PCB介绍干货!看完秒变资深!定见收躲!
PCB(Printed Circuit Board),中文名称为印造电路板,美国称 PWB(Printed Wire Board,印造线路板)。
PCB 是重要的电子部件,既是电子元器件的支持体,也是电子元器件线路毗连的供给者。它用影像转移的体例将线路转移到基板上,颠末化学蚀刻后生成线路。
因为 PCB 是摘用电子印刷手艺造造的,故被称为印造电路板。几乎每种电子设备,小到耳机、电池、计算器,大到计算机、通信设备、飞机、卫星,只要用到集成电路等电子元器件,为了它们之间的电气互连,都要利用 PCB。
PCB 与 PCBA 如图 1 所示,图 1a) 为未贴拆元器件的 PCB,图 1b) 为 PCBA(Printed Circuit Board Assembly),也就是拆配了电子元器件(如芯片、毗连器、电阻器、电容器、电感器等)的 PCB。
图 1 PCB与PCBA
PCB的起源
1925 年,美国的 Charles Ducas(加成法的开山祖师)在绝缘的基板上印刷出线路图案,再以电镀的体例,胜利造成导体做为配线。
1936 年,奥天时人保罗·爱斯勒(Paul Eisler)(减成法的开山祖师)起首在收音机里摘用了印造电路板。
1943 年,美国人将该手艺运用于军用收音机。1948 年,美国正式承认此创造可用于贸易用处。
自 20 世纪 50 年代中期起,印造电路板才起头被普遍运用,现在印造电路板在电子工业中已占据绝对统治地位。
印造电路板从单层开展到双面、多层和挠性,而且仍然连结着各自的开展趋向。因为不竭地向高精度、高密度和高可靠性标的目的开展,不竭缩小体积、降低成本、进步性能,使得印造电路板在将来电子设备的开展工程中,仍然连结着强大的生命力。
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国表里对将来印造电路板消费造造手艺开展意向的阐述根本是一致的,即向高密度、高精度、细孔径、细导线、小间距、高可靠性、多层化、高速传输、轻量量、薄型化标的目的开展,同时在消费方面,向进步消费率,降低成本,削减污染,适应多品种、小批量消费标的目的开展。
PCB的感化
在印造电路板呈现之前,电子元器件之间的互连都是通过电线间接毗连而构成完全线路的。
电子设备摘用印造电路板以后,因为同类印造电路板的一致性,从而制止了人工接线的差错。
印造电路板能够供给集成电路等各类电子元器件固定、拆配的机械支持,完成集成电路等各类电子元器件之间的布线和电气毗连或电绝缘,供给所要求的电气特征,如特征阻抗等,可为主动锡焊供给阻焊图形,为元器件插拆、查抄、维修供给识别字符和图形。
PCB的分类
1、按用处分类
民用印造电路板(消费类):玩具、拍照机、电视机、音响设备、手机等利用的印造电路板。
工业用印造电路板(配备类):安防、汽车、计算机、通信机、仪器仪表等利用的印造电路板。
军用印造电路板:航天、雷达利用的印造电路板等。
2、按基材类型分类
纸基印造电路板:酚醛纸基印造电路板、环氧纸基印造电路板等。
玻璃布基印造电路板:环氧玻璃布基印造电路板、聚四氟乙烯玻璃布基印造电路板等。
合成纤维印造电路板:环氧合成纤维印造电路板等。
有机薄膜基材印造电路板:尼龙薄膜印造电路板等。
陶瓷基板印造电路板。
金属芯基印造电路板。
3、按构造分类
按构造印造电路板可分为刚性印造电路板、柔性印造电路板和刚柔连系印造电路板,如图 2 所示。
图 2 刚性、柔性及刚柔连系印造电路板
4、按层数分类
按层数印造电路板可分为单面板、双面板、多层板和 HDI 板(高密度互连板)。
1) 单面板
单面板指只在电路板的此中一个面(焊接面)长进行布线,而所有元器件以及元器件标号和文字标注等都在另一个面(元器件面)上放置的电路板。
单面板更大的特征是价格低廉,造造工艺简单。但是因为只能在一个面长进行布线,布线比力困难,随便呈现布欠亨的情状,所以只适用于一些比力简单的电路。
单面板构造示企图如图 3 所示。
图 3 单面板构造示企图
2) 双面板
双面板在绝缘板两面停止布线,此中一面做为顶层,另一面做为底层。顶层和底层通过过孔停止电气毗连。
