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印刷电路板PCB基本知识简介
2015/8/20 10:18:34 0Human comments 522Browse Classification:PCB Standard System

一、印刷电路板(Printed circuit board,PCB)

PCB是印刷电路板(即Printed Circuit Board)的简称。又称印制电路板、印刷线路板,由于它是采用电子印刷术制作的,故被称为“印刷”电路板。印刷电路板是组装电子零件用的基板,是在通用基材上按预定设计形成点间连接及印制元件的印制板。该产品的主要功能是使各种电子零组件形成预定电路的连接,起中继传输的作用,是电子产品的关键电子互连件,有“电子产品之母”之称。PCB作为电子零件装载的基板和关键互连件,任何电子设备或产品均需配备。


二、PCB的制造原理

我们打开通用电脑的健盘就能看到一张软性薄膜(挠性的绝缘基材),印上有银白色(银浆)的导电图形与健位图形。因为通用丝网漏印方法得到这种图形,所以我们称这种印制线路板为挠性银浆印制线路板。而我们去电脑城看到的各种电脑主机板、显卡、网卡、调制解调器、声卡及家用电器上的印制电路板就不同了。它所用的基材是由纸基(常用于单面)或玻璃布基(常用于双面及多层),预浸酚醛或环氧树脂,表层一面或两面粘上覆铜簿再层压固化而成。这种线路板覆铜簿板材,我们就称它为刚性板。再制成印制线路板,我们就称它为刚性印制线路板。单面有印制线路图形我们称单面印制线路板,双面有印制线路图形,再通过孔的金属化进行双面互连形成的印制线路板,我们就称其为双面板。如果用一块双面作内层、二块单面作外层或二块双面作内层、二块单面作外层的印制线路板,通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且导电图形按设计要求进行互连的印制线路板就成为四层、六层印制电路板了,也称为多层印制线路板。现在已有超过100层的实用印制线路板了。


三、PCB的生产过程

PCB的生产过程较为复杂,它涉及的工艺范围较广,从简单的机械加工到复杂的机械加工,有普通的化学反应还有光化学电化学热化学等工艺,计算机辅助设计CAM等多方面的知识。而且在生产过程中工艺问题很多而且会时时遇见新的问题而部分问题在没有查清原因问题就消失了,由于其生产过程是一种非连续的流水线形式,任何一个环节出问题都会造成全线停产或大量报废的后果,印刷线路板如果报废是无法回收再利用的,工艺工程师的工作压力较大,所以许多工程师离开了这个行业转到印刷线路板设备或材料商做销售和技术服务方面的工作。

板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成.在表面可以看到的细小线路材料是铜箔,原本铜箔是覆盖在整个板子上的,而在制造过程中部份被蚀刻处理掉,留下来的部份就变成网状的细小线路了.这些线路被称作导线(conductor pattern)或称布线,并用来提供PCB上零件的电路连接.

为了将零件固定在PCB上面,我们将它们的接脚直接焊在布线上.在最基本的PCB(单面板)上,零件都集中在其中一面,导线则都集中在另一面.这么一来我们就需要在板子上打洞,这样接脚才能穿过板子到另一面,所以零件的接脚是焊在另一面上的.因为如此,PCB的正反面分别被称为零件面(Component Side)与焊接面(Solder Side).

如果PCB上头有某些零件,需要在制作完成后也可以拿掉或装回去,那么该零件安装时会用到插座(Socket).由于插座是直接焊在板子上的,零件可以任意的拆装.

如果要将两块PCB相互连结,一般我们都会用到俗称「金手指」的边接头(edge connector).金手指上包含了许多裸露的铜垫,这些铜垫事实上也是PCB布线的一部份.通常连接时,我们将其中一片PCB上的金手指插进另一片PCB上合适的插槽上(一般叫做扩充槽Slot).在计算机中,像是显示卡,声卡或是其它类似的界面卡,都是借着金手指来与主机板连接的.

