PCB印刷電路板

在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，導(dǎo)線則集中在另一面上。因為導(dǎo)線只出現(xiàn)在其中一面，所以這種PCB叫作單面板（Single-sided）。因為單面板在設(shè)計線路上有許多嚴格的限制（因為只有一面，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。

這種電路板的兩面都有布線，不過要用上兩面的導(dǎo)線，必須要在兩面間有適當(dāng)?shù)碾娐愤B接才行。這種電路間的“橋梁”叫做導(dǎo)孔（via）。導(dǎo)孔是在PCB上，充滿或涂上金屬的小洞，它可以與兩面的導(dǎo)線相連接。因為雙面板的面積比單面板大了一倍，雙面板解決了單面板中因為布線交錯的難點（可以通過孔導(dǎo)通到另一面），它更適合用在比單面板更復(fù)雜的電路上。

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。用一塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層或二塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層的印刷線路板，通過定位系統(tǒng)及絕緣粘結(jié)材料交替在一起且導(dǎo)電圖形按設(shè)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(shù)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(shù)都是偶數(shù)，并且包含最外側(cè)的兩層。大部分的主機板都是4到8層的結(jié)構(gòu)，不過技術(shù)上理論可以做到近100層的PCB板。大型的印刷電路板在電子工業(yè)中已經(jīng)成了占據(jù)了絕對統(tǒng)治的地位。

20世紀初，人們?yōu)榱撕喕娮訖C器的制作，減少電子零件間的配線，降低制作成本等優(yōu)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(dǎo)體作配線。而最成功的是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(dǎo)體作配線。

直至1936年，奧地利人保羅·愛斯勒（Paul Eisler）在英國發(fā)表了箔膜技術(shù)，他在一個收音機裝置內(nèi)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(xiàn)今的印制電路板最為相似，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(dāng)時的電子零件發(fā)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(shù)更進一步。

1941年，美國在滑石上漆上銅膏作配線，以制作近接信管。

1943年，美國人將該技術(shù)大量使用于軍用收音機內(nèi)。

1947年，環(huán)氧樹脂開始用作制造基板。同時NBS開始研究以印刷電路技術(shù)形成線圈、電容器、電阻器等制造技術(shù)。

1948年，美國正式認可這個發(fā)明用于商業(yè)用途。

自20世紀50年代起，發(fā)熱量較低的晶體管大量取代了真空管的地位，印刷電路版技術(shù)才開始被廣泛采用。而當(dāng)時以蝕刻箔膜技術(shù)為主流[1]。

1950年，日本使用玻璃基板上以銀漆作配線；和以酚醛樹脂制的紙質(zhì)酚醛基板（CCL）上以銅箔作配線。

1951年，聚酰亞胺的出現(xiàn)，使樹脂的耐熱性再進一步，也制造了聚亞酰胺基板。

1953年，Motorola開發(fā)出電鍍貫穿孔法的雙面板。這方法也應(yīng)用到后期的多層電路板上。

印制電路板廣泛被使用10年后的60年代，其技術(shù)也日益成熟。而自從Motorola的雙面板面世，多層印制電路板開始出現(xiàn)，使配線與基板面積之比更為提高。

1960年，V. Dahlgreen以印有電路的金屬箔膜貼在熱可塑性的塑膠中，造出軟性印制電路板。

1961年，美國的Hazeltine Corporation參考了電鍍貫穿孔法，制作出多層板。

1967年，發(fā)表了增層法之一的“Plated-up technology”。

1969年，F(xiàn)D-R以聚酰亞胺制造了軟性印制電路板。

1979年，Pactel發(fā)表了增層法之一的“Pactel法”。

1984年，NTT開發(fā)了薄膜回路的“Copper Polyimide法”。

1988年，西門子公司開發(fā)了Microwiring Substrate的增層印制電路板。

1990年，IBM開發(fā)了“表面增層線路”（Surface Laminar Circuit，SLC）的增層印制電路板。

1995年，印制電路板。

就在眾多的增層印制電路板方案被提出的1990年代末期，增層印制電路板也正式大量地被實用化，直至現(xiàn)在。

近十幾年來，我國印制電路板(Printed Circuit Board，簡稱PCB)制造行業(yè)發(fā)展迅速，總產(chǎn)值、總產(chǎn)量雙雙位居世界第一。由于電路板，主要由以下組成

線路與圖面（Pattern）：線路是做為原件之間導(dǎo)通的工具，在設(shè)計上會另外設(shè)計大銅面作為接地及電源層。線路與圖面是同時做出的。

介電層（Dielectric）：用來保持線路及各層之間的絕緣性，俗稱為基材。

孔（Through hole / via）：導(dǎo)通孔可使兩層次以上的線路彼此導(dǎo)通，較大的導(dǎo)通孔則做為零件插件用，另外有非導(dǎo)通孔（nPTH）通常用來作為表面貼裝定位，組裝時固定螺絲用。

