ElecFern
Mạch in PCB là một trong những thành phần rất phổ biến trong các thiết bị điện tử từ gia dụng, công nghiệp đến quân sự. PCB là bệ đỡ cho linh kiện, giúp kết nối tín hiệu giữa các linh kiện cũng như thiết bị. Elecfern xin giới thiệu cấu trức cơ bản của một PCB thông dụng.
1. Cấu tạo của mạch in (PCB) thông dụng
Một mạch in (PCB – Printed circuit board) được cấu tạo từ nhiều lớp vật liệu dẫn điện và cách điện sắp xếp với nhau tạo thành một bảng nhỏ gọn.
1.1. Chất nền của PCB
Chất nền của một mạch in PCB thông dụng được làm từ vật liệu sợi thủy tinh FR4. Vật liệu này đảm bảo tính chất cách điện, chắc chắn, nhỏ gọn.
Ngoài ra, một số mạch in có chức năng đặc biệt thì chất nền có thể là nhôm, polyme, RO4350B (dùng cho mạch cao tần, anten),… sẽ được trình bày sau.
Tùy theo yêu cầu thiết kế mà mạch in có chiều dày khác nhau. Tuy nhiên, với mạch in thông thường thì chiều dày là 1.6mm (0.063 inch hay 63 mil).
1.2. Lớp Copper
Lớp tiếp theo là lớp đồng mỏng có vai trò dẫn điện. Số lớp phụ thuộc vào ứng dụng và yêu cầu kĩ thuật của mạch. Hình 1 minh họa cho mạch in có 2 lớp (2 phần màu cam). Trên thực tế, mạch có thể có 1 lớp, 2 lớp, 4 lớp hoặc nhiều hơn.
Chiều dày lớp đồng có thể thay đổi và thường được xác định bằng tham số khối lượng/diện tích. Đơn vị thường dùng là oz được hiểu là ounces per square foot (khối lượng 1 ounce trên 1 foot vuông).
Đơn vị quy đổi như sau:
- Khối lượng: 1 oz = 28,35 g
- Độ dài: 1 ft = 30,48 cm
- Diện tích: 1 ft2 = 0,093 m2 = 930 cm2
Khối lượng riêng của đồng là 8,9 g/cm3
Từ đó, với các tham số thông thường của nhà sản xuất mạch là 1oz tương đương với chiều dày lớp đồng là 35 µm hay 1.37 mil.
Với các mạch cần công suất cao thì chiều dày lớp đồng có thể là 2 oz hoặc 3oz.
1.3. Lớp Solder mask
Trên lớp đồng là lớp soldermask, tạm dịch là mặt nạ hàn. Tên gọi này xuất phát từ việc lớp này che phủ toàn bộ mạch trừ phần chân linh kiện (pad) để hàn.
Lớp này có tác dụng:
- Cách ly giữa phần chân linh kiện cần hàn và các đường mạch xung quanh. Điều này dễ xảy ra với trường hợp làm mạch thủ công như hình 4, khi hàn thiếc rất dễ bị tràn ra ngoài.
- Cách ly giữa các đường mạch với nhau trong quá trình sử dụng. Khi mảnh kim loại rơi vào mạch hoặc có bụi bẩn, thời tiết ẩm dễ gây chập mạch.
- Chống oxy hóa đường mạch.
- Điều hướng linh kiện SMD kích thước nhỏ (tụ, trở) vào đúng vị trí khi hàn. Tác dụng này lợi dụng hiện tượng dính ướt của chất lỏng (thiếc lỏng).
Lớp này thường có màu xanh lá, nhưng cũng có thể có màu khác như đen, đỏ, xanh lam, vàng, trắng.
1.4. Lớp Silkscreen
Lớp silkscreen là lớp trên cùng, thường có màu trắng. Nó được dùng để biểu diễn giá trị, vị trí linh kiện, biểu tượng, hay bất kì hình thù, kí tự gì mà người thiết kế muốn với mục đích tạo thuận lợi cho việc lắp ráp, hiểu chức năng của mạch, ý nghĩa, thứ tự các chân connector,….
