印刷電路板(PCB)的介紹

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2021年7月7日10:36:34 評論 18,396 1949字閱讀6分29秒

印刷電路板(PCB)的介紹

電路板,也稱為印刷電路板或PCB,可以在當今世界的每個電子設備中找到。實際上,電路板被認為是電子設備的基礎,因為它是將各個組件固定在適當位置并相互連接以使電子設備按預期工作的地方。

簡單的形式是電路板非導電材料,具有由金屬(通常為銅)制成的導電軌道,以物理支撐和電氣互連電子設備所需的組件。

在特定電子設備上工作的設計工程師將創建自定義模式導電軌道(稱為跡線)具有特征類似的焊盤和孔,其中元件將被安裝到并互連。由于不同的器件需要不同的元件和互連以實現預期的功能,因此基板上的銅軌道和導電部件的圖案將因電路板設計而異。

更復雜的電路板將具有多層導電銅軌道和互連特征夾在非導電材料之間。隨著技術的進步和對電子設備的需求隨著功能的增加而變得越來越小,工程師正在突破設計和制造能力的界限,以創建具有更精細特征,更多導電層以及更小和更密集組件的電路板。這些先進的電路板通常被稱為HDI或高密度互連PCB。

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印刷電路板的分類

單面板

在基本的PCB上,零件集中在其中面,導線則集中在另面上。因為導線只出現在其中面,所以這種PCB叫作單面板(Single-sided)。因為單面板在設計線路上有許多嚴格的限制(因為只有面,布線間不能交叉而必須繞獨自的路徑),所以只有早期的電路才使用這類的板子。

雙面板

這種電路板的兩面都有布線,不過要用上兩面的導線,必須要在兩面間有適當的電路連接才行。這種電路間的“橋梁”叫做導孔(via)。導孔是在PCB上,充滿或涂上金屬的小洞,它可以與兩面的導線相連接。因為雙面板的面積比單面板大了倍,雙面板解決了單面板中因為布線交錯的難點(可以通過導孔通到另面),它更適合用在比單面板更復雜的電路上。

多層板

為了增加可以布線的面積,多層板用上了更多單或雙面的布線板。用塊雙面作內層、二塊單面作外層或二塊雙面作內層、二塊單面作外層的印刷線路板,通過定位系統及絕緣粘結材料交替在起且導電圖形按設計要求進行互連的印刷線路板就成為四層、六層印刷電路板了,也稱為多層印刷線路板。板子的層數并不代表有幾層獨立的布線層,在特殊情況下會加入空層來控制板厚,通常層數都是偶數,并且包含外側的兩層。大部分的主機板都是4到8層的結構,不過技術上理論可以做到近100層的PCB。大型的超級計算機大多使用相當多層的主機板,不過因為這類計算機已經可以用許多普通計算機的集群代替,超多層板已經漸漸不被使用了。因為PCB中的各層都緊密的結合,般不太容易看出實際數目,不過如果仔細觀察主機板,還是可以看出來。

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印刷電路板的發展

歷史

在印制電路板出現之前,電子元件之間的互連都是依靠電線直接連接而組成完整的線路。在當代,電路面板只是作為有效的實驗工具而存在,而印刷電路板在電子工業中已經成了占據了絕對統治的地位。

20世紀初,人們為了簡化電子機器的制作,減少電子零件間的配線,降低制作成本等優點,于是開始鉆研以印刷的方式取代配線的方法。三十年間,不斷有工程師提出在絕緣的基板上加以金屬導體作配線。成功的是1925年,美國的Charles Ducas 在絕緣的基板上印刷出線路圖案,再以電鍍的方式,成功建立導體作配線。

直至1936年,奧地利人保羅·愛斯勒(Paul Eisler)在英國發表了箔膜技術,他在個收音機裝置內采用了印刷電路板;而在日本,宮本喜之助以噴附配線法“メタリコン法吹著配線方法(特許119384號)”成功申請專利。而兩者中Paul Eisler 的方法與現今的印制電路板相似,這類做法稱為減去法,是把不需要的金屬除去;而Charles Ducas、宮本喜之助的做法是只加上所需的配線,稱為加成法。雖然如此,但因為當時的電子零件發熱量大,兩者的基板也難以配合使用,以致未有正式的實用作,不過也使印刷電路技術更進步。

發展

近十幾年來,我國印制電路板(Printed Circuit Board,簡稱PCB)制造行業發展迅速,總產值、總產量雙雙位居世界第。由于電子產品日新月異,價格戰改變了供應鏈的結構,中國兼具產業分布、成本和市場優勢,已經成為全球重要的印制電路板生產基地。

印制電路板從單層發展到雙面板、多層板和撓性板,并不斷地向高精度、高密度和高可靠性方向發展。不斷縮小體積、減少成本、提高性能,使得印制電路板在未來電子產品的發展過程中,仍然保持強大的生命力。

未來印制電路板生產制造技術發展趨勢是在性能上向高密度、高精度、細孔徑、細導線、小間距、高可靠、多層化、高速傳輸、輕量、薄型方向發展。

 

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