Tác động của máy làm mạch in đối với ngành điện tử.

Giới thiệu về máy làm mạch in

Máy làm mạch in là gì?

Máy làm mạch in là những hệ thống phức tạp lấy dữ liệu đầu vào. Sau đó, chúng xử lý dữ liệu để tạo thành các mạch điện tử và cuối cùng là in lên bảng mạch. Những cỗ máy kỳ diệu này mở ra cánh cửa mới cho các kỹ sư điện tử.  

Tầm quan trọng của ngành điện tử

Trong những thập kỷ qua, ngành công nghiệp điện tử đã cách mạng hóa thế giới. Sản xuất thiết bị điện – điện tử được báo cáo là một trong những hoạt động sản xuất toàn cầu phát triển nhanh nhất. Các thiết bị điện – điện tử đã trở nên phổ biến trong cuộc sống ngày nay trên khắp hành tinh.

Tác động của máy sản xuất mạch in tới ngành điện tử

Trong một thế giới mà mọi thứ ngày càng trở nên điện tử hơn, máy sản xuất mạch in càng có ý nghĩa đối với ngành điện tử. Chúng tạo ra các bảng mạch hiện đại hơn, nhỏ gọn hơn, linh hoạt hơn, có thể bắt kịp nhu cầu của con người. Từ đó chúng thúc đẩy ngành điện tử phát triển mạnh mẽ.

Tổng quan về máy tạo mạch in

Giới thiệu về bảng mạch in PCBs

Bảng mạch in là nền tảng của hầu hết các thiết bị điện tử. Bảng này là khung nơi bạn gắn tất cả các thành phần của một thiết bị điện tử. Nó đôi khi được coi là bộ xương của một thiết bị.

Giới thiệu về máy làm mạch in

Thiết bị sản xuất PCB là thiết bị thiết kế các loại PCB khác nhau, bắt đầu từ thiết kế nguyên mẫu PCB đến sản xuất PCB từ vật liệu PCB thô đến phân lớp và in đồng. Máy móc, thiết bị và công cụ lắp ráp PCB là những thiết bị được sử dụng để lắp ráp các linh kiện điện tử vào PCB để hoàn thiện việc lắp ráp bảng mạch in.

Sự phát triển của máy làm mạch in

Nhiều điều đã thay đổi kể từ quá trình sản xuất PCB đầu tiên. Các kỹ thuật mới đã được sử dụng để tạo ra PCB có mạch điện và khoảng cách nhỏ hơn để vừa với các thiết bị di động có kích thước nhỏ gọn. Các máy làm mạch in cũng phát triển, giúp cho con người sản xuất bảng mạch PCB nhanh hơn, thuận tiện hơn.

Ví dụ về các máy làm mạch in

Máy tạo mẫu PCB (Scientech EP-42)

Đây là Máy PCB thân thiện với môi trường dành cho từng giai đoạn của quy trình chế tạo và chế tạo PCB, từ xác minh thiết kế đến cấu trúc và lắp ráp bo mạch. Người dùng có thể sản xuất các bảng đầy đủ chức năng một cách nhanh chóng và dễ dàng bằng cách khoan, khắc và định tuyến. Thay đổi công cụ tự động cho phép tối đa 12 công cụ được thay đổi tự động theo yêu cầu trong quá trình sản xuất. Điều này làm giảm thời gian thiết lập và cho phép sản xuất không cần giám sát.

Mô tả Sản phẩm

Thiết bị Everprecision cung cấp thiết bị thân thiện với môi trường, tiết kiệm chi phí cho từng giai đoạn của quy trình tạo mẫu, từ xác minh thiết kế đến cấu trúc và lắp ráp bảng mạch. Nó cho phép khách hàng sản xuất các bảng có đầy đủ chức năng một cách nhanh chóng và dễ dàng bằng cách khoan/phay/khắc/định tuyến, theo dõi và theo dõi.

Auto Tool Change có tới 12 công cụ được tự động thay đổi trong quá trình sản xuất. Điều này làm giảm thời gian thiết lập và cho phép sản xuất không cần giám sát.

Động cơ trục chính 42.000 vòng/phút đảm bảo thời gian gia công ngắn nhất và độ chính xác cao nhất. Nó có thể được kiểm soát tốc độ trục chính bằng phần mềm và áp dụng cho đường ray và vết 4 triệu.

