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PCB概念

PCB线路板,就是我们所说的印刷电路板,又称印制电路板,印刷线路板,英文缩写PCB(Printed circuit board)或写PWB(Printed wire board),是最重要的电子部件,是电子元件的支撑体,是电子元器件线路连接的提供者。传统的电路板,采用印刷蚀刻阻剂的工法,做出电路的线路及图面,因此被称为印刷电路板或印刷线路板。由于电子产品不断微小化跟精细化,目前大多数的电路板都是采用贴附蚀刻阻剂(压膜或涂布),经过曝光显影后,再以蚀刻做出电路板。

PCB线路板

图为沉金绿油电路板

PCB基本组成

目前的电路板,主要由以下组成

线路与图面(Pattern):线路是做为原件之间导通的工具,在设计上会另外设计大铜面作为接地及电源层。线路与图面是同时做出的。

介电层(Dielectric):用来保持线路及各层之间的绝缘性,俗称为基材。

孔(Through hole / via):导通孔可使两层次以上的线路彼此导通,较大的导通孔则做为零件插件用,另外有非导通孔(nPTH)通常用来作为表面贴装定位,组装时固定螺丝用。

防焊油墨(Solder resistant /Solder Mask) :并非全部的铜面都要吃锡上零件,因此非吃锡的区域,会印一层隔绝铜面吃锡的物质(通常为环氧树脂),避免非吃锡的线路间短路。根据不同的工艺,分为绿油、红油、蓝油。

丝印(Legend /Marking/Silk screen):此为非必要之构成,主要的功能是在电路板上标注各零件的名称、位置框,方便组装后维修及辨识用。

表面处理(Surface Finish):由于铜面在一般环境中,很容易氧化,导致无法上锡(焊锡性不良),因此会在要吃锡的铜面上进行保护。保护的方式有喷锡(HASL),化金(ENIG),化银(Immersion Silver),化锡(Immersion Tin),有机保焊剂(OSP),方法各有优缺点,统称为表面处理。

PCB制作

积层法

积层法是制作多层印刷电路板的方法之一。是在制作内层后才包上外层,再把外层以减去法或加成法所处理。不断重复积层法的动作,可以得到再多层的多层印刷电路板则为顺序积层法。

内层制作

积层编成(即黏合不同的层数的动作)

积层完成(减去法的外层含金属箔膜;加成法)

钻孔

减去法

Panel电镀法

全块PCB电镀

在表面要保留的地方加上阻绝层(resist,防以被蚀刻)

蚀刻

去除阻绝层

Pattern电镀法

在表面不要保留的地方加上阻绝层

电镀所需表面至一定厚度

去除阻绝层

蚀刻至不需要的金属箔膜消失

加成法

令表面粗糙化

完全加成法(full-additive)

在不要导体的地方加上阻绝层

以无电解铜组成线路

部分加成法(semi-additive)

以无电解铜覆盖整块PCB

在不要导体的地方加上阻绝层

电解镀铜

去除阻绝层

蚀刻至原在阻绝层下无电解铜消失

增层法

增层法是制作多层印刷电路板的方法之一,顾名思义是把印刷电路板一层一层的加上。每加上一层就处理至所需的形状。

ALIVH

ALIVH(Any Layer Interstitial Via Hole,Any Layer IVA)是日本松下电器开发的增层技术。这是使用芳香族聚酰胺(Aramid)纤维布料为基材。

把纤维布料浸在环氧树脂成为“黏合片”(prepreg)

雷射钻孔

钻孔中填满导电膏

在外层黏上铜箔

铜箔上以蚀刻的方法制作线路图案

把完成第二步骤的半成品黏上在铜箔上

积层编成

再不停重复第五至七的步骤,直至完成

B2it

B2it(Buried Bump Interconnection Technology)是东芝开发的增层技术。

先制作一块双面板或多层板

在铜箔上印刷圆锥银膏

放黏合片在银膏上,并使银膏贯穿黏合片

把上一步的黏合片黏在第一步的板上

以蚀刻的方法把黏合片的铜箔制成线路图案

再不停重复第二至四的步骤,直至完成

pcb线路板设计

印制电路板的设计是以电路原理图为蓝本,实现电路使用者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计,需要内部电子元件、金属连线、通孔和外部连接的布局、电磁保护、热耗散、串音等各种因素。优秀的线路设计可以节约生产成本,达到良好的电路性能和散热性能。简单的版图设计可以用手工实现,但复杂的线路设计一般也需要借助计算机辅助设计(CAD)实现,而着名的设计软件有OrCAD、Pads (也即PowerPCB)、Altium designer (也即Protel)、FreePCB、CAM350等。

电路板主要分类

电路板分类根据板面及板层数量为以下三种:

单面板

Single-Sided Boards

我们刚刚提到过,在最基本的PCB上,零件集中在其中一面,导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面,所以我们就称这种PCB叫作单面板(Single-sided)。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制(因为只有一面,布线间不能交*而必须绕独自的路径),所以只有早期的电路才使用这类的板子。

双面板

Double-Sided Boards

这种电路板的两面都有布线。不过要用上两面的导线,必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的「桥梁」叫做导孔(via)。导孔是在PCB上,充满或涂上金属的小洞,它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍,而且因为布线可以互相交错(可以绕到另一面),它更适合用在比单面板更复杂的电路上。

多层板

【多层板】在较复杂的应用需求时,电路可以被布置成多层的结构并压合在一起,并在层间布建通孔电路连通各层电路。

运用领域、产业发展

产品广泛应用于通信、航空、汽车、军用、电力、医疗、工控、机电、电脑等各项领域。目前,中国已成为电子产品制造大国,使得全球PCB产能也在向中国转移,不仅内资PCB制造企业加速扩大产能,外资企业也同时加速向中国转移、新增产能,国内PCB行业投资始终火热。

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