防焊油墨（Solder resistant /Solder Mask) ：并非全部的銅面都要吃錫上零件，因此非吃錫的區(qū)域，會印一層隔絕銅面吃錫的物質(zhì)（通常為環(huán)氧樹脂），避免非吃錫的線路間短路。根據(jù)不同的工藝，分為綠油、紅油、藍油。

絲?。↙egend /Marking/Silk screen）：此為非必要之構(gòu)成，主要的功能是在電路板上標注各零件的名稱、位置框，方便組裝后維修及辨識用。

表面處理（Surface Finish）：由于銅面在一般環(huán)境中，很容易氧化，導(dǎo)致無法上錫（焊錫性不良），因此會在要吃錫的銅面上進行保護。保護的方式有噴錫（HASL），化金（ENIG），化銀（Immersion Silver)，化錫（Immersion Tin），有機保焊劑（OSP），方法各有優(yōu)缺點，統(tǒng)稱為表面處理。

裸板（上頭沒有零件）也常被稱為"印刷線路板Printed Wiring Board（PWB）"。板子本身的基板是由絕緣隔熱、并不易彎曲的材質(zhì)所制作成。在表面可以看到的細小線路材料是銅箔，原本銅箔是覆蓋在整個板子上的，而在制造過程中部份被蝕刻處理掉，留下來的部份就變成網(wǎng)狀的細小線路了。這些線路被稱作導(dǎo)線（conductor pattern）或稱布線，并用來提供PCB上零件的電路連接。

通常PCB的顏色都是綠色或是棕色，這是阻焊（solder mask）的顏色。是絕緣的防護層，可以保護銅線，也防止波焊時造成的短路，并節(jié)省焊錫之用量。在阻焊層上還會印刷上一層絲網(wǎng)印刷面（silk screen）。通常在這上面會印上文字與符號（大多是白色的），以標示出各零件在板子上的位置。絲網(wǎng)印刷面也被稱作圖標面（legend）。

在制成最終產(chǎn)品時，其上會安裝集成電路、電晶體、二極管、被動元件（如：電阻、電容、連接器等）及其他各種各樣的電子零件。借著導(dǎo)線連通，可以形成電子訊號連結(jié)及應(yīng)有機能。

采用印制板的主要優(yōu)點是：

⒈由于圖形具有重復(fù)性（再現(xiàn)性）和一致性，減少了布線和裝配的差錯，節(jié)省了設(shè)備的維修、調(diào)試和檢查時間；

⒉設(shè)計上可以標準化，利于互換；3．布線密度高，體積小，重量輕，利于電子設(shè)備的小型化；

⒋利于機械化、自動化生產(chǎn)，提高了勞動生產(chǎn)率并降低了電子設(shè)備的造價。

印制板的制造方法可分為減去法（減成法）和添加法（加成法）兩個大類。目前，大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)還是以減去法中的腐蝕銅箔法為主。

（概述圖片）

⒌特別是FPC軟性板的耐彎折性，精密性，更好的應(yīng)到高精密儀器上.（如相機，手機.攝像機等．）

印制電路板制造技術(shù)是一項非常復(fù)雜的、綜合性很高的加工技術(shù)。尤其是在濕法加工過程中，需采用大量的水，因而有多種重金屬廢水和有機廢水排出，成分復(fù)雜，處理難度較大。按印制電路板銅箔的利用率為30%~40%進行計算，那么在廢液、廢水中的含銅量就相當(dāng)可觀了。按一萬平方米雙面板計算（每面銅箔厚度為35微米），則廢液、廢水中的含銅量就有4500公斤左右，并還有不少其他的重金屬和貴金屬。這些存在于廢液、廢水中的金屬如不經(jīng)處理就排放，既造成了浪費又污染了環(huán)境。因此，在印制板生產(chǎn)過程中的廢水處理和銅等金屬的回收是很有意義的，是印制板生產(chǎn)中不可缺少的部分。

眾所周知，印制電路板生產(chǎn)過程中的廢水，其中大量的是銅，極少量的有鉛、錫、金、銀、氟、氨、有機物和有機絡(luò)合物等。

至于產(chǎn)生銅廢水的工序，主要有：沉銅、全板電鍍銅、圖形電鍍銅、蝕刻以及各種印制板前處理工序（化學(xué)前處理、刷板前處理、火山灰磨板前處理等）。以上工序所產(chǎn)生的含銅廢水，按其成分，大致可分為絡(luò)合物廢水和非絡(luò)合物廢水。為使廢水處理達到國家規(guī)定的排放標準，其中銅及其化合物的最高允許排放濃度為1mg/l（按銅計），必須針對不同的含銅廢水，采取不同的廢水處理方法。

