PCB知识

PCB知识印刷电路板(Printedcircuitboard,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.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.标准的PCB长得就像这样.裸板(上头没有零件)也常被称为「印刷线路板PrintedWiringBoard(PWB).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(conductorpattern)或称布线,并用来提供PCB上零件的电路连接.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.因为如此,PCB的正反面分别被称为零件面(ComponentSide)与焊接面(SolderSide).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(ZeroInsertionForce,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.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(edgeconnector).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.PCB上的绿色或是棕色,是阻焊漆(soldermask)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(silkscreen).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).单面板(Single-SidedBoards)我们刚刚提到过,在最基本的PCB上,零件集中在其中一面,导线则集中在另一面上.因为导线只出现在其中一面,所以我们就称这种PCB叫作单面板(Single-sided).因为单面板在设计线路上有许多严格的限制(因为只有一面,布线间不能交叉而必须绕独自的路径),所以只有早期的电路才使用这类的板子.双面板(Double-SidedBoards)这种电路板的两面都有布线.不过要用上两面的导线,必须要在两面间有适当的电路连接才行.这种电路间的「桥梁」叫做导孔(via).导孔是在PCB上,充满或涂上金属的小洞,它可以与两面的导线相连接.因为双面板的面积比单面板大了一倍,而且因为布线可以互相交错(可以绕到另一面),它更适合用在比单面板更复杂的电路上.多层板(Multi-LayerBoards)为了增加可以布线的面积,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.大部分的主机板都是4到8层的结构,不过技术上可以做到近100层的PCB板.大型的超级计算机大多使用相当多层的主机板,不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机的集群代替,超多层板已经渐渐不被使用了.因为PCB中的各层都紧密的结合,一般不太容易看出实际数目,不过如果您仔细观察主机板,也许可以看出来.我们刚刚提到的导孔(via),如果应用在双面板上,那么一定都是打穿整个板子不过在多层板当中,如果您只想连接其中一些线路,那么导孔可能会浪费一些其它层的线路空间.埋孔(Buriedvias)和盲孔(Blindvias)技术可以避免这个问题,因为它们只穿透其中几层.盲孔是将几层内部PCB与表面PCB连接,不须穿透整个板子.埋孔则只连接内部的PCB,所以光是从表面是看不出来的.在多层板PCB中,整层都直接连接上地线与电源.所以我们将各层分类为信号层(Signal),电源层(Power)或是地线层(Ground).如果PCB上的零件需要不同的电源供应,通常这类PCB会有两层以上的电源与电线层.什么是PCB拼版中的邮票孔？主板拼版里面，小板和小板之间需要筋连接，为了便于切割，筋上面会开一些小孔，类似于邮票边缘的那种孔，这就叫邮票孔。如图示,形似邮票中分割的圆孔设计,其优点为强度较V-Cut好,又不像Tap需要Router设备裁切,可直接折断,但缺点是折断面不易控制精准,若距离线路过近,容易出现线路损伤,反而造成报废。一般来说，PCB拼板可采用邮票孔技术或双面对刻V形槽的分割技术，在采用邮票孔时，应注意搭边应均匀分布在每块拼板的四周，以避免焊接时由于PCB板受力不均匀而导致变形。邮票孔的位置应靠近PCB板内侧,防止拼板分离后邮票孔处残留的毛刺影响客户的整机装配。采用双面V形槽时，V形槽的深度应控制在1/3左右（两边槽之和），要求刻槽尺寸精确，深度均匀。Whatarecircuitboards?A:QUICKANSWERCircuitboards,alsoknownasprintedcircuitboards,arethinmetalcoatedplatescontainingelectroniccomponentsfoundinelectronicandcommunicationdevices.ThecomponentstransferinformationandsignalstoeachotherandtoexternaldevicesusingetchesmadebyacidonthemetallicsurfaceFULLANSWERThecircuitboardsnormallyhavecomponentsforinputandoutputdevices,memorychipsandprocessors,aswellaselectricalcomponentsforresistorsandcapacitors.Advancementintechnologyhasenabledcircuitboardstobecomesmallerandtocontainmorecomponents.Technologyhasalsomadeitpossibleforresistorsandcapacitorstoconnectdirectlytothecircuitboard,reducingthesizeofthecircuitsandenhancingtheirperformance.Circuitboardsarefoundinmostelectronicdevicesandvaryintype.Thetraditionalcomputermotherboardcontainscircuitsthatconnecttothecentralprocessingunit,tothememoryandtotheinputandoutputdevices.Daughterboardsextendthefunctionsofthemotherboardthroughexternalhardwarefeatures,suchasgraphics,soundandnetworking.Flexiblecircuitboardsaresmall,thin,lightandflexible.Theyareusedindeviceslikethesmartphonesandtablets.Otherdevicesthatusecircuitboardsaretelevisions,digitalclocks,answeringmachines,stereos,microwaveovensandcomputerprinters.Q:Whatareprintedcircuitboardsusedfor?A:QUICKANSWERPrintedcircuitboardsroutesignalsandpowerthroughelectronicdevices,providingbothmechanicalandelectricalconnections.ConductivepathwaysortracksareetchedontoacoppersheettoprovidethebasiclayoutofPCBs.PCBsareusedinalmostallelectronicdevices.Theyaresometimesconfusedwithprintedwiringboards,orPWBs,butunlikePWBs,PCBshavecircuitelementsmanufacturedintothenonconductivesubstrateoftheboard.FULLANSWERBeforePCBsbecamewidespread,electricconnectionswereestablishedthroughpoint-to-pointwiring.However,asthewiringinsulationagedandcracked,frequentfailuresoccurredatwirejunctions.Wirewrappingimprovedthedurabilityanddurationoftheseconnections.Asdemandforelectronicsincreased,thepressuretoreducethesizeandcostofproductsledtothedevelopmentofthePCB.PCBsaremadeoutofvariouscomponentslayeredontoeachotherandlaminatedtogether.Thebasematerialisusuallyfiberglassofvariousthicknesses.Cheaperversionsuseepoxiesorphenolics,butthelowerpricetagcomesatthecostofreduceddurability.Thenextlayerisathinsheetofcopper,followedbythesoldermask.AsilkscreenisnotstrictlynecessarybutallowsuserstoattachlabelstoeachpinorLED.DesignsforthemodernPCBbeganintheearly1900s,thoughthesemethodswouldnotconvergeuntilthe1980s.