PCB板 (Printed Circuit Board)

PCB板 圖

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PCB板 (Printed Circuit Board)，中文名稱為印制線路板，簡(jiǎn)稱印制板，是電子工業(yè)的重要部件之一。以絕緣板為基材，切成一定尺寸，其上至少附有一個(gè)導(dǎo)電圖形，并布有孔（如元件孔、緊固孔、金屬化孔等），用來代替以往裝置電子元器件的底盤，并實(shí)現(xiàn)電子元器件之間的相互連接。由于這種板是采用電子印刷術(shù)制作的，故被稱為“印刷”電路板。

幾乎每種電子設(shè)備，小到電子手表、計(jì)算器，大到計(jì)算機(jī)，通訊電子設(shè)備，軍用武器系統(tǒng)，只要有集成電路等電子元器件，為了它們之間的電氣互連，都要使用PCB板。在較大型的電子產(chǎn)品研究過程中，最基本的成功因素是該產(chǎn)品的PCB板的設(shè)計(jì)、文件編制和制造。PCB板的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量直接影響到整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量和成本，甚至導(dǎo)致商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的成敗。

我們通常說的印刷電路板是指裸板-即沒有上元器件的電路板。

 目錄 

1. PCB板功能

2. PCB板來源

3. PCB板發(fā)展

4. PCB板分類

5. PCB板組成

6. PCB板外觀

7. PCB板優(yōu)點(diǎn)

8. PCB板特點(diǎn)

9. PCB板軟硬區(qū)別

 1  PCB板功能

電子設(shè)備采用PCB板后，由于同類PCB板的一致性，從而避免了人工接線的差錯(cuò)，并可實(shí)現(xiàn)電子元器件自動(dòng)插裝或貼裝、自動(dòng)焊錫、自動(dòng)檢測(cè)，保證了電子設(shè)備的質(zhì)量，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低了成本，并便于維修。

 2  PCB板來源

PCB板的創(chuàng)造者是奧地利人保羅·愛斯勒（Paul Eisler），1936年，他首先在收音機(jī)里采用了PCB板。1943年，美國(guó)人多將該技術(shù)運(yùn)用于軍用收音機(jī)，1948年，美國(guó)正式認(rèn)可此發(fā)明可用于商業(yè)用途。自20世紀(jì)50年代中期起，PCB板才開始被廣泛運(yùn)用。

在PCB板出現(xiàn)之前，電子元器件之間的互連都是依托電線直接連接完成的。而如今，電線僅用在實(shí)驗(yàn)室做試驗(yàn)應(yīng)用而存在；PCB板在電子工業(yè)中已肯定占據(jù)了絕對(duì)控制的地位。

 3  PCB板發(fā)展

PCB板從單層發(fā)展到雙面、多層和撓性，并且仍舊保持著各自的發(fā)展趨勢(shì)。由于不斷地向高精度、高密度和高可靠性方向發(fā)展，不斷縮小體積、減少成本、提高性能，使得PCB板在未來電子設(shè)備的發(fā)展工程中，仍然保持著強(qiáng)大的生命力。

綜述國(guó)內(nèi)外對(duì)未來PCB板生產(chǎn)制造技術(shù)發(fā)展動(dòng)向的論述基本是一致的，即向高密度，高精度，細(xì)孔徑，細(xì)導(dǎo)線，細(xì)間距，高可靠，多層化，高速傳輸，輕量，薄型方向發(fā)展，在生產(chǎn)上同時(shí)向提高生產(chǎn)率，降低成本，減少污染，適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)方向發(fā)展。印制電路的技術(shù)發(fā)展水平，一般以PCB板上的線寬，孔徑，板厚/孔徑比值為代表。

 4  PCB板分類

根據(jù)電路層數(shù)分類：分為單面板、雙面板和多層板。常見的多層板一般為4層板或6層板，復(fù)雜的多層板可達(dá)幾十層。

單面板（Single-Sided Boards） 在最基本的PCB板上，零件集中在其中一面，導(dǎo)線則集中在另一面上（有貼片元件時(shí)和導(dǎo)線為同一面，插件器件再另一面）。因?yàn)閷?dǎo)線只出現(xiàn)在其中一面，所以這種PCB板叫作單面板（Single-sided）。因?yàn)閱蚊姘逶谠O(shè)計(jì)線路上有許多嚴(yán)格的限制（因?yàn)橹挥幸幻?，布線間不能交叉而必須繞獨(dú)自的路徑），所以只有早期的電路才使用這類的板子。

