什么是PCB技术?

什么是PCB？~

PCB（ Printed Circuit Board），中文名称为印制电路板，又称印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气相互连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。

一、PCB简介 PCB的原材料：覆铜箔层压板是制作印制电路板的基板材料，它除了用作支撑各种元器件外，并能实现它们之间的电气连接或电绝缘。
PCB就是印刷电路板(Printed circuit board，PCB),简单的说就是置有集成电路和其他电子组件的薄板。
它几乎会出现在每一种电子设备当中。如果在某样设备中有电子零件，它们都是镶在大小各异的PCB上的。
除了固定各种小零件外，PCB的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。
随着电子设备越来越复杂，需要的零件自然越来越多，PCB上头的线路与零件也越来越密集了。裸板(上头没有零件)也常被称为"印刷线路板Printed Wiring
Board(PWB)"。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。 通常PCB的颜色都是绿色或是棕色，这是阻焊漆(solder
mask)的颜色。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。在阻焊层上还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。
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。
依其应用领域PCB可分为单面板、双面板、四层板以上多层板及软板。
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

印制电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局。内部电子元件的优化布局。金属连线和通孔的优化布局。电磁保护。热耗散等各种因素。优秀的版图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，复杂的版图设计需要借助计算机辅助设计
在高速设计中，可控阻抗板和线路的特性阻抗是最重要和最普遍的问题之一。首先了解一下传输线的定义：传输线由两个具有一定长度的导体组成，一个导体用来发送信号，另一个用来接收信号（切记“回路”取代“地”的概念）。在一个多层板中，每一条线路都是传输线的组成部分，邻近的参考平面可作为第二条线路或回路。一条线路成为“性能良好”传输线的关键是使它的特性阻抗在整个线路中保持恒定。[1]
线路板成为“可控阻抗板”的关键是使所有线路的特性阻抗满足一个规定值，通常在25欧姆和70欧姆之间。在多层线路板中，传输线性能良好的关键是使它的特性阻抗在整条线路中保持恒定。
但是，究竟什么是特性阻抗？理解特性阻抗最简单的方法是看信号在传输中碰到了什么。当沿着一条具有同样横截面传输线移动时，这类似图1所示的微波传输。假定把1伏特的电压阶梯波加到这条传输线中，如把1伏特的电池连接到传输线的前端（它位于发送线路和回路之间），一旦连接，这个电压波信号沿着该线以光速传播，它的速度通常约为6英寸/纳秒。当然，这个信号确实是发送线路和回路之间的电压差，它可以从发送线路的任何一点和回路的相临点来衡量。图2是该电压信号的传输示意图。
Zen的方法是先“产生信号”，然后沿着这条传输线以6英寸/纳秒的速度传播。第一个0.01纳秒前进了0.06英寸，这时发送线路有多余的正电荷，而回路有多余的负电荷，正是这两种电荷差维持着这两个导体之间的1伏电压差，而这两个导体又组成了一个电容器。
在下一个0.01纳秒中，又要将一段0.06英寸传输线的电压从0调整到1伏特，这必须加一些正电荷到发送线路，而加一些负电荷到接收线路。每移动0.06英寸，必须把更多的正电荷加到发送线路，而把更多的负电荷加到回路。每隔0.01纳秒，必须对传输线路的另外一段进行充电，然后信号开始沿着这一段传播。电荷来自传输线前端的电池，当沿着这条线移动时，就给传输线的连续部分充电，因而在发送线路和回路之间形成了1伏特的电压差。每前进0.01纳秒，就从电池中获得一些电荷（±Q），恒定的时间间隔（±t）内从电池中流出的恒定电量（±Q）就是一种恒定电流。流入回路的负电流实际上与流出的正电流相等，而且正好在信号波的前端，交流电流通过上、下线路组成的电容，结束整个循环过程。

什么是PCB？ [推荐]

印刷电路板（Printed circuit board，PCB）几乎会出现在每一种电子设备当中。如果在某样设备中有电子零件，那么它们也都是镶在大小各异的PCB上。除了固定各种小零件外，PCB的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。随着电子设备越来越复杂，需要的零件越来越多，PCB上头的线路与零件也越来越密集了。

标准的PCB长得就像这样。裸板（上头没有零件）也常被称为「印刷线路板Printed Wiring Board（PWB）」。

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

导线（Conductor Pattern）
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。下面看到的是ZIF（Zero Insertion Force，零拨插力式）插座，它可以让零件（这里指的是CPU）可以轻松插进插座，也可以拆下来。插座旁的固定杆，可以在您插进零件后将其固定

ZIF插座
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。

边接头（俗称金手指）
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)

有白色图标面的绿色PCB
PCB的种类

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（Multi-Layer Boards）

为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线板。多层板使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后黏牢（压合）。板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。大部分的主机板都是4到8层的结构，不过技术上可以做到近100层的PCB板。大型的超级计算机大多使用相当多层的主机板，不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机的集群代替，超多层板已经渐渐不被使用了。因为PCB中的各层都紧密的结合，一般不太容易看出实际数目，不过如果您仔细观察主机板，也许可以看出来。

我们刚刚提到的导孔（via），如果应用在双面板上，那么一定都是打穿整个板子。不过在多层板当中，如果您只想连接其中一些线路，那么导孔可能会浪费一些其它层的线路空间。埋孔（Buried vias）和盲孔（Blind vias）技术可以避免这个问题，因为它们只穿透其中几层。盲孔是将几层内部PCB与表面PCB连接，不须穿透整个板子。埋孔则只连接内部的PCB，所以光是从表面是看不出来的。

在多层板PCB中，整层都直接连接上地线与电源。所以我们将各层分类为信号层（Signal），电源层（Power）或是地线层（Ground）。如果PCB上的零件需要不同的电源供应，通常这类PCB会有两层以上的电源与电线层.

