PCB電路板目錄

?PCB 是什么？

?PCB 起源

?PCB 作用

?PCB 分類

?PCB 結(jié)構(gòu)

PCB ＝ Printed Circuit Board，因?yàn)镻CB是用一塊基板+絕緣+銅箔構(gòu)成的電路基板，然后用印刷與蝕刻的制程制造成電路，所以我們叫它為印刷電路板或電路板。美國和英國也稱它為PWB（Printed Wire Board，印刷線路板或線路板）。

PCB是重要的電子部件，既是PCBA板內(nèi)電子組件的支撐體，也提供各類電子元件的電路連接。電路板把需要工作的電容、電阻、電感、IC芯片等所有組件連接成一個整體，所以我們也稱印刷電路板為主板或母板。

幾乎每種電子設(shè)備，小到耳機(jī)、電池、計算器、電燈、家電，大到電腦、通信設(shè)備、飛機(jī)、衛(wèi)星，汽車、輪船、醫(yī)療設(shè)備等，只要用到電的產(chǎn)品幾乎都要使用PCB。

PCBA ＝ PCB + Assembly，也就是Printed Circuit Board Assembly。也就是說未貼裝元器件的光板是PCB，而打件或者裝配了各類電子元器件的PCB就是PCBA。

PCB 與 PCBA

PCB的起源

1925年，美國的Charles Ducas（加成法的鼻祖）在絕緣的基板上印刷出線路圖案，再以電鍍的管道，成功制成導(dǎo)體作為配線。

1936年，奧地利人保羅·愛斯勒（Paul Eisler）（減成法的鼻祖）首先在收音機(jī)里采用了PCB。

1943年，美國人將PCB科技運(yùn)用于軍用收音機(jī)。

1948年，美國正式認(rèn)可PCB可用于商業(yè)用途。

20世紀(jì)50年代，由于CCL的和層壓板的粘合強(qiáng)度和耐焊性問題得到解決，性能穩(wěn)定可靠，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化大生產(chǎn)，銅箔蝕刻法成為PCB制造技術(shù)的主流，Printed Circuit Board才開始被廣泛運(yùn)用，如今PCB在電子工業(yè)中已占據(jù)絕對統(tǒng)治地位。開始生產(chǎn)單面板。

20世紀(jì)50年代，開始生產(chǎn)單面PCB。

20世紀(jì)60年代，實(shí)現(xiàn)了孔金屬化雙面PCB實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn)。

20世紀(jì)70年代，多層PCB迅速發(fā)展，并不斷向高精度、高密度、細(xì)線小孔、高可靠性、低成本和自動化連續(xù)生產(chǎn)方向發(fā)展。

20世紀(jì)80年代，表面裝貼科技（SMT）逐漸替代插裝式PCB，成為生產(chǎn)主流。超高多層PCB與高密度互聯(lián)HDI電路板迅速發(fā)展。

20世紀(jì)90年代，封裝技術(shù)進(jìn)一步從扁平封裝（QFP）向球珊數(shù)組封裝（BGA）發(fā)展，PCB開始往更小的線路發(fā)展。

進(jìn)入21世紀(jì)后，高密度的BGA、芯片級封裝以及有機(jī)層壓板數(shù)據(jù)為PCB基板的IC封裝基板得到迅猛發(fā)展。

PCB從單層PCB發(fā)展到雙面PCB、多層PCB、撓性PCB、軟硬結(jié)合板－剛撓結(jié)合PCB、金屬PCB、陶瓷PCB等。并且仍舊保持著各自的發(fā)展趨勢。由于不斷地高密度、高精度、細(xì)孔徑、細(xì)導(dǎo)線、小間距、高可靠性、多層化、高速傳輸、輕質(zhì)量、薄型化方向發(fā)展，不斷縮小體積、降低成本、提高性能。同時在生產(chǎn)方面，向提高生產(chǎn)率，降低成本，減少污染，調(diào)節(jié)多品種、小批量生產(chǎn)方向發(fā)展。使得PCB電路板在未來電子設(shè)備的發(fā)展工程中，仍然保持著強(qiáng)大的生命力。

PCB的作用

在電路板出現(xiàn)之前，電子元器件之間的互連都是通過電線直接連接而組成完整線路的。PCB為固定和組裝集成電路等各種電子元件提供機(jī)械支撐。在集成電路等各種電子元件之間實(shí)現(xiàn)布線和電力連接（信號傳輸）或電力絕緣。提供所需的電力特性，如特性阻抗。

電子設(shè)備采用PCB后，由于同類Printed Circuit Board的一致性，從而避免了人工接線的差錯，并可實(shí)現(xiàn)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(shè)備的質(zhì)量，提高了勞動生產(chǎn)率、降低了成本，并便于維修。

電路板可以提供集成電路等各種電子元器件固定、裝配的機(jī)械支撐，完成集成電路等各種電子元器件之間的布線和電力連接或電絕緣，提供所要求的電力特性，如特性阻抗等，可為自動錫焊提供阻焊圖形，為元器件插裝、檢查、維修提供識別字元和圖形。