Phần mềm PCAM: PCAM tương thích với tất cả hệ thống windows và chấp nhận các tệp Gerber định dạng RS274D/X tiêu chuẩn được xuất từ ​​Phần mềm bố cục như: P-Cad/ allegro/protel/ALTIUM Designer/Power PCB(PADS)/ORCAD, v.v.

Tính năng sản phẩm

Công cụ khắc để khắc dấu vết và miếng đệm.

Công cụ máy nghiền cuối để loại bỏ đồng.

Mũi khoan để khoan lỗ.

Router Bit để cắt phác thảo PCB.

Không gây ô nhiễm/thân thiện với môi trường.

Diện tích làm việc: 320mm X 230mm.

Máy in PCB dựa trên công nghệ mực dẫn điện (V-One)

Scienceech mang đến một máy in nhỏ gọn và dễ sử dụng để tạo PCB. Chỉ cần nhập tệp Gerber của bạn vào phần mềm, nhấn in và máy in V-One sẽ làm cho bo mạch của bạn trở nên sống động. Sử dụng tính năng phân phối và hàn lại miếng dán hàn để gắn các bộ phận lên bảng in của bạn hoặc gắn các bộ phận lên bảng chế tạo sẵn một cách dễ dàng.

Mô tả Sản phẩm

Scienceech mang đến một máy in pcb nhỏ gọn và dễ sử dụng để tạo PCB. Chỉ cần nhập tệp Gerber của bạn vào phần mềm, nhấn in và máy in V-One sẽ làm cho bo mạch của bạn trở nên sống động. Sử dụng tính năng phân phối và hàn lại miếng dán hàn để gắn các bộ phận lên bảng in của bạn hoặc gắn các bộ phận lên bảng chế tạo sẵn một cách dễ dàng.

Tính năng sản phẩm

Máy in pcb nhẹ, nhanh và dễ sử dụng

Mực dẫn điện để tạo PCB (Bảng mạch in) trên mọi bề mặt

GUI dễ sử dụng (Giao diện người dùng đồ họa) với hướng dẫn bằng video cho từng bước

Tự động san bằng trên mọi bề mặt

Phân phối kem hàn lên bảng in và chế tạo sẵn

Ứng dụng của máy tạo mạch in trong ngành điện tử

Tổng quan về quy trình chế tạo PCB tự động

Quy trình sản xuất PCB bắt đầu với các giai đoạn thiết kế và xem xét, sử dụng các công cụ CAD thiết kế bảng mạch PCB và tiếp tục đến quá trình sản xuất bảng mạch. Để tránh lỗi của con người và tạo điều kiện thuận lợi cho tốc độ, nhiều bước được điều khiển tự động.

Để đảm bảo chất lượng, các bo mạch phải được kiểm tra nghiêm ngặt tại nhiều điểm chế tạo khác nhau và cuối cùng là các bo mạch hoàn chỉnh trước khi chúng được đóng gói và vận chuyển để giao hàng.

Mặc dù quy trình sản xuất thông minh này bao gồm mức độ tự động hóa rất lớn nhưng con người vẫn cần thiết cho các công việc như vận chuyển sản phẩm đang thực hiện, thiết lập máy móc và kiểm tra lần cuối.

Lợi ích của việc sử dụng máy làm mạch in trong ngành điện tử

Lỗi của con người ít xảy ra hơn

Việc lắp ráp bảng mạch in (PCB) có thể là một quy trình phức tạp và đầy thử thách. Việc lắp ráp các bảng mạch đòi hỏi độ chính xác cực cao. Các linh kiện và bảng mạch ngày càng nhỏ hơn. Điều đó có nghĩa là cần phải cẩn thận hơn khi hàn chúng lại với nhau để tránh sai sót. Vì vậy, máy móc được sử dụng trong các cài đặt chính xác có thể giúp giảm bớt khả năng thiếu chính xác.

Sản xuất sản phẩm nhanh

Bởi vì có một cỗ máy tự động để thực hiện một cách nhất quán một hoạt động nhất định, nên độ chính xác và độ tin cậy của mạch điện tử có thể luôn cao hơn so với việc lắp ráp của con người. Vì tự động hóa giúp duy trì sự giống nhau của từng bo mạch được sản xuất nên bạn có thể mong đợi những sản phẩm ưu việt khi làm việc với dịch vụ lắp ráp.