凡是,双层板上的元器件被放置在顶层;但是,有时为了缩小电路板体积,也能够在两层都放元器件。双层板的特征是价格适中、布线随便,是目前通俗电路板中比力常用的类型。
双面板构造示企图如图 4 所示。
图 4 双面板构造示企图
3) 多层板
两层以上的印造电路板统称为多层板。
多层板构造示企图如图 5 所示。
图 5 多层板构造示企图
4) HDI板
HDI 板是摘用微盲埋孔手艺的一种线路散布密度比力高的电路板。
HDI 板构造示企图如图 6 所示。
图 6 HDI板构造示企图
PCB的构造
PCB 次要由覆铜箔层压板(Copper Clad Laminates,CCL)、半固化片(PP片)、铜箔(Copper Foil)、阻焊层(又称阻焊膜)(Solder Mask)构成。同时,为了庇护外表裸露在外的铜箔,包管焊接效果,还需要对 PCB 停止外表处置,有时还要配以字符停止标识。
PCB 四层板构造示企图如图 7 所示。
图 7 PCB四层板构造示企图
1) 覆铜箔层压板
覆铜箔层压板(CCL),简称覆铜箔板或覆铜板,是造造印造电路板的根底素材,是由介电层(树脂、玻璃纤维)及高纯度的导体(铜箔)二者所构成的复合素材。
曲到 1960 年才有专业造造厂以甲醛树脂铜箔为基材造造单面 PCB,并将其投进电唱机、灌音机、录像机等市场,之后因双面贯孔镀铜造造手艺鼓起,于是耐热、尺寸不变的环氧玻璃基板大量被利用至今。如今用得比力多的有 FR4、FR1、CEM3、陶瓷板和铁氟龙板等。
目前,利用最普遍的摘用蚀刻法造成的 PCB 是在覆铜箔板上有抉择地停止蚀刻,得到所需的线路图形。覆铜箔板在整个印造电路板上次要供给导电、绝缘和支持三个方面的功用。印造电路板的性能、量量和造形成本,在很大水平上取决于覆铜箔板,如图 8 所示。
图 8 覆铜箔板
2) 半固化片
半固化片又称 PP 片,是多层板消费中的次要素材之一,次要由树脂和加强素材构成,加强素材分为玻璃纤维布(简称玻璃布)、纸基和复合素材等几品种型。
造造多层印造电路板所利用的半固化片(黏结片)大多摘用玻璃布做为加强素材。将颠末处置的玻璃布浸渍上树脂胶液,再经热处置预烘造成的薄片素材被称为半固化片。半固化片在加热加压下会软化,冷却后会固化。
因为玻璃布在经向、纬向单元长度的纱股数差别,在剪切时需重视半固化片的经纬向,一般拔取经向(玻璃布卷曲的标的目的)为消费板的短边标的目的,纬向为消费板的长边标的目的,以确保板面的平整,避免消费板受热后扭曲变形。
PP片如图 9 所示。
图 9 PP片
3) 铜箔
铜箔是沉淀于电路板基底层上的一层薄的、持续的金属箔,它做为 PCB 的导电体,随便被黏合在绝缘层上,经蚀刻后构成电路图样。
常见工业用铜箔可分为压延铜箔(RA铜箔)与电解铜箔(ED铜箔)两大类:
压延铜箔具有较好的延展性等特征,是早期软板造程所利用的铜箔;
电解铜箔则具有造形成本较压延铜箔低的优势,如图 10 所示。
图 10 铜箔
4) 阻焊层
阻焊层是指印造电路板上有阻焊油墨的部门。
阻焊油墨凡是是绿色的,有少数摘用红色、黑色和蓝色等,所以在 PCB 行业常把阻焊油墨称为绿油,它是印造电路板的永久性庇护层,能起到防潮、防侵蚀、防霉和机械擦伤等感化,同时也能够避免零件被焊到不准确的处所。
阻焊层如图 11 所示。
图 11 阻焊层
5) 外表处置
那里所说的“外表”是指 PCB 上为电子元器件或其他系统与 PCB 上的电路之间供给电气毗连的毗连点,如焊盘或接触式毗连的毗连点。裸铜自己的可焊性很好,但是表露在空气中很随便被氧化,并且随便遭到污染,所以要在裸铜的外表笼盖一层庇护膜。
常见的 PCB 外表处置工艺有有铅喷锡、无铅喷锡、有机涂覆(Organic Solderability Preservatives,OSP)、沉金、沉银、沉锡和镀金手指等,跟着环保律例的不竭完美,有铅喷锡工艺已经逐步被禁用。
PCB 外表处置工艺如图 12 所示。
图 12 PCB外表处置工艺
6) 字符
字符即文字层,在 PCB 的最上面一层,能够没有,一般用于正文。
凡是,为了便利电路的安拆和维修等,在印造板的上下外表上印刷所需要的标记图案和文字代号等,例如,元器件标号和标称值、元器件外廓外形和厂家标记、消费日期等。
字符凡是摘用丝网印刷体例印刷,如图 13 所示。
图 13 字符