PCB能夠代替復(fù)雜的布線，幫助實(shí)現(xiàn)電路各元件之間的電力連接。這個作用不僅簡化了電子產(chǎn)品的裝配以及焊接工作。還能夠有效的減少傳統(tǒng)管道接線工作量，減輕工人勞動強(qiáng)度。

PCB縮小了整機(jī)的體積，并且降低產(chǎn)品的成本。有效的提高了電子設(shè)備的質(zhì)量以及可靠性。PCB還可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)際管道，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械化以及自動化。

PCB的分類

1、按PCB的應(yīng)用分類

民用PCB（消費(fèi)類）：玩具、照相機(jī)、電視機(jī)、音響設(shè)備、手機(jī)、電燈、家電、等使用的PCB。

工業(yè)用PCB（裝備類）：安防、汽車、電腦、通信機(jī)、儀器、儀表、工業(yè)控制器等使用的PCB。

軍用PCB：航天、太空、雷達(dá)、軍艦、軍用通訊設(shè)備等使用的PCB。

2、按PCB基板材質(zhì)分類

紙基PCB：酚醛紙基PCB、環(huán)氧紙基PCB等。

玻璃布基PCB：環(huán)氧玻璃布基PCB、聚四氟乙烯玻璃布基PCB等。

合成纖維PCB：環(huán)氧合成纖維PCB等。

有機(jī)薄膜基材PCB：尼龍薄膜PCB等。

陶瓷基板PCB。

金屬芯基PCB，如鐵基板，鋁基板，銅基板。

碳?xì)浠衔颬CB。

陶瓷粉末PCB。

PTFE，Teflon、特氟隆、聚四氟乙烯PCB材料的高頻電路板。

3、按PCB結(jié)構(gòu)分類

按結(jié)構(gòu)可分為剛性PCB、柔性PCB和剛?cè)峤Y(jié)合板。

剛性PCB、柔性PCB和軟硬結(jié)合板

4、按PCB層數(shù)分類

按層數(shù)可分為單面板、雙面板、多層板和HDI板（高密度互連板）。

單面板

單面板指只在電路板的其中一個面（焊接面）上進(jìn)行布線，而所有元器件以及元器件標(biāo)號和文字標(biāo)注等都在另一個面（元器件面）上放置的印刷電路板。

單面板最大的特點(diǎn)是價格低廉，制造工藝簡單。但是由于只能在一個面上進(jìn)行布線，布線比較困難，容易出現(xiàn)布不通的情況，所以只適用于一些比較簡單的電路。

雙面板－雙層PCB

雙面板在絕緣板兩面進(jìn)行布線，其中一面作為頂層，另一面作為底層。頂層和底層通過過孔進(jìn)行電力連接。

通常，雙層PCB上的元器件被放置在頂層。但是，有時為了縮小電路板體積，也可以在兩層都放元器件。雙層板的特點(diǎn)是價格適中、布線容易，是現(xiàn)時常規(guī)PCB中比較常用的類型。

多層PCB電路板

兩層以上的PCB統(tǒng)稱為多層電路板。多層板除了PCB的項(xiàng)層和底層有電路布線，在內(nèi)層還有電路走線。目前常用的多層PCB通常是4層-20層以內(nèi)。

HDI電路板

HDI是高密度互聯(lián)的意思，HDI電路板是指采用微盲也與埋孔技術(shù)的一種線路分布密度比較高的PCB。目前手機(jī)主板使用的PCB幾乎為HDI電路板。

PCB的結(jié)構(gòu)

PCB電路板主要由覆銅板（Copper Clad Laminates，CCL）、半固化片（Prepreg，PP片）、銅箔（Copper Foil）、阻焊層（又稱阻焊膜）（Solder Mask）、字符層組成。同時，為了保護(hù)走電路板的銅線裸露在外的銅箔，保證焊接效果，還需要對PCB進(jìn)行表面處理，防止銅箔氧化。

覆銅板

復(fù)銅箔層壓板（CCL），簡稱復(fù)銅箔板或覆銅板，覆銅板是以環(huán)氧樹脂等為融合劑將玻纖布和銅箔壓合在一起的產(chǎn)物。覆銅板是制造PCB的基礎(chǔ)材料，是由介電層（樹脂、玻璃纖維）及高純度的導(dǎo)體（銅箔）二者所構(gòu)成的復(fù)合材料。

直到1960年才有專業(yè)制造廠以甲醛樹脂銅箔為基材制作單面PCB，并將其投入電唱機(jī)、錄音機(jī)、錄像機(jī)等市場，之后因雙面貫孔鍍銅制造技術(shù)興起，于是耐熱、尺寸安定的環(huán)氧玻璃基板大量被應(yīng)用至今。現(xiàn)在用得比較多的有FR4、FR1、CEM3、陶瓷板和鐵氟龍板等。

