什么是PCB
PCB 即 Printed Circuit Board 的簡寫,中文名稱為印制電路板,又稱印刷電路板、印刷線路板,是重要的電子部件,是電子元器件的支撐體,是電子元器件電氣連接的提供者。由于它是采用電子印刷術制作的,故被稱為“印刷”電路板。
隨著電子設備越來越復雜,需要的零件自然越來越多,PCB上頭的線路與零件也越來越密集了。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、并不易彎曲的材質所制作成。在表面可以看到的細小線路材料是銅箔,原本銅箔是覆蓋在整個板子上的,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狀的細小線路了。這些線路被稱作導線(conductor pattern)或稱布線,并用來提供PCB上零件的電路連接。
通常PCB的顏色都是綠色或是棕色,這是阻焊漆(solder mask)的顏色。是絕緣的防護層,可以保護銅線,也可以防止零件被焊到不正確的地方。在阻焊層上還會印刷上一層絲網印刷面(silk screen)。通常在這上面會印上文字與符號(大多是白色的),以標示出各零件在板子上的位置。絲網印刷面也被稱作圖標面(legend)。
PCB的歷史
印制電路板的發明者是奧地利人保羅·愛斯勒(Paul Eisler),他于1936年在一個收音機裝置內采用了印刷電路板。1943年,美國人將該技術大量使用于軍用收音機內。1948年,美國正式認可這個發明用于商業用途。自20世紀50年代中期起,印刷電路版技術才開始被廣泛采用。
在印制電路板出現之前,電子元器件之間的互連都是依靠電線直接連接實現的。而現在,電路面包板只是作為有效的實驗工具而存在;印刷電路板在電子工業中已經占據了絕對統治的地位。
PCB技術發展概要
從1903年至今,若以PCB組裝技術的應用和發展角度來看,可分為三個階段
●通孔插裝技術(THT)階段PCB
1.金屬化孔的作用:
(1).電氣互連---信號傳輸
(2).支撐元器件---引腳尺寸限制通孔尺寸的縮小
a.引腳的剛性
b.自動化插裝的要求
2.提高密度的途徑
(1)減小器件孔的尺寸,但受到元件引腳的剛性及插裝精度的限制,孔徑≥0.8mm
(2)縮小線寬/間距:0.3mm—0.2mm—0.15mm—0.1mm
(3)增加層數:單面—雙面—4層—6層—8層—10層—12層—64層
●表面安裝技術(SMT)階段PCB
1.導通孔的作用:僅起到電氣互連的作用,孔徑可以盡可能的小,堵上孔也可以。
2.提高密度的主要途徑
①.過孔尺寸急劇減小:0.8mm—0.5mm—0.4mm—0.3mm—0.25mm
②.過孔的結構發生本質變化:
a.埋盲孔結構 優點:提高布線密度1/3以上、減小PCB尺寸或減少層數、提高可靠性、 改善了特性阻抗控制,減小了串擾、噪聲或失真(因線短,孔小)
b.盤內孔(hole in pad)消除了中繼孔及連線
③薄型化:雙面板:1.6mm—1.0mm—0.8mm—0.5mm
④PCB平整度:
a.概念:PCB板基板翹曲度和PCB板面上連接盤表面的共面性。
b.PCB翹曲度是由于熱、機械引起殘留應力的綜合結果
c.連接盤的表面涂層:HASL、化學鍍NI/AU、電鍍NI/AU…
●芯片級封裝(CSP)階段PCB
CSP以開始進入急劇的變革于發展其之中,推動PCB技術不斷向前發展, PCB工業將走向激光時代和納米時代.
印刷電路板(Printed circuit board,PCB)幾乎會出現在每一種電子設備當中。如果在某樣設備中有電子零件,那么它們也都是鑲在大小各異的PCB上。除了固定各種小零件外,PCB的主要功能是提供上頭各項零件的相互電氣連接。隨著電子設備越來越復雜,需要的零件越來越多,PCB上頭的線路與零件也越來越密集了。
板子本身的基板是由絕緣隔熱、并不易彎曲的材質所制作成。在表面可以看到的細小線路材料是銅箔,原本銅箔是覆蓋在整個板子上的,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狀的細小線路了。這些線路被稱作導線(conductor pattern)或稱布線,并用來提供PCB上零件的電路連接。
導線(Conductor Pattern)
為了將零件固定在PCB上面,我們將它們的接腳直接焊在布線上。在最基本的PCB(單面板)上,零件都集中在其中一面,導線則都集中在另一面。這么一來我們就需要在板子上打洞,這樣接腳才能穿過板子到另一面,所以零件的接腳是焊在另一面上的。因為如此,PCB的正反面分別被稱為零件面(Component Side)與焊接面(Solder Side)。 如果PCB上頭有某些零件,需要在制作完成后也可以拿掉或裝回去,那么該零件安裝時會用到插座(Socket)。由于插座是直接焊在板子上的,零件可以任意的拆裝。下面看到的是ZIF(Zero Insertion Force,零撥插力式)插座,它可以讓零件(這里指的是CPU)可以輕松插進插座,也可以拆下來。插座旁的固定桿,可以在您插進零件后將其固定。
ZIF插座
如果要將兩塊PCB相互連結,一般我們都會用到俗稱「金手指」的邊接頭(edge connector)。金手指上包含了許多裸露的銅墊,這些銅墊事實上也是PCB布線的一部份。通常連接時,我們將其中一片PCB上的金手指插進另一片PCB上合適的插槽上(一般叫做擴充槽Slot)。在計算機中,像是顯示卡,聲卡或是其它類似的界面卡,都是借著金手指來與主機板連接的。
邊接頭(俗稱金手指)
PCB上的綠色或是棕色,是阻焊漆(solder mask)的顏色。這層是絕緣的防護層,可以保護銅線,也可以防止零件被焊到不正確的地方。在阻焊層上另外會印刷上一層絲網印刷面(silk screen)。通常在這上面會印上文字與符號(大多是白色的),以標示出各零件在板子上的位置。絲網印刷面也被稱作圖標面
印制電路板的設計是以電路原理圖為根據,實現電路設計者所需要的功能。印刷電路板的設計主要指版圖設計,需要考慮外部連接的布局、內部電子元件的優化布局、金屬連線和通孔的優化布局、電磁保護、熱耗散等各種因素。優秀的版圖設計可以節約生產成本,達到良好的電路性能和散熱性能。簡單的版圖設計可以用手工實現,復雜的版圖設計需要借助計算機輔助設計(CAD)實現。
PCB在各種電子設備中有如下功能:
1.?提供集成電路等各種電子元器件固定、裝配的機械支撐。
2.?實現集成電路等各種電子元器件之間的布線和電氣連接(信號傳輸)或電絕緣。提供所要求的電氣特性,如特性阻抗等。
3.?為自動裝配提供阻焊圖形,為元器件插裝、檢查、維修提供識別字符和圖形。
PCB的分類
根據電路層數分類: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,復雜的多層板可達十幾層。多層板(Multi-Layer Boards),它大大增加了可以布線的面積。多層板用上了更多單或雙面的布線板。多層板使用數片雙面板,并在每層板間放進一層絕緣層后黏牢(壓合)。板子的層數就代表了有幾層獨立的布線層,通常層數都是偶數,并且包含最外側的兩層。常見的一般是4到8層的結構,不過從技術上是可以做到近100層的PCB板。
根據軟硬進行分類:分為普通電路板和柔性電路板。
評論