình các đường mạch dẫn điện và điểm nối linh kiện trên tấm nền cách điện [1].

Chế tạo bảng mạch in là quy trình quan trọng trong quy trình sản xuất bảng mạch điện tử. Trước đây việc làm bảng mạch in tách rời với quy trình lập sơ đồ mạch điện. Ngày nay hệ thống thiết kế và sản xuất tương hỗ bằng máy tính ( CAD – CAM ) bảo vệ tự động hóa liên hoàn từ phong cách thiết kế sơ đồ mạch điện đến lắp ráp, giảm nhẹ sự can thiệp của con người và cho ra mẫu sản phẩm giá tiền hạ .Hiện nay có 2 công nghệ tiên tiến tạo mạch in .

1. Công nghệ phổ biến nhất và thướng gắn với tên PCB, là chế tạo bảng có các đường mạch dẫn điện bằng đồng trên tấm nền cứng cách điện bằng bakelit, hoặc nền chất lượng cao FR-4 (Flame Retardant 4) thường gọi thông tục là “gỗ fip”. Tấm mạch ban đầu là tấm nền cách điện có phủ lớp đồng. Hình ảnh đường mạch được vẽ trước, và được đưa lên mặt lớp đồng bằng công đoạn in, theo kiểu in ảnh hoặc in lưới, tạo ra lớp phủ cách nước. Sau đó cho ăn mòn hoặc bóc phá phần lớp đồng không dùng đến, và phần còn lại là các đường mạch.[1].
2. Công nghệ mới là điện tử in (Printed electronics) dùng in phun và/hoặc in laser, in khắc với đầu in và vật liệu thích hợp, để tạo các lớp, các đường mạch dẫn điện, điện trở, tụ điện, tranzito,… trên nền cứng hoặc tấm film. Quá trình in phun có thể gồm cả công đoạn phun chất cách điện để ngăn cách các đường dẫn điện ở vị trí chúng vắt qua nhau. Đây là công nghệ in thật sự hơn nhưng lại không coi là tiêu biểu cho mạch in. Công nghệ này được sử dụng trong chế tạo nhiều dạng bàn phím, và đôi khi nó cũng được thực hiện trên bảng mạch bán thành phẩm kiểu PCB để tạo ra đường nối mạch hoặc linh kiện. Công nghệ này được tự động hóa cao và cho ra sản phẩm có giá thành hạ.

Bảng mạch chế tạo năm 1967, dùng vẽ tay ra các đường mạch rồi chụp ảnh lên phim và in lên bảng mạch.

Bảng mạch 3 lớp phủ lăc chưa hàn linh phụ kiện . component) và mặt hàn (solder hay printed side).Bảng mạch hai lớp của chuột : Mặt linh phụ kiện ( ) và mặt hàn ( hay ) .
Trước thập niên 1950 những thiết bị điện tử dùng đèn điện tử chân không. Đèn và những linh phụ kiện trong mạch tiêu thụ hiệu suất lớn, có kích cỡ to và tỏa nhiều nhiệt. Để lắp ráp chúng người ta đặt những chốt được gá cách điện lên khung sắt kẽm kim loại, làm nơi hàn chân linh phụ kiện. Những radio và ti vi như vậy sống sót đến thập niên 1970, và tại Nước Ta thì đến đầu thập niên 1990 .Khi tranzito sinh ra năm 1947 [ 2 ], dẫn đến sự thu nhỏ thiết bị điện tử và hiệu suất tiêu tán giảm rất mạnh. Hầu hết những linh phụ kiện hoạt động giải trí phần đông không tỏa nhiệt. Điều này tạo năng lực thu nhỏ kích cỡ linh phụ kiện và sắp xếp chúng sát nhau trong khối mạch. Khoảng năm 1950 khởi đầu đưa những linh phụ kiện lên bảng cách điện có khoan lỗ để cắm chân linh phụ kiện, và thúc đấy tìm kiếm cách nối mạch. Các tấm nguyên vật liệu cách điện phủ lớp đồng sinh ra. Để chế ra bảng mạch, người ta vẽ tay ra ảnh của những đường dẫn điện, khoan những lỗ chân linh phụ kiện lên bảng, và dùng in lưới đưa ảnh lên mặt lớp đồng rồi cho ăn mòn đồng .Lúc sinh ra thì in mạch là công nghệ tiên tiến tiêu biểu vượt trội, dẫn đến tên gọi ” bảng mạch in ” hay PCB [ 1 ]. Sự tăng trưởng của công nghệ mạch in dẫn đến, tùy theo nhu yếu làm mạch mà lúc bấy giờ bảng mạch in được đặc trưng với số lớp khác nhau :

1. Mạch in hai lớp có một mặt đồng, dùng phổ biến ở chuột máy tính, một phần các ti vi, các thiết bị âm thanh dân dụng, các điều khiển quạt, lò vi sóng,…
2. Mạch in ba lớp có hai mặt đồng, dùng trong các thiết bị điện tử phức tạp như hệ thống đo lường,…
3. Mạch in năm lớp, tương đương với ép hai loại kể trên, có ba lớp đồng và hai lớp cách điện, dùng trong các hệ phức tạp cao như máy tính cá nhân,…
4. Mạch in nhiều lớp hơn, dùng trong thiết bị có kết nối phức tạp và cần tiết kiệm không gian.