印制電路板，又稱印刷電路板、印刷線路板，簡稱印制板，常使用英文縮寫PCB（Printed circuit board）或?qū)慞WB（Printed wire board），以絕緣板為基材，切成一定尺寸，其上至少附有一個導(dǎo)電圖形，并布有孔（如元件孔、緊固孔、金屬化孔等），用來代替以往裝置電子元器件的底盤，并實現(xiàn)電子元器件之間的相互連接。由于這種板是采用電子單面板、雙面板、四層板、六層板以及其他多層線路板。

由于印刷電路板并非一般終端產(chǎn)品，因此在名稱的定義上略為混亂，例如：個人電腦用的母板，稱為主板，而不能直接稱為電路板，雖然主機板中有電路板的存在，但是并不相同，因此評估產(chǎn)業(yè)時兩者有關(guān)卻不能說相同。再譬如：因為有集成電路零件裝載在電路板上，因而新聞媒體稱他為IC板，但實質(zhì)上他也不等同于印刷電路板。我們通常說的印刷電路板是指裸板-即沒有上元器件的電路板。

隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，印制電路板廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，幾乎所有的電子設(shè)備中都包含相應(yīng)的印制電路板。為保證電子設(shè)備正常工作，減少相互間的電磁干擾，降低電磁污染對人類及生態(tài)環(huán)境的不利影響，電磁兼容設(shè)計不容忽視。本文介紹了印制電路板的設(shè)計方法和技巧。

在印制電路板的設(shè)計中，元器件布局和電路連接的布線是關(guān)鍵的兩個環(huán)節(jié)。

布局，是把電路器件放在印制電路板布線區(qū)內(nèi)。布局是否合理不僅影響后面的布線工作，而且對整個電路板的性能也有重要影響。在保證電路功能和性能指標后，要滿足工藝性、檢測和維修方面的要求，元件應(yīng)均勻、整齊、緊湊布放在PCB上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接，以得到均勻的組裝密度。

按電路流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，輸入和輸出信號、高電平和低電平部分盡可能不交叉，信號傳輸路線最短。

元器件的位置應(yīng)按電源電壓、數(shù)字及模擬電路、速度快慢、電流大小等進行分組，以免相互干擾。

電路板上同時安裝數(shù)字電路和模擬電路時，兩種電路的地線和供電系統(tǒng)完全分開，有條件時將數(shù)字電路和模擬電路安排在不同層內(nèi)。電路板上需要布置快速、中速和低速邏輯電路時，應(yīng)安放在緊靠連接器范圍內(nèi);而低速邏輯和存儲器，應(yīng)安放在遠離連接器范圍內(nèi)。這樣，有利于減小共阻抗耦合、輻射和交擾的減小。時鐘電路和高頻電路是主要的騷擾輻射源，一定要單獨安排，遠離敏感電路。

發(fā)熱元件與熱敏元件盡可能遠離，要考慮電磁兼容的影響。

2.2工藝性

⑴層面

貼裝元件盡可能在一面，簡化組裝工藝。

⑵距離

元器件之間距離的最小限制根據(jù)元件外形和其他相關(guān)性能確定，目前元器件之間的距離一般不小于0.2 mm～0.3mm，元器件距印制板邊緣的距離應(yīng)大于2mm。

⑶方向

元件排列的方向和疏密程度應(yīng)有利于空氣的對流?？紤]組裝工藝，元件方向盡可能一致。

3.1導(dǎo)線

⑴寬度

印制導(dǎo)線的最小寬度，主要由導(dǎo)線和絕緣基板間的粘附強度和流過它們的電流值決定。印制導(dǎo)線可盡量寬一些，尤其是電源線和地線，在板面允許的條件下盡量寬一些，即使面積緊張的條件下一般不小于1mm。特別是地線，即使局部不允許加寬，也應(yīng)在允許的地方加寬，以降低整個地線系統(tǒng)的電阻。對長度超過80mm的導(dǎo)線，即使工作電流不大，也應(yīng)加寬以減小導(dǎo)線壓降對電路的影響。

⑵長度

要極小化布線的長度，布線越短，干擾和串?dāng)_越少，并且它的寄生電抗也越低，輻射更少。特別是場效應(yīng)管柵極，三極管的基極和高頻回路更應(yīng)注意布線要短。

