Cấu tạo PCB

31/03/2025 21

PCB (Printed Circuit Board) là thành phần cốt lõi trong hầu hết các thiết bị điện tử, từ điện thoại, máy tính đến các hệ thống công nghiệp và hàng không. Vậy PCB được cấu tạo như thế nào, có những loại nào và sử dụng vật liệu gì? Hãy cùng IC-VietNam tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây!

Một PCB cơ bản sẽ gồm nhiều lớp xếp chồng lên nhau theo thứ tự nhất định để đảm bảo hoạt động ổn định và bền bỉ. Mỗi lớp sẽ đóng một vai trò riêng, được kết nối với nhau bằng nhiệt hoặc chất kết dính tạo thành 1 thể thống nhất:

1. Lớp in lụa (Silkscreen Layer)

Lớp trên cùng của PCB, chứa ký hiệu, số hiệu linh kiện, logo và hướng dẫn lắp ráp, giúp kỹ thuật viên dễ dàng xác định, lắp đặt và kiểm tra linh kiện.
Thường có màu trắng, màu vàng, đỏ hoặc xanh tùy vào thiết kế.

Được in bằng mực đặc biệt có khả năng chịu nhiệt và bám chắc trên bề mặt PCB.

2. Lớp hàn (Solder Mask Layer)

Là lớp bảo vệ nằm phía trên lớp đồng, có tác dụng cách ly các đường dẫn điện và hạn chế hiện tượng ngắn mạch do thiếc hàn hoặc các yếu tố môi trường.

Là lớp tạo màu cho PCB, phổ biến nhất là màu xanh lá, ngoài ra còn có đỏ, đen, xanh dương, vàng, trắng…
Lớp sơn đặc biệt phủ lên PCB bằng in lụa hoặc in phun, bảo vệ mạch đồng khỏi oxy hóa, môi trường và đoản mạch.

3. Lớp đồng (Copper Layer)

Là lớp dẫn điện quan trọng nhất trong PCB, chứa các đường mạch đồng giúp kết nối các linh kiện điện tử với nhau.

Thường có độ dày từ 1oz (35µm) đến 3oz (105µm) hoặc hơn, tùy thuộc vào yêu cầu của mạch điện.
Được sản xuất bằng cách phủ một lớp đồng mỏng lên bề mặt lớp nền, sau đó loại bỏ phần không cần thiết bằng phương pháp ăn mòn hóa học.
Có thể có một hoặc nhiều lớp đồng tùy vào thiết kế PCB (PCB một lớp, hai lớp hoặc nhiều lớp).

4. Lớp nền (Substrate Layer)

là phần khung của PCB, giúp mạch có độ cứng, chịu nhiệt và cách điện tốt, Đóng vai trò làm giá đỡ cho toàn bộ bảng mạch.
Phổ biến nhất là FR4 (Fiberglass Reinforced Epoxy), một loại sợi thủy tinh gia cường epoxy có độ bền cao, chịu nhiệt tốt và không dẫn điện.
Ngoài FR4, một số loại PCB có thể sử dụng vật liệu khác như nhôm (Aluminum Core PCB) để tản nhiệt tốt hơn hoặc ceramic (Gốm) để hoạt động trong môi trường khắc nghiệt.
Độ dày của lớp nền có thể thay đổi tùy theo ứng dụng, thường từ 0.2mm đến 3mm.

Xem thêm: "FPGA vs. ASIC: Choosing the right technology for your project".

Các loại PCB phổ biến

Hiện nay, PCB được phát triển rộng rãi thành nhiều loại khác nhau, mỗi loại phù hợp với những ứng dụng và yêu cầu kỹ thuật riêng. Dưới đây là các loại PCB phổ biến:

PCB một lớp (Single-layer PCB): Chỉ có một lớp đồng dẫn điện, thường dùng trong các thiết bị đơn giản như đèn LED, đồ gia dụng.
PCB hai lớp (Double-layer PCB): Hay còn gọi là PCB hai mặt, có hai lớp đồng, cho phép linh kiện được lắp ở cả hai mặt, thường dùng trong hệ thống âm thanh, thiết bị công nghiệp.
PCB nhiều lớp (Multilayer PCB): Có từ 3 lớp trở lên, giúp tối ưu không gian và giảm nhiễu điện từ, ứng dụng trong máy tính, viễn thông, thiết bị y tế.
PCB dẻo (Flexible PCB): Hay còn gọi là mạch Flex, được làm từ vật liệu dẻo như polymide, PEEK hoặc màng polyester, có thể uốn cong, sử dụng trong thiết bị đeo thông minh, điện thoại, ô tô.
PCB cứng - mềm (Rigid-Flex PCB): Kết hợp giữa PCB cứng và PCB dẻo, có khả năng chống sốc và uốn dẻo giúp tiết kiệm không gian, ứng dụng trong thiết bị quân sự, hàng không.
PCB không chứa chì (Lead-free PCB): Đáp ứng tiêu chuẩn môi trường RoHS, dùng trong các thiết bị điện tử thân thiện môi trường.

Vật liệu chế tạo PCB

PCB hoạt động trong môi trường khắc nghiệt nên vật liệu làm PCB phải đảm bảo độ bền cơ học, cách điện tốt, khả năng chịu nhiệt và dẫn điện hiệu quả. Dưới đây là các loại vật liệu phổ biến được sử dụng trong chế tạo PCB:

FR4 (Fiberglass Reinforced Epoxy): Vật liệu phổ biến nhất trong sản xuất PCB, làm từ sợi thủy tinh gia cường epoxy. Có độ bền cao, cách điện tốt, chịu nhiệt tốt, được dùng rộng rãi trong thiết bị điện tử tiêu dùng, máy tính, viễn thông.
Polyimide (PI): Vật liệu chịu nhiệt cao (200-300°C), dẻo, bền, chống hóa chất, phù hợp với môi trường khắc nghiệt. Thường dùng trong PCB linh hoạt cho hàng không, ô tô, y tế, công nghệ cao.
Nhôm (Metal Core PCB - MCPCB): Thay thế FR4 bằng lõi nhôm giúp tản nhiệt tốt, chịu lực và chống sốc nhiệt. Cấu trúc gồm nhôm, lớp cách điện và đồng dẫn điện, thường dùng trong đèn LED công suất lớn, bộ nguồn, hệ thống điện tử ô tô.
Ceramic PCB: Làm từ gốm như Alumina hoặc Aluminium Nitride, chịu nhiệt trên 350°C, tản nhiệt tốt, hoạt động ổn định trong môi trường khắc nghiệt. Được ứng dụng trong viễn thông, quân sự, hàng không vũ trụ, hệ thống điện tử công suất cao.

PCB đóng vai trò quan trọng trong hầu hết các thiết bị điện tử hiện đại, với cấu tạo nhiều lớp giúp đảm bảo hiệu suất và độ bền cao. Việc lựa chọn loại PCB và vật liệu phù hợp sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hoạt động và tuổi thọ của thiết bị. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, PCB ngày càng được cải tiến để đáp ứng các yêu cầu khắt khe hơn, từ điện tử tiêu dùng đến hàng không vũ trụ. IC-VietNam – thương hiệu uy tín trong lĩnh vực cung cấp PCB chất lượng cao, cam kết mang đến giải pháp tối ưu cho mọi nhu cầu của khách hàng.