Dây chuyền lắp ráp bảng mạch (PCBA)-Phần 1

Tìm hiểu về bảng mạch PCB

Các thiết bị điện tử là một phần không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, nhất là trong cuộc sống hiện đại với nhu cầu ăn, ở, sinh hoạt và đi lại ngày một cao. Mọi thứ từ điện thoại thông minh đến ô tô của chúng tôi đều bao gồm các linh kiện điện tử. Và không quá khi nói rằng đầu não của các thiết bị điện tử này là bảng mạch điều khiển, hay còn được gọi là PCB.

Hầu hết mọi người nhận ra bảng mạch in khi họ nhìn thấy chúng. Đây là những con chip nhỏ màu xanh lá cây được bao phủ trong các đường nét và các bộ phận bằng đồng mà bạn sẽ tìm thấy ở bên trong các thiết bị điện tử bị rút ruột hoặc tháo tung ra để sửa chữa tại các cửa hàng sửa chữa điện tử. Được làm bằng sợi thủy tinh, dây đồng và các chi tiết kim loại khác, các bảng mạch này được cố định với nhau bằng epoxy và cách nhiệt bằng mặt lớp hàn. Lớp hàn này là nơi bắt nguồn của màu xanh lá cây đặc trưng đó.

Tuy nhiên, bạn đã bao giờ quan sát những bảng mạch với các linh kiện được gắn chặt vào nhau chưa? Đừng bao giờ coi chúng chỉ là đồ trang trí của bảng mạch PCB. Một bảng mạch tiên tiến sẽ không thể cung cấp chức năng của nó cho đến khi các linh kiện được gắn trên đó. PCB với các linh kiện gắn trên là kết quả của quá trình sản xuất được gọi là lắp ráp bảng mạch điện tử PCB hoặc viết tắt là PCBA.

Các đường đồng trên bo mạch trần, được gọi là traces, liên kết điện từ các đầu nối và thành phần với nhau. Chúng chạy tín hiệu giữa các tính năng này, cho phép bảng mạch hoạt động theo cách được thiết kế đặc biệt. Các chức năng này từ đơn giản đến phức tạp, tuy nhiên kích thước của PCB có thể nhỏ hơn một hình thu nhỏ dưới đây.

Vậy chính xác thì những thiết bị này được tạo ra như thế nào? Quá trình lắp ráp PCB là một quá trình đơn giản, bao gồm một số bước tự động, bán tự động và thủ công. Nếu bạn là người đang có nhu cầu đặt hàng dây chuyền lắp ráp điện tử PCB thì với mỗi bước của quy trình, nhà sản xuất bảng có cả tùy chọn thủ công và tự động để bạn lựa chọn. Để giúp bạn hiểu rõ hơn về quy trình PCBA từ đầu đến cuối, chúng tôi đã giải thích chi tiết từng bước bên dưới.

Kiến thức cơ bản về thiết kế PCB

Quá trình PCBA luôn bắt đầu với đơn vị cơ bản nhất của PCB: phần đế, bao gồm nhiều lớp và mỗi lớp đóng một vai trò quan trọng trong chức năng của PCB hoàn thiện. Các lớp xen kẽ này bao gồm:
• Lớp nền : Đây là vật liệu cơ bản của PCB. Nó tạo ra cho PCB độ cứng.
• Đồng : Một lớp mỏng lá đồng dẫn điện được thêm vào mỗi mặt chức năng của PCB – ở một mặt nếu là PCB 1 mặt và trên cả hai mặt nếu là PCB 2 mặt. Đây là lớp của traces đồng.
• Lớp Hàn: Trên cùng của lớp đồng là lớp che phủ hàn, tạo cho mỗi PCB có màu xanh đặc trưng. Nó cách ly các vết đồng khỏi việc vô tình tiếp xúc với các vật liệu dẫn điện khác, điều này có thể dẫn đến sự cố. Nói cách khác, chất hàn giữ mọi thứ ở đúng vị trí của nó. Các lỗ trong lớp hàn là nơi chất hàn được thêm để gắn các thành phần vào bo mạch. Lớp mặt nạ hàn là một bước quan trọng để sản xuất PCBA trơn tru vì nó ngăn không cho quá trình hàn diễn ra trên các bộ phận không mong muốn.
• Lớp lụa: Lớp lụa màu trắng là lớp cuối cùng trên bảng mạch PCB. Lớp này thêm nhãn cho PCB dưới dạng ký tự và ký hiệu. Điều này giúp chỉ ra chức năng của từng thành phần trên bo mạch.

pcb-assembly

Các vật liệu và thành phần này phần lớn vẫn giống nhau trên tất cả các PCB, ngoại trừ chất nền. Vật liệu nền của PCB thay đổi theo các chất lượng cụ thể – chẳng hạn như giá thành và khả năng uốn cong.

Ba loại bảng mạch PCB chính bao gồm:

• Bảng mạch PCB cứng: Loại đế PCB phổ biến nhất là loại cứng, chiếm phần lớn PCBA. Lõi rắn của một PCB cứng cáp mang lại độ cứng và độ dày cho bảng mạch. Các nền PCB không linh hoạt này bao gồm một vài vật liệu khác nhau. Phổ biến nhất là sợi thủy tinh, nếu không được ký hiệu là “FR4”. PCB ít tốn kém hơn được làm bằng các vật liệu như epoxit hoặc phenolic, mặc dù chúng kém bền hơn FR4.
  • PCB linh hoạt: PCB linh hoạt cung cấp độ mềm dẻo hơn một chút so với các đối tác cứng hơn của chúng. Vật liệu của các PCB này có xu hướng là một loại nhựa có thể uốn cong, chịu nhiệt độ cao như Kapton.
  • PCB lõi kim loại: Những bảng này là một thay thế khác cho bảng FR4 điển hình. Được làm bằng lõi kim loại, những bảng này có xu hướng truyền nhiệt hiệu quả hơn những bảng khác. Điều này giúp tản nhiệt và bảo vệ các thành phần bo mạch nhạy nhiệt hơn.

Có hai loại công nghệ gắn kết đang thịnh hành trong ngành PCBA hiện đại:
Công nghệ gắn kết bề mặt : Các thành phần nhạy cảm, một số rất nhỏ, chẳng hạn như điện trở hoặc điốt được đặt tự động lên bề mặt của bo mạch. Đây được gọi là lắp ráp SMD, dành cho thiết bị gắn kết bề mặt. Công nghệ gắn kết bề mặt có thể được áp dụng trên các linh kiện kích thước nhỏ và mạch tích hợp (IC). Ví dụ, PCBCart có khả năng gắn gói với min. kích thước 01005, thậm chí còn nhỏ hơn kích thước của một đầu bút chì.
Công nghệ Thru-Hole: hoạt động tốt trên các thành phần có dây dẫn hoặc dây dẫn phải được gắn trên bo mạch bằng cách cắm chúng qua các lỗ trên bo mạch. Phần chì thừa phải được hàn ở mặt bên kia của bảng. Công nghệ này được áp dụng trên các cụm PCB chứa các thành phần lớn như tụ điện, cuộn dây cần lắp ráp.