現(xiàn)時，應(yīng)用最廣泛的采用蝕刻法制成的PCB是在復(fù)銅箔板上有選擇地進(jìn)行蝕刻，得到所需的線路圖形。復(fù)銅箔板在整個PCB板上主要提供導(dǎo)電、絕緣和支撐三個方面的功能。PCB的性能、質(zhì)量和制造成本，在很大程度上取決于復(fù)銅箔板。

玻纖布是覆銅板的原材料之一，由玻纖紗紡織而成，約占覆銅板成本的40%（厚板）或25%（薄板）。玻纖紗由硅砂等原料在窯中煅燒成液態(tài)，通過極細(xì)小的合金噴嘴拉成極細(xì)玻纖，再將幾百根玻纖纏絞成玻纖紗。窯的建設(shè)投資巨大，一般需上億資金，且一旦點(diǎn)火就必須24小時不間斷生產(chǎn)，進(jìn)入退出成本巨大。

半固化片（Prepreg）

半固化片又稱PP片，是多層板生產(chǎn)中的主要數(shù)據(jù)之一，主要由樹脂和增強(qiáng)數(shù)據(jù)組成，增強(qiáng)數(shù)據(jù)分為玻璃纖維布（簡稱玻璃布）、紙基和復(fù)合材料等幾種類型。

制作多層PCB所使用的半固化片（黏結(jié)片）大多采用玻璃布作為增強(qiáng)數(shù)據(jù)。將經(jīng)過處理的玻璃布浸漬上樹脂膠液，再經(jīng)熱處理預(yù)烘制成的薄片數(shù)據(jù)被稱為半固化片。半固化片在加熱加壓下會軟化，冷卻后會固化。

由于玻璃布在經(jīng)向、緯向組織長度的紗股數(shù)不同，在剪切時需注意半固化片的經(jīng)緯向，一般提取經(jīng)向（玻璃布卷曲的方向）為生產(chǎn)板的短邊方向，緯向?yàn)樯a(chǎn)板的長邊方向，以確保板面的平整，防止生產(chǎn)板受熱后扭曲變形。

PCB的結(jié)構(gòu)

銅箔-電路層

銅箔是沉淀于電路板基底層上的一層薄的、連續(xù)的金屬箔，它作為PCB印刷電路板的導(dǎo)電體，容易被黏合在絕緣層上，經(jīng)蝕刻后形成電路圖樣。

常見工業(yè)用銅箔可分為壓延銅箔（RA銅箔）與電解銅箔（ED銅箔）兩大類。

壓延銅箔具有較好的延展性等特性，是早期軟板制程所使用的銅箔。

電解銅箔則具有制造成本較壓延銅箔低的優(yōu)勢。

銅箔：銅箔是占覆銅板成本比重最大的原材料，約占覆銅板成本的30%（厚板）或50%（薄板），因此銅的漲價是覆銅板漲價的主要驅(qū)動力。

阻焊層

阻焊層是指PCB印刷電路板上有阻焊油墨的部分。

阻焊油墨通常是綠色的，有少數(shù)采用紅色、黑色和藍(lán)色等，所以在PCB行業(yè)常把阻焊油墨稱為綠油或綠漆，阻焊層是PCB的永久性保護(hù)層，能起到防潮、防腐蝕、防霉和機(jī)械擦傷等作用，同時也可以防止零件被焊到不正確的地方。

字符層

字符即文字層，在電路板印刷的阻焊層上面一層，可以沒有，一般用于注釋。

通常，為了方便PCBA的安裝和維修等，在PCB板的上下表面上印刷所需要的標(biāo)志圖案和文字代號等，例如，元器件標(biāo)號和標(biāo)稱值、元器件外廓形狀和廠家標(biāo)志、生產(chǎn)日期等。

PCB表面處理

這里所說的“表面”是指PCB上為電子元器件或其他系統(tǒng)與PCB上的電路之間提供電力連接的連接點(diǎn)，如焊盤或接觸式連接的連接點(diǎn)。裸銅本身的可焊性很好，但是暴露在空氣中很容易被氧化，而且容易受到污染，所以要在裸銅的表面覆蓋一層保護(hù)膜。

常見的PCB表面處理工藝有有鉛噴錫、無鉛噴錫、有機(jī)涂覆（Organic Solderability Preservatives，OSP）、沉金ENIG、沉銀、沉錫和鍍金手指等，隨著環(huán)保法規(guī)的不斷完善，有鉛噴錫工藝已經(jīng)逐漸被禁用，目前PCB廠家生產(chǎn)的電路板幾乎都是符合RoHS制程，有部分印刷電路板符合無鹵PCB制程。

以上我們說明了什么是PCB板？電子產(chǎn)品采用PCB板后，由于PCB板的一致性，可以避免人工布線的錯誤，實(shí)現(xiàn)電子部品的自動插入或安裝、自動焊接和自動檢測，從而保證電子產(chǎn)品的質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低成本，便于維護(hù)。因此PCB電路板已經(jīng)成為現(xiàn)今電子產(chǎn)品中不可少的部品。