Từ những năm 1970 các bảng mạch được phủ sơn chống ẩm và ăn mòn, có màu xanh lục sẫm, gọi là “phủ lăc”. Lúc đầu các đường mạch được vẽ bằng tay, sau chuyển sang in ảnh hoặc in lưới lên mặt lớp đồng. Những bảng mạch in thời đầu được thiết kế ở dạng bản vẽ kỹ thuật với tỷ lệ lớn hơn cỡ thật, sau đó được thu về kích cỡ thật, đưa bản các lỗ lên máy khoan bảng mạch theo tọa độ, rồi in và gia công mạch. Về sau xuất hiện in chỉ dẫn gồm chữ và hình vẽ (legend hay silkscreen) bằng mực sơn lên hai mặt bảng mạch bán thành phẩm, để chỉ dẫn cho lắp ráp và sửa chữa.

Mạch in khi phong cách thiết kế trên máy tính và thành phẩm có hàn dán hai mặt .

Từ cỡ năm 1975, thời kỳ khởi đầu của thiết kế và sản xuất hỗ trợ bằng máy tính (CAD-CAM), thiết kế bảng mạch in thực hiện trên máy tính nhưng tách rời với thiết kế sơ đồ mạch điện. Lúc các máy tính cá nhân ra đời thì xuất hiện các trình hỗ trợ vẽ bảng mạch, làm việc trong môi trường PC-DOS. Trình có thư viện biên tập được, chứa kích cỡ và sắp xếp chân của các linh kiện nhiều chân cơ bản, tuy nhiên người dùng phải nắm chắc sơ đồ mạch để bố trí vị trí linh kiện và chạy đường mạch hợp lý. Các trình PC-DOS thường quản lý 3 lớp vẽ là mặt linh kiện (component), mặt hàn (solder), và lớp chỉ dẫn (silkscreen). Kết quả được xuất ra bản ảnh PCX hoặc BMP cho các lớp để đưa lên film hoặc lưới in, và bản lỗ để đưa lên máy khoan bảng mạch theo tọa đô.

Từ năm 1981 ” tự động hóa thiết kế điện tử ” ( EDA, Electronic design automation ), còn gọi là ” phong cách thiết kế điện tử tương hỗ bằng máy tính ” ( ECAD, electronic computer-aided design ) sinh ra, với những ứng dụng tương hỗ phong cách thiết kế được tăng trưởng riêng cho mạch điện tử. Ban đầu những ứng dụng hoạt động giải trí ở những máy tính trạm, và khi Microsoft Windows cho máy tính cá thể sinh ra thì có những phiên bản cho PC. Các quy trình được tích hợp trong những gói ứng dụng, tiếp đón từ phong cách thiết kế sơ đồ mạch điện, phong cách thiết kế bảng mạch in và sau đó điều khiển và tinh chỉnh gia công bảng mạch, trong đó máy khoan lỗ hoạt động giải trí như một plotter đặc chủng [ 3 ] .
Một cordwood module .

Bên cạnh cách lắp ráp lên một tấm PCB, thì khi cần tiết kiệm không gian người ta lắp các mạch với nhiều bảng PCB nhỏ theo khối tạo thành module, như cordwood module. Các bảng PCB có dạng chữ nhật, tròn, tam giác hay đa giác tùy theo không gian đặt module đó.

Các module này được dùng trong mạch điều khiển ở các thiết bị vũ trụ, tên lửa, máy bay xe cộ, đầu đạn, đầu dò, ống đo đạc trong các ngành khoa học kỹ thuật và y tế,… Nó cũng được áp dụng trong việc chế ra các module có chức năng xác định nhưng hay dùng đến, chuẩn hóa thành thương phẩm, thường gọi là “pack”.