PCB技术是指在电子设备中使用的印刷电路板技术。PCB是印刷电路板的缩写，它由一层或多层的基板材料上布满了导线和电子元件，起到电气连接和支撑元件的作用。PCB技术被广泛应用于电子产品的制造中，包括计算机、手机、电视、汽车电子等各个领域。它具有布线方便、重复生产、可靠性高等特点，是现代电子产品的重要组成部分。

　　Printed Circuit Board, 印刷电路板
　　PCB概念

　　●PCB=Printed Circuit Board印制板

　　●PCB在各种电子设备中有如下功能。 　　

　　1.�提供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支撑。 　

　　2.�实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接（信号传输）或电绝缘。提供所要求的电气特性，　　　　如特性阻抗等。 　

　　3.�为自动装配提供阻焊图形，为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形。

　　按基材类型分类

　　（二）PCB技术发展概要

　　从1903年至今,若以PCB组装技术的应用和发展角度来看,可分为三个阶段

　　●通孔插装技术(THT)阶段PCB

　　1.金属化孔的作用：

　　(1).电气互连---信号传输

　　(2).支撑元器件---引脚尺寸限制通孔尺寸的缩小

　　a.引脚的刚性

　　b.自动化插装的要求

　　2.提高密度的途径

　　(1)减小器件孔的尺寸，但受到元件引脚的刚性及插装精度的限制，孔径≥0.8mm

　　(2)缩小线宽/间距：0.3mm—0.2mm—0.15mm—0.1mm

　　(3)增加层数：单面—双面—4层—6层—8层—10层—12层—64层

　　●表面安装技术（SMT）阶段PCB

　　1.导通孔的作用：仅起到电气互连的作用，孔径可以尽可能的小，堵上孔也可以。

　　2.提高密度的主要途径

　　①.过孔尺寸急剧减小：0.8mm—0.5mm—0.4mm—0.3mm—0.25mm

　　②.过孔的结构发生本质变化：

　　a.埋盲孔结构 优点：提高布线密度1/3以上、减小PCB尺寸或减少层数、提高可靠性、 改善了特性阻抗控　　　　制，减小了串扰、噪声或失真（因线短，孔小）

　　b.盘内孔（hole in pad）消除了中继孔及连线

　　③薄型化：双面板：1.6mm—1.0mm—0.8mm—0.5mm

　　④PCB平整度：

　　a.概念：PCB板基板翘曲度和PCB板面上连接盘表面的共面性。

　　b.PCB翘曲度是由于热、机械引起残留应力的综合结果

　　c.连接盘的表面涂层：HASL、化学镀NI/AU、电镀NI/AU…

　　●芯片级封装(CSP)阶段PCB

　　CSP以开始进入急剧的变革于发展其之中,推动PCB技术不断向前发展， PCB工业将走向激光时代和纳米时代.

　　请看下面网址：

从1903年至今,若以PCB组装技术的应用和发展角度来看,可分为三个阶段
●通孔插装技术(THT)阶段PCB
1.金属化孔的作用：
(1).电气互连---信号传输
(2).支撑元器件---引脚尺寸限制通孔尺寸的缩小
a.引脚的刚性
b.自动化插装的要求
2.提高密度的途径
(1)减小器件孔的尺寸，但受到元件引脚的刚性及插装精度的限制，孔径≥0.8mm
(2)缩小线宽/间距：0.3mm—0.2mm—0.15mm—0.1mm
(3)增加层数：单面—双面—4层—6层—8层—10层—12层—64层
●表面安装技术（SMT）阶段PCB
1.导通孔的作用：仅起到电气互连的作用，孔径可以尽可能的小，堵上孔也可以。
2.提高密度的主要途径
①.过孔尺寸急剧减小：0.8mm—0.5mm—0.4mm—0.3mm—0.25mm
②.过孔的结构发生本质变化：
a.埋盲孔结构 优点：提高布线密度1/3以上、减小PCB尺寸或减少层数、提高可靠性、 改善了特性阻抗控制，减小了串扰、噪声或失真（因线短，孔小）
b.盘内孔（hole in pad）消除了中继孔及连线
③薄型化：双面板：1.6mm—1.0mm—0.8mm—0.5mm
④PCB平整度：
a.概念：PCB板基板翘曲度和PCB板面上连接盘表面的共面性。
b.PCB翘曲度是由于热、机械引起残留应力的综合结果
c.连接盘的表面涂层：HASL、化学镀NI/AU、电镀NI/AU…
●芯片级封装(CSP)阶段PCB
CSP已开始进入急剧的变革于发展其之中,推动PCB技术不断向前发展， PCB工业将走向激光时代和纳米时代.

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