PCB上的绿色或是棕色,是阻焊漆(solder mask)的颜色.这层是绝缘的防护层,可以保护铜线,也可以防止零件被焊到不正确的地方.在阻焊层上另外会印刷上一层丝网印刷面(silk screen).通常在这上面会印上文字与符号(大多是白色的),以标示出各零件在板子上的位置.丝网印刷面也被称作图标面(legend).

印刷电路板将零件与零件之间复杂的电路铜线,经过细致整齐的规划后,蚀刻在一块板子上,提供电子零组件在安装与互连时的主要支撑体,是所有电子产品不可或缺的基础零件。

印刷电路板以不导电材料所制成的平板,在此平板上通常都有设计预钻孔以安装芯片和其它电子组件。组件的孔有助于让预先定义在板面上印制之金属路径以电子方式连接起来,将电子组件的接脚穿过PCB后,再以导电性的金属焊条黏附在PCB上而形成电路。


四、PCB的发展简史发展方向

发展简史:我国从五十年代中期开始了单面印制板的研制,首先应用于半导体收音机中。六十年代中自力更生地开发了我国的覆箔板基材,使铜箔蚀刻法成为我国PCB生产的主导工艺,六十年代已能大批量地生产单面板。小批量生产双面金属化孔印制,并在少数几个单位开始研制多层板。七十年代在国内推广了图形电镀蚀刻法工艺,但由于受到各种干扰,印制电路专用材料和专用设备没有及时跟上,整个生产技术水平落后于国外先进水平。到了八十年代由于改革开放政策的批引,不仅引进了大量具有国外八十年代先进水平的单面、双面、多层印制板生产线,而且经过十多年消化、吸收较快地提高了我国印制电路生产技术水平。

发展方向:近几年中国电子工业已经成为拉动国内经济增长的主要支柱之一,随着计算机、通信设备、消费电子和汽车工业的迅速发展, PCB产业也获得了快速发展。而伴随着印制电路产品发展,就要求有新的材料、新的工艺技术和新的设备。我国印制电器材料工业在扩大产量的同时,更要注重于提高性能和质量;印制电路专用设备工业不再是低水平的仿造,而是向生产自动化、精密度、多功能、现代化设备发展。PCB生产集世界高新科技于一体,印制电路生产技术会采用液态感光成像、直接电镀、脉冲电镀、积层多层板等新工艺。


五、PCB的特点和分类以及上下游

PCB特点有高密度化,高可靠性,可设计性,可生产性,可组装性和可维护性六个方面。

一般而言,电子产品功能越复杂、回路距离越长、接点脚数越多,PCB所需层数亦越多,如高阶消费性电子、信息及通讯产品等;而软板主要应用于需要弯绕的产品中:如笔记型计算机、照相机、汽车仪表等。PCB分类按照层数来分,可分为单面板(SSB)、双面板(DSB)和多层板(MLB);按柔软度来分,可分为刚性印刷电路板(RPC)和柔性印刷电路板(FPC)。在产业研究中,一般按照上述PCB产品的基本分类,将PCB产业细分为单面板、双面板、常规多层板、柔性板、HDI(高密度烧结)板、封装基板等六个主要细分产业。

PCB上游产业包括PCB基材板原材料供应商和PCB生产设备供应商,下游产业包括消费类电子,电脑及周边产品,汽车业和手机行业。按产业链可以分为原材料-覆铜板-印刷电路板-电子产品应用。具体分析如下:

玻纤布:玻纤布是覆铜板的原材料之一,由玻纤纱纺织而成,约占覆铜板成本的40%(厚板)和25%(薄板)。玻纤纱由硅砂等原料在窑中煅烧成液态,通过极细小的合金喷嘴拉成极细玻纤,再将几百根玻纤缠绞成玻纤纱。

铜箔:铜箔是占覆铜板成本比重最大的原材料,约占覆铜板成本的30%(厚板)和50%(薄板),因此铜箔的涨价是覆铜板涨价的主要驱动力。

覆铜板:覆铜板是以环氧树脂等为融合剂将玻纤布和铜箔压合在一起的产物,是PCB的直接原材料,在经过蚀刻、电镀、多层板压合之后制成印刷电路板。

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