⑶間距

相鄰導(dǎo)線之間的距離應(yīng)滿足電氣安全的要求，串?dāng)_和電壓擊穿是影響布線間距的主要電氣特性。為了便于操作和生產(chǎn)，間距應(yīng)盡量寬些，選擇最小間距至少應(yīng)該適合所施加的電壓。這個電壓包括工作電壓、附加的波動電壓、過電壓和因其它原因產(chǎn)生的峰值電壓。當(dāng)電路中存在有市電電壓時，出于安全的需要間距應(yīng)該更寬些。

⑷路徑

信號路徑的寬度，從驅(qū)動到負載應(yīng)該是常數(shù)。改變路徑寬度對路徑阻抗(電阻、電感、和電容)產(chǎn)生改變，會產(chǎn)生反射和造成線路阻抗不平衡。所以，最好保持路徑的寬度不變。在布線中，最好避免使用直角和銳角，一般拐角應(yīng)該大于90°。直角的路徑內(nèi)部的邊緣能產(chǎn)生集中的電場，該電場產(chǎn)生耦合到相鄰路徑的噪聲，45°路徑優(yōu)于直角和銳角路徑。當(dāng)兩條導(dǎo)線以銳角相遇連接時，應(yīng)將銳角改成圓形。

3.2孔徑和焊盤尺寸

元件安裝孔的直徑應(yīng)該與元件的引線直徑較好的匹配，使安裝孔的直徑略大于元件引線直徑的(0.15～0.3)mm。通常DIL封裝的管腳和絕大多數(shù)的小型元件使用0.8mm的孔徑，焊盤直徑大約為2mm。對于大孔徑焊盤為了獲得較好的附著能力，焊盤的直徑與孔徑之比，對于環(huán)氧玻璃板基大約為2，而對于苯酚紙板基應(yīng)為(2.5～3)。

過孔，一般被使用在多層PCB中，它的最小可用直徑是與板基的厚度相關(guān)，通常板基的厚度與過孔直徑比是6：1。高速信號時，過孔產(chǎn)生(1～4)nH的電感和(0.3～0.8)pF的電容的路徑。因此，當(dāng)鋪設(shè)高速信號通道時，過孔應(yīng)該被保持到絕對的最小。對于高速的并行線(例如地址和數(shù)據(jù)線)，如果層的改變是不可避免，應(yīng)該確保每根信號線的過孔數(shù)一樣。并且應(yīng)盡量減少過孔數(shù)量，必要時需設(shè)置印制導(dǎo)線保護環(huán)或保護線，以防止振蕩和改善電路性能。

3.3地線設(shè)計

不合理的地線設(shè)計會使印制電路板產(chǎn)生干擾，達不到設(shè)計指標，甚至無法工作。地線是電路中電位的參考點，又是電流公共通道。地電位理論上是零電位，但實際上由于導(dǎo)線阻抗的存在，地線各處電位不都是零。因為地線只要有一定長度就不是一個處處為零的等電位點，地線不僅是必不可少的電路公共通道，又是產(chǎn)生干擾的一個渠道。

一點接地是消除地線干擾的基本原則。所有電路、設(shè)備的地線都必須接到統(tǒng)一的接地點上，以該點作為電路、設(shè)備的零電位參考點(面)。一點接地分公用地線串聯(lián)一點接地和獨立地線并聯(lián)一點接地。

公用地線串聯(lián)一點接地方式比較簡單，各個電路接地引線比較短，其電阻相對小，這種接地方式常用于設(shè)備機柜中的接地。獨立地線并聯(lián)一點接地，只有一個物理點被定義為接地參考點，其他各個需要接地的點都直接接到這一點上，各電路的地電位只與本電路的地電流基地阻抗有關(guān)，不受其他電路的影響。

具體布線時應(yīng)注意以下幾點:

⑴走線長度盡量短，以便使引線電感極小化。在低頻電路中，因為所有電路的地電流流經(jīng)公共的接地阻抗或接地平面，所以避免采用多點接地。

⑵公共地線應(yīng)盡量布置在印制電路板邊緣部分。電路板上應(yīng)盡可能多保留銅箔做地線，可以增強屏蔽能力。

⑶雙層板可以使用地線面，地線面的目的是提供一個低阻抗的地線。

⑷多層印制電路板中，可設(shè)置接地層，接地層設(shè)計成網(wǎng)狀。地線網(wǎng)格的間距不能太大，因為地線的一個主要作用是提供信號回流路徑，若網(wǎng)格的間距過大，會形成較大的信號環(huán)路面積。大環(huán)路面積會引起輻射和敏感度問題。另外，信號回流實際走環(huán)路面積小的路徑，其他地線并不起作用。

⑸地線面能夠使輻射的環(huán)路最小。