Các sản phẩm có tính nhất quán

Do các tỷ lệ lỗi cố hữu trong các bảng mạch làm bằng tay nên tính nhất quán là vấn đề. Nhưng máy làm mạch in đảm bảo độ tin cậy và chất lượng đồng đều mọi lúc.

Mức độ tùy chỉnh cao hơn

Việc tùy chỉnh sản phẩm để đáp ứng nhu cầu cá nhân là một tác dụng phụ của việc tăng tính linh hoạt trong sản xuất nhờ tự động hóa. Hàng điện tử thường được sản xuất hàng loạt theo cùng tiêu chuẩn. Các ngành công nghiệp thông minh được kỳ vọng sẽ thay đổi điều này.

Có thể sản xuất các bảng mạch nhỏ, linh hoạt

Đối với các sản phẩm hiện đại ngày nay, các bảng mạch in yêu cầu nhỏ gọn và linh hoạt, đáp ứng được đầy đủ các tính năng của máy. Vì vậy, các máy làm mạch in ngày càng được nâng cấp, có thể chế tạo được các loại bảng mạch theo nhu cầu của nhà sản xuất.

Ví dụ ứng dụng

Điện tử dân dụng

Truyền thông: Điện thoại thông minh, đồng hồ thông minh, máy tính bảng và radio đều sử dụng PCB làm nền tảng cho sản phẩm.

Máy tính: Máy tính để bàn tại nhà, máy trạm, máy tính xách tay và định vị vệ tinh đều có PCB ở lõi. Hầu hết các thiết bị có màn hình và thiết bị ngoại vi đều có bảng mạch bên trong.

Hệ thống giải trí: Tivi, dàn âm thanh nổi, đầu DVD và máy chơi game của bạn sẽ có bảng mạch ở lõi.

Thiết bị gia dụng: Hầu hết tất cả các thiết bị gia dụng hiện đại đều sử dụng linh kiện điện tử, chẳng hạn như lò vi sóng, tủ lạnh, đồng hồ báo thức và máy pha cà phê.

Ứng dụng công nghiệp

Thiết bị công nghiệp: Máy lắp ráp, máy ép và đường dốc được sử dụng trong ngành này có linh kiện điện tử.

Thiết bị điện: Bộ nguồn, bộ biến tần, bộ phân phối điện và các thiết bị điều khiển nguồn khác.

Thiết bị đo lường: Thiết bị được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ, áp suất và các biến số khác trong quy trình sản xuất.

Ngành y tế

Thiết bị quét: Màn hình X-Ray, máy quét CT và máy quét siêu âm đều sử dụng các linh kiện điện tử để hoạt động.

Màn hình: Các thiết bị theo dõi y tế như máy đo đường huyết, máy đo nhịp tim, huyết áp đều có linh kiện điện tử bên trong.

Dụng cụ y tế: Lĩnh vực nghiên cứu y học đòi hỏi nhiều công cụ khác nhau để thu thập dữ liệu và kết quả kiểm tra. Bạn có thể tìm thấy PCB bên trong kính hiển vi điện tử, hệ thống điều khiển, máy nén và các thiết bị khác.

Ứng dụng ô tô

Điều hướng: Các hệ thống định vị như định vị vệ tinh đã được tích hợp phổ biến hơn vào các phương tiện. Các hệ thống này đều sử dụng PCB.

Thiết bị đa phương tiện: Các phương tiện hiện đại có thể có bảng điều khiển tiên tiến có khả năng kết nối với radio hoặc máy nghe nhạc đa phương tiện của xe. Tất cả đều sử dụng các bộ phận điện tử.

Hệ thống điều khiển: Các hệ thống điều khiển ô tô tiên tiến như nguồn điện, bộ điều chỉnh nhiên liệu và quản lý động cơ sử dụng bảng mạch để giám sát và quản lý các bộ phận này của xe.