雙面板（Double-Sided Boards） 這種PCB板的兩面都有布線，不過要用上兩面的導(dǎo)線，必須要在兩面間有適當(dāng)?shù)碾娐愤B接才行。這種電路間的“橋梁”叫做導(dǎo)孔（via）。導(dǎo)孔是在PCB板上，充滿或涂上金屬的小洞，它可以與兩面的導(dǎo)線相連接。因?yàn)殡p面板的面積比單面板大了一倍，雙面板解決了單面板中因?yàn)椴季€交錯(cuò)的難點(diǎn)（可以通過孔導(dǎo)通到另一面），它更適合用在比單面板更復(fù)雜的電路上。

多層板（Multi-Layer Boards） 為了增加可以布線的面積，多層板用上了更多單或雙面的布線板。用一塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層或二塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層的印刷線路板，通過定位系統(tǒng)及絕緣粘結(jié)材料交替在一起且導(dǎo)電圖形按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行互連的印刷線路板就成為四層、六層印刷電路板了，也稱為多層印刷線路板。板子的層數(shù)并不代表有幾層獨(dú)立的布線層，在特殊情況下會(huì)加入空層來控制板厚，通常層數(shù)都是偶數(shù)，并且包含最外側(cè)的兩層。大部分的主機(jī)板都是4到8層的結(jié)構(gòu)，不過技術(shù)上理論可以做到近100層的PCB板。大型的超級(jí)計(jì)算機(jī)大多使用相當(dāng)多層的主機(jī)板，不過因?yàn)檫@類計(jì)算機(jī)已經(jīng)可以用許多普通計(jì)算機(jī)的集群代替，超多層板已經(jīng)漸漸不被使用了。因?yàn)镻CB板中的各層都緊密的結(jié)合，一般不太容易看出實(shí)際數(shù)目，不過如果仔細(xì)觀察主機(jī)板，還是可以看出來。

 5  PCB板組成

線路與圖面（Pattern）：線路是做為原件之間導(dǎo)通的工具，在設(shè)計(jì)上會(huì)另外設(shè)計(jì)大銅面作為接地及電源層。線路與圖面是同時(shí)做出的。

介電層（Dielectric）：用來保持線路及各層之間的絕緣性，俗稱為基材。

孔（Through hole / via）：導(dǎo)通孔可使兩層次以上的線路彼此導(dǎo)通，較大的導(dǎo)通孔則做為零件插件用，另外有非導(dǎo)通孔（nPTH）通常用來作為表面貼裝定位，組裝時(shí)固定螺絲用。

防焊油墨（Solder resistant /Solder Mask) ：并非全部的銅面都要吃錫上零件，因此非吃錫的區(qū)域，會(huì)印一層隔絕銅面吃錫的物質(zhì)（通常為環(huán)氧樹脂），避免非吃錫的線路間短路。根據(jù)不同的工藝，分為綠油、紅油、藍(lán)油。

絲?。↙egend /Marking/Silk screen）：此為非必要之構(gòu)成，主要的功能是在電路板上標(biāo)注各零件的名稱、位置框，方便組裝后維修及辨識(shí)用。

表面處理（Surface Finish）：由于銅面在一般環(huán)境中，很容易氧化，導(dǎo)致無法上錫（焊錫性不良），因此會(huì)在要吃錫的銅面上進(jìn)行保護(hù)。保護(hù)的方式有噴錫（HASL），化金（ENIG），化銀（Immersion Silver)，化錫（Immersion Tin），有機(jī)保焊劑（OSP），方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，統(tǒng)稱為表面處理。

 6  PCB板外觀

裸板（上頭沒有零件）也常被稱為"印刷線路板Printed Wiring Board（PWB）"。板子本身的基板是由絕緣隔熱、并不易彎曲的材質(zhì)所制作成。在表面可以看到的細(xì)小線路材料是銅箔，原本銅箔是覆蓋在整個(gè)板子上的，而在制造過程中部份被蝕刻處理掉，留下來的部份就變成網(wǎng)狀的細(xì)小線路了。這些線路被稱作導(dǎo)線（conductor pattern）或稱布線，并用來提供PCB板上零件的電路連接。