Ngày nay mạch in hiện được phong cách thiết kế trên máy tính bằng những ứng dụng chuyên sử dụng phong cách thiết kế mạch điện tử, như Orcad, Altium ( trước kia là Protel ), Fritzing, … Các ứng dụng này tương hỗ phong cách thiết kế từ lập sơ đồ mạch nguyên tắc đến làm mạch in, trong đó phong cách thiết kế mạch in là quy trình sau cuối. Những bước chính trong phong cách thiết kế trên máy tính có [ 4 ] :

1. Thiết kế sơ đồ mạch điện thông qua công cụ tự động hóa thiết kế điện tử (EDA, Electronic design automation).
2. Xác định kích thước và hình mẫu bảng PCB và vỏ hộp phù hợp cho hệ mạch.
3. Xác định vị trí các linh kiện có tính đến kích thước và mức tỏa nhiệt của chúng, và các tản nhiệt nếu có.
4. Xác định số lớp PCB tùy theo độ phức tạp của mạch, bố trí mảng đất (Ground), màng đường nguồn (Power) và mảng đường truyền tín hiệu. Để làm giảm tối đa nhiễu điện từ giữa các linh kiện và đường tín hiệu thì các tín hiệu tần cao cần được định tuyến trong các lớp bên trong giữa mảng đất và/hoặc mảng nguồn [5].
5. Xác định trở kháng đường truyền bằng sử dụng độ dày lớp điện môi, chiều dày và chiều rộng vết đồng. Trong trường hợp tín hiệu khác biệt thì cần tính đến tách đường. Các dạng microstrip, stripline hoặc stripline kép có thể được sử dụng để định tuyến các tín hiệu. Các công cụ tự động hóa thiết kế điện tử thường cho phép tự động làm rõ kết nối tín hiệu, kết nối đất và nguồn.
6. Xuất ra các tệp Gerber để điều khiển máy gia công bảng mạch.

Nếu quy trình lập sơ đồ mạch điện triển khai đúng với cú pháp nhu yếu, thì người dùng hoàn toàn có thể chạy mô phỏng kiểm tra lỗi, cũng như dùng nó cho việc tự động hóa sắp xếp đường mạch trong bảng mạch in .Khi phong cách thiết kế bảng mạch in thì người phong cách thiết kế cần phải hiểu biết về kích cỡ những đối tượng người tiêu dùng, sắp xếp và sắp xếp những linh phụ kiện sao cho tương thích nhất trên một bảng mạch, đồng thời tránh nhiễu lẫn nhau giữa chúng. Hỗ trợ cho việc phong cách thiết kế mạch in là thư viện những linh phụ kiện, gồm những kích cỡ, sắp xếp chân, … để người dùng gọi ra trong sắp xếp khoảng trống trên bảng mạch. Thành công của một phong cách thiết kế tùy thuộc kinh nghiệm tay nghề người dùng, và trong nhiều trường hợp phải làm nhiều phiên bản mới đạt được bản suôn sẻ .

Các ứng dụng phong cách thiết kế[sửa|sửa mã nguồn]

Tên
Hãng và Ghi chú

Altium
Altium Designer (trước năm 2001 tên là Protel) và P-CAD, Cty có trụ sở tại Tasmania, Australia [6].

Autotrax
Phần mềm EDA/DEX của DEX 2020 Ltd. chạy trên Windows XP/Vista/7, gồm thiết kế sơ đồ mạch, thiết kế mạch in với giả lập Spice và phần ảo hóa 3D cho bảng mạch.

DipTrace
Phần mềm tầm trung DipTrace cho thiết kế sơ đồ mạch và mạch in, có một phiên bản miễn phí.

Edwinxp
Phần mềm của Visionics tích hợp hoàn toàn thiết kế sơ đồ mạch, mô phỏng và thiết kế mạch in.

Electronics Workbench
Thiết kế sơ đồ mạch, mô phỏng, thiết kế mạch in.

NI Multisim
Thiết kế sơ đồ mạch, mô phỏng SPICE.

EasyEDA
Phần mềm miễn phí trực tuyến thiết kế sơ đồ mạch, mô phỏng Spice, thiết kế mạch in.

CadSoft EAGLE
Phần mềm tầm trung cho thiết kế sơ đồ mạch và thiết kế mạch in, có một phiên bản miễn phí.

KiCad
Phần mềm mã nguồn mở thiết kế sơ đồ mạch và mạch in.

OrCAD
Phần mềm đầy đủ OrCAD cho thiết kế sơ đồ mạch và mạch in. Phiên bản cập nhật 16.x về sau đã thay đổi thành Cadence Allegro

TARGET 3001!
Phần mềm thiết kế sơ đồ mạch tầm trung, có phiên bản miễn phí.

gEDA
Phần mềm mã nguồn mở thiết kế sơ đồ mạch bằng cách sử dụng gschem, mô phỏng, và thiết kế mạch in.

Mentor Graphics
PADs, phần mềm đầy đủ cho thiết kế sơ đồ mạch và mạch in của Mentor Graphics.

Electric VLSI Design System
Phần mềm EDA do Steven M. Rubin phát triển hồi đầu những năm 1980.

1. ^ Bo là từ được Việt hóa gần đây từ board .

   là từ được Việt hóa gần đây từ tiếng Anh

   Xem thêm: Tivi panasonic không lên gì đèn báo nguồn nhấp nháy liên tục

Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]

Source: https://baoduongdieuhoa24h.com
Category: Điện Tử