Màn hình tiệm cận: Các mẫu ô tô mới hơn có thể được tích hợp các cảm biến để giúp người lái xe theo dõi các điểm mù và phán đoán khoảng cách. Các hệ thống này yêu cầu PCB chất lượng cao và đáng tin cậy để hoạt động như dự định và ngăn ngừa lỗi

Tác động của máy làm mạch in đối với ngành điện tử

Trước đây, việc sản xuất mạch in làm hoàn toàn bằng thủ công do lúc đó còn nhiều hạn chế về máy móc và công nghệ. Kể từ khi máy làm mạch in ra đời, đã có nhiều tác động tích cực đối với ngành điện tử. Trong đó, ta có thể kể đến như là:

Tăng hiệu quả sản xuất và hiệu quả chi phí

Nâng cao chất lượng và độ tin cậy của sản phẩm

Tăng tốc đổi mới và phát triển sản phẩm

Cải thiện khả năng mở rộng và tính linh hoạt trong sản xuất

Giảm tác động môi trường thông qua giảm chất thải

Sự ra đời của máy làm mạch in đã thúc đẩy ngành công nghiệp ngành càng phát triển mạnh mẽ, nâng cao chất lượng công việc của con người trong nhiều lĩnh vực đời sống.

Xu hướng và khả năng trong tương lai

Cụm từ “Thay đổi là hằng số duy nhất” có thể rất dễ hiểu nếu chúng ta nghiên cứu dòng thời gian hoặc sự phát triển của lĩnh vực PCB và điện tử cũng như các ứng dụng ngày càng tăng của chúng. Các yêu cầu về PCB và sau đó là quy trình sản xuất của chúng đã phát triển qua nhiều năm. Ở đây, mục tiêu chính là cải tiến liên tục các thiết bị sẽ dẫn đến sự đổi mới trong các thế hệ sản phẩm điện tử mới. Do đó, sự tiến bộ xảy ra ở cơ sở hoặc cốt lõi là cấp độ PCB. Dưới đây là một số xu hướng hiện tại có liên quan.

PCB HDI

PCB HDI được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không, ô tô và các thiết bị dành cho các ứng dụng thu nhỏ. Chúng được sử dụng triệt để trong các thiết bị y tế như bộ phận cấy ghép nhỏ và các công cụ chẩn đoán như máy chụp CT.

PCB HDI có mật độ dây cao hơn trên một đơn vị diện tích. Chúng làm giảm đáng kể kích thước và trọng lượng của sản phẩm. Điện dung tạp tán và độ tự cảm được giảm thiểu do sự tích hợp của vias mù và vias chôn. PCB HDI tương thích với các gói IC có cường độ thấp. Chúng cực kỳ đáng tin cậy và hỗ trợ truyền tín hiệu tốc độ cao.

Tuy nhiên, có một số thách thức khi chế tạo và lắp ráp PCB HDI. Vị trí thành phần cần độ chính xác cao hơn đối với kích thước miếng đệm nhỏ. Có thể xảy ra vấn đề xuyên âm hoặc nhiễu do mật độ vết trong mạch cao hơn. Việc lựa chọn vật liệu preg thích hợp là rất quan trọng trong PCB HDI để đạt được khả năng khoan laser chính xác. Nếu không, các lỗ có thể có hình dạng sai và chất lượng kém.

PCB công suất cao

Các nguồn năng lượng không tái tạo đang cạn kiệt nhanh chóng và tác động môi trường của chúng đã làm nổi bật tầm quan trọng của các nguồn năng lượng sạch. Các ứng dụng như bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời và xe điện sử dụng PCB công suất cao. Yêu cầu điện áp thông thường là khoảng 24 V hoặc 48 V đối với các tấm pin mặt trời và 280 V hoặc 360 V đối với động cơ điện. Chúng cũng được sử dụng trong máy móc hạng nặng, máy biến áp và các mạch điện khác.

Một số mối quan tâm khi thiết kế PCB công suất cao là khả năng tản nhiệt quá mức, sự an toàn của người dùng và độ bền của sản phẩm. Các PCB này dày hơn và bao gồm các vết đồng nặng để hỗ trợ các thiết kế điện áp cao. Việc ước tính nhu cầu năng lượng và thiết kế luồng không khí thích hợp là điều bắt buộc để tránh quá nhiệt. Nên thêm các mạch an toàn dự phòng. Để đảm bảo hiệu suất chất lượng, hãy tuân theo các tiêu chuẩn ngành đối với các thiết kế công suất cao.

IoT trong PCB

Ngày nay, IoT là một trong những xu hướng tăng tốc trên thị trường điện tử. Thiết kế của nó bao gồm ba thành phần chính: cảm biến, mạch điện và kết nối không dây. Thiết kế PCB hỗ trợ các chức năng IoT phải xem xét một số tính năng chính. Các tín hiệu tương tự thu được từ cảm biến IoT không được kết hợp với tín hiệu nguồn hoặc bất kỳ tín hiệu giao diện không dây nào khác. PCB linh hoạt với công nghệ HDI được ưu tiên sử dụng để hỗ trợ các cảm biến hiện đại với diện tích nhỏ hơn.