通常PCB板的顏色都是綠色或是棕色，這是阻焊（solder mask）的顏色。是絕緣的防護(hù)層，可以保護(hù)銅線，也防止波焊時(shí)造成的短路，并節(jié)省焊錫之用量。在阻焊層上還會(huì)印刷上一層絲網(wǎng)印刷面（silk screen）。通常在這上面會(huì)印上文字與符號(hào)（大多是白色的），以標(biāo)示出各零件在板子上的位置。絲網(wǎng)印刷面也被稱作圖標(biāo)面（legend）。

在制成最終產(chǎn)品時(shí)，其上會(huì)安裝集成電路、電晶體、二極管、被動(dòng)元件（如：電阻、電容、連接器等）及其他各種各樣的電子零件。借著導(dǎo)線連通，可以形成電子訊號(hào)連結(jié)及應(yīng)有機(jī)能。

 7  PCB板優(yōu)點(diǎn)

由于圖形具有重復(fù)性（再現(xiàn)性）和一致性，減少了布線和裝配的差錯(cuò)，節(jié)省了設(shè)備的維修、調(diào)試和檢查時(shí)間；

設(shè)計(jì)上可以標(biāo)準(zhǔn)化，利于互換；

布線密度高，體積小，重量輕，利于電子設(shè)備的小型化；

利于機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率并降低了電子設(shè)備的造價(jià)。

特別是FPC軟性板的耐彎折性，精密性，更好的應(yīng)到高精密儀器上。（如相機(jī)，手機(jī)，攝像機(jī)等）

 8  PCB板特點(diǎn)

PCB板之所以能得到越來越廣泛地應(yīng)用，因?yàn)樗泻芏嗒?dú)特優(yōu)點(diǎn)，概栝如下。

可高密度化。數(shù)十年來，印制板高密度能夠隨著集成電路集成度提高和安裝技術(shù)進(jìn)步而發(fā)展著。

高可靠性。通過一系列檢查、測(cè)試和老化試驗(yàn)等可保證PCB長(zhǎng)期（使用期，一般為20年）而可靠地工作著。

可設(shè)計(jì)性。對(duì)PCB各種性能（電氣、物理、化學(xué)、機(jī)械等）要求，可以通過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化等來實(shí)現(xiàn)印制板設(shè)計(jì)，時(shí)間短、效率高。

可生產(chǎn)性。采用現(xiàn)代化管理，可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模（量）化、自動(dòng)化等生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量一致性。

可測(cè)試性。建立了比較完整測(cè)試方法、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、各種測(cè)試設(shè)備與儀器等來檢測(cè)并鑒定PCB產(chǎn)品合格性和使用壽命。

可組裝性。PCB產(chǎn)品既便于各種元件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化組裝，又可以進(jìn)行自動(dòng)化、規(guī)模化批量生產(chǎn)。同時(shí)，PCB和各種元件組裝部件還可組裝形成更大部件、系統(tǒng)，直至整機(jī)。

可維護(hù)性。由于PCB產(chǎn)品和各種元件組裝部件是以標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)與規(guī)?；a(chǎn)，因而，這些部件也是標(biāo)準(zhǔn)化。所以，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，可以快速、方便、靈活地進(jìn)行更換，迅速恢服系統(tǒng)工作。當(dāng)然，還可以舉例說得更多些。如使系統(tǒng)小型化、輕量化，信號(hào)傳輸高速化等。

 9  PCB板軟硬區(qū)別

分為剛性電路板和柔性電路板、軟硬結(jié)合板。

剛性PCB板與柔性PCB板的直觀上區(qū)別是柔性PCB板是可以彎曲的。剛性PCB板的常見厚度有0.2mm，0.4mm，0.6mm，0.8mm，1.0mm，1.2mm，1.6mm，2.0mm等。柔性PCB板的常見厚度為0.2mm，要焊零件的地方會(huì)在其背后加上加厚層，加厚層的厚度0.2mm，0.4mm不等。了解這些的目的是為了結(jié)構(gòu)工師設(shè)計(jì)時(shí)提供給他們一個(gè)空間參考。剛性PCB板的材料常見的包括：酚醛紙質(zhì)層壓板，環(huán)氧紙質(zhì)層壓板，聚酯玻璃氈層壓板，環(huán)氧玻璃布層壓板；柔性PCB板的材料常見的包括：聚酯薄膜，聚酰亞胺薄膜，氟化乙丙烯薄膜。