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什么是PCB?PCB技术发展概要

来源:电工天下   编辑:小电工发布时间:2020-01-13 09:23:12

有关PCB的知识,PCB中文名称为印制电路板,又称印刷电路板、印刷线路板,通常PCB的颜色都是绿色或是棕色,PCB的历史与PCB技术发展概要。

什么是PCB

PCB 即 Printed Circuit Board 的简写,中文名称为印制电路板,又称印刷电路板、印刷线路板,是重要的电子部件,是电子元器件的支撑体,是电子元器件电气连接的提供者。

由于它是采用电子印刷术制作的,故被称为"印刷"电路板。

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)"。【什么是PCB?PCB技术发展概要】

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。丝网印刷面也被称作图标面(legend)。

PCB的历史

印制电路板的发明者是奥地利人保罗·爱斯勒(Paul Eisler),他于1936年在一个收音机装置内采用了印刷电路板。1943年,美国人将该技术大量使用于军用收音机内。1948年,美国正式认可这个发明用于商业用途。自20世纪50年代中期起,印刷电路版技术才开始被广泛采用。

在印制电路板出现之前,电子元器件之间的互连都是依靠电线直接连接实现的。而现在,电路面包板只是作为有效的实验工具而存在;印刷电路板在电子工业中已经占据了绝对统治的地位。

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.

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。【什么是PCB?PCB技术发展概要】

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。

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。

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

PCB设计

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(CAD)实现。

PCB在各种电子设备的功能

1、提供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支撑。(电工天下 www.dgjs123.com)

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。

PCB的分类

根据电路层数分类:分为单面板、双面板和多层板。

常见的多层板一般为4层板或6层板,复杂的多层板可达十几层。

多层板(Multi-Layer Boards),它大大增加了可以布线的面积。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。

常见的一般是4到8层的结构,不过从技术上是可以做到近100层的PCB板。

根据软硬进行分类:分为普通电路板和柔性电路板。

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