Cần có sự phân tách rõ ràng giữa các mạch analog và kỹ thuật số trong bố cục PCB để cải thiện tính toàn vẹn của tín hiệu. Việc thực hiện các kế hoạch quản lý nhiệt có thể tránh được các điểm nóng và cải thiện khả năng tản nhiệt. Vì kết nối không dây phổ biến trong các mạch IoT nên thiết kế PCB phải đạt được chứng nhận về yêu cầu RF và bức xạ.

Thiết bị IoT chạy bằng pin; do đó, thiết kế mạch điện là mấu chốt trong PCB này. Mức tiêu thụ điện năng trong mỗi khối phải được ước tính và duy trì để kéo dài tuổi thọ pin. Ngoài ra, khả năng kết nối mạng của các thiết bị IoT khiến chúng có thể bị đánh cắp dữ liệu, vì vậy việc triển khai các thuật toán mã hóa và bổ sung các tính năng bảo mật ở cấp độ PCB là điều cần thiết.

PCB có thể tái chế

Các thiết kế PCB bền vững đã thu hút được sự chú ý nhờ sự thúc đẩy sản xuất xanh trên toàn cầu. PCB truyền thống bao gồm kim loại và hóa chất có hại cho môi trường. Kỹ thuật tái chế có hiệu quả thấp và bao gồm các quy trình tốn nhiều công sức. Các nhà nghiên cứu đang khám phá những vật liệu composite mới có thể dễ dàng tái chế. Các polyme phân hủy sinh học được sử dụng làm chất kết dính trong sản xuất PCB. Điều này có thể thay thế các loại nhựa nhiệt rắn độc hại hiện đang được sử dụng trong chế tạo PCB. Nhưng vật liệu nền có khả năng phân hủy sinh học không thể chịu được các quá trình ăn mòn như ăn mòn và rửa bằng hóa chất.

Thay vào đó, phương pháp sản xuất bồi đắp có triển vọng hơn đối với PCB có thể tái chế. Thiết bị điện tử in 3D với in phun và in laser có thể giảm số bước sản xuất so với phương pháp trừ. Các quy trình bồi đắp có thể dễ dàng in các thiết kế phức tạp trên nền mỏng.

PCB linh hoạt

Sự nổi lên của các thiết bị điện tử thu nhỏ với cách đóng gói độc đáo đã cho phép các mạch in linh hoạt chiếm được thị phần lớn trong ngành PCB. Chúng có thể uốn cong và phù hợp với hình dạng và kích cỡ kỳ lạ. Flex PCB có thể hoạt động ổn định trong môi trường nhiệt độ cao. Độ tin cậy và trọng lượng nhẹ của bo mạch đã khiến chúng trở thành lựa chọn phù hợp trong ngành hàng không vũ trụ, y tế, ô tô và điện tử thương mại.

Flex PCB đang tạo ra các cấu trúc mỏng hơn và nhẹ hơn phù hợp với các công nghệ in sử dụng quy trình bồi đắp. Có rất nhiều tiến bộ về vật liệu và công nghệ được sử dụng trong sản xuất PCB linh hoạt, nhưng chi phí vật liệu tăng và quy trình lắp ráp phức tạp là những thách thức chính. Họ cần một cơ sở lưu trữ thích hợp nếu không họ có thể dễ dàng bị hư hỏng. Việc sửa chữa PCB linh hoạt rất khó khăn và tốn kém.

Kết luận

Việc ra đời của máy làm mạch in đã mang lại nhiều tác động tích cực đối với ngành điện tử. Chúng giúp cho việc sản xuất các bảng mạch PCB nhanh chóng, tạo ra nhiều bảng mạch hiện đại, linh hoạt, đáp ứng nhu cầu của con người. Từ đó thúc đẩy các ngành công nghiệp phát triển. Trong thời đại công nghệ 4.0, các máy làm mạch in ngày càng được nâng cấp, hoàn thiện, hứa hẹn mang lại nhiều bảng mạch tiên tiến, hiện đại phục vụ cho cuộc sống con người.