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PCB板

     

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 目錄 

  1. PCB板功能

  2. PCB板來源

  3. PCB板發展

  4. PCB板組成

  5. PCB板外觀

  6. PCB板優點

  7. PCB板特點

  8. PCB板軟硬區別

  9. PCB板分類


 1  PCB板功能  


PCB板功能


電子設備采用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,并可實現電子元器件自動插裝或貼裝、自動焊錫、自動檢測,保證了電子設備的質量,提高了勞動生產率、降低了成本,并便于維修。


 2  PCB板來源  


PCB板來源


PCB板的創造者是奧地利人保羅·愛斯勒(Paul Eisler),1936年,他首先在收音機里采用了PCB板。1943年,美國人多將該技術運用于軍用收音機,1948年,美國正式認可此發明可用于商業用途。自20世紀50年代中期起,PCB板才開始被廣泛運用。

 

在PCB板出現之前,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,電線僅用在實驗室做試驗應用而存在;PCB板在電子工業中已肯定占據了絕對控制的地位。


 3  PCB板發展  


PCB板發展


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

 

綜述國內外對未來PCB板生產制造技術發展動向的論述基本是一致的,即向高密度,高精度,細孔徑,細導線,細間距,高可靠,多層化,高速傳輸,輕量,薄型方向發展,在生產上同時向提高生產率,降低成本,減少污染,適應多品種、小批量生產方向發展。印制電路的技術發展水平,一般以PCB板上的線寬,孔徑,板厚/孔徑比值為代表。


 4  PCB板組成  


PCB板組成


線路與圖面(Pattern):線路是做為原件之間導通的工具,在設計上會另外設計大銅面作為接地及電源層。線路與圖面是同時做出的。

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

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

絲印(Legend /Marking/Silk screen):此為非必要之構成,主要的功能是在電路板上標注各零件的名稱、位置框,方便組裝后維修及辨識用。

表面處理(Surface Finish):由于銅面在一般環境中,很容易氧化,導致無法上錫(焊錫性不良),因此會在要吃錫的銅面上進行保護。保護的方式有噴錫(HASL),化金(ENIG),化銀(Immersion Silver),化錫(Immersion Tin),有機保焊劑(OSP),方法各有優缺點,統稱為表面處理。


 5  PCB板外觀  


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。是絕緣的防護層,可以保護銅線,也防止波焊時造成的短路,并節省焊錫之用量。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)。

 

在制成最終產品時,其上會安裝集成電路、電晶體、二極管、被動元件(如:電阻、電容、連接器等)及其他各種各樣的電子零件。借著導線連通,可以形成電子訊號連結及應有機能。


 6  PCB板優點  


PCB板優點


由于圖形具有重復性(再現性)和一致性,減少了布線和裝配的差錯,節省了設備的維修、調試和檢查時間;

設計上可以標準化,利于互換;

布線密度高,體積小,重量輕,利于電子設備的小型化;

利于機械化、自動化生產,提高了勞動生產率并降低了電子設備的造價。

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


 7  PCB板特點  


PCB板特點


PCB板之所以能得到越來越廣泛地應用,因為它有很多獨特優點,概栝如下。

可高密度化。數十年來,印制板高密度能夠隨著集成電路集成度提高和安裝技術進步而發展著。

高可靠性。通過一系列檢查、測試和老化試驗等可保證PCB長期(使用期,一般為20年)而可靠地工作著。

可設計性。對PCB各種性能(電氣、物理、化學、機械等)要求,可以通過設計標準化、規范化等來實現印制板設計,時間短、效率高。

可生產性。采用現代化管理,可進行標準化、規模(量)化、自動化等生產、保證產品質量一致性。

可測試性。建立了比較完整測試方法、測試標準、各種測試設備與儀器等來檢測并鑒定PCB產品合格性和使用壽命。

可組裝性。PCB產品既便于各種元件進行標準化組裝,又可以進行自動化、規模化批量生產。同時,PCB和各種元件組裝部件還可組裝形成更大部件、系統,直至整機。

可維護性。由于PCB產品和各種元件組裝部件是以標準化設計與規模化生產,因而,這些部件也是標準化。所以,一旦系統發生故障,可以快速、方便、靈活地進行更換,迅速恢服系統工作。當然,還可以舉例說得更多些。如使系統小型化、輕量化,信號傳輸高速化等。


 8  PCB板軟硬區別  


PCB板軟硬區別


分為剛性電路板和柔性電路板、軟硬結合板。

 

剛性PCB板與柔性PCB板的直觀上區別是柔性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構工師設計時提供給他們一個空間參考。剛性PCB板的材料常見的包括:酚醛紙質層壓板,環氧紙質層壓板,聚酯玻璃氈層壓板,環氧玻璃布層壓板;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。


 9  PCB板分類  


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,導線則集中在另一面上(有貼片元件時和導線為同一面,插件器件再另一面)。因為導線只出現在其中一面,所以這種PCB板叫作單面板(Single-sided)。因為單面板在設計線路上有許多嚴格的限制(因為只有一面,布線間不能交叉而必須繞獨自的路徑),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線,必須要在兩面間有適當的電路連接才行。這種電路間的“橋梁”叫做導孔(via)。導孔是在PCB板上,充滿或涂上金屬的小洞,它可以與兩面的導線相連接。因為雙面板的面積比單面板大了一倍,雙面板解決了單面板中因為布線交錯的難點(可以通過孔導通到另一面),它更適合用在比單面板更復雜的電路上。

 

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。用一塊雙面作內層、二塊單面作外層或二塊雙面作內層、二塊單面作外層的印刷線路板,通過定位系統及絕緣粘結材料交替在一起且導電圖形按設計要求進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。板子的層數并不代表有幾層獨立的布線層,在特殊情況下會加入空層來控制板厚,通常層數都是偶數,并且包含最外側的兩層。大部分的主機板都是4到8層的結構,不過技術上理論可以做到近100層的PCB板。大型的超級計算機大多使用相當多層的主機板,不過因為這類計算機已經可以用許多普通計算機的集群代替,超多層板已經漸漸不被使用了。因為PCB板中的各層都緊密的結合,一般不太容易看出實際數目,不過如果仔細觀察主機板,還是可以看出來。

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