PCB（ Printed Circuit Board），中文名稱為印制電路板，又稱印刷線路板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的載體。由于它是采用電子印刷術(shù)制作的，故被稱為“印刷”電路板。

PCB簡介：

PCB（printed circuit board）即印制線路板，簡稱印制板，是電子工業(yè)的重要部件之一。幾乎每種電子設(shè)備，小到電子手表、計算器，大到計算機、通信電子設(shè)備、軍用武器系統(tǒng)，只要有集成電路等電子元件，為了使各個元件之間的電氣互連，都要使用印制板。印制線路板由絕緣底板、連接導線和裝配焊接電子元件的焊盤組成，具有導電線路和絕緣底板的雙重作用。它可以代替復雜的布線，實現(xiàn)電路中各元件之間的電氣連接，不僅簡化了電子產(chǎn)品的裝配、焊接工作，減少傳統(tǒng)方式下的接線工作量，大大減輕工人的勞動強度；而且縮小了整機體積，降低產(chǎn)品成本，提高電子設(shè)備的質(zhì)量和可靠性。印制線路板具有良好的產(chǎn)品一致性，它可以采用標準化設(shè)計，有利于在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)機械化和自動化。同時，整塊經(jīng)過裝配調(diào)試的印制線路板可以作為一個獨立的備件，便于整機產(chǎn)品的互換與維修。目前，印制線路板已經(jīng)極其廣泛地應(yīng)用在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中。

印制線路板最早使用的是紙基覆銅印制板。自半導體晶體管于20世紀50年代出現(xiàn)以來，對印制板的需求量急劇上升。特別是集成電路的迅速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，使電子設(shè)備的體積越來越小，電路布線密度和難度越來越大，這就要求印制板要不斷更新。目前印制板的品種已從單面板發(fā)展到雙面板、多層板和撓性板；結(jié)構(gòu)和質(zhì)量也已發(fā)展到超高密度、微型化和高可靠性程度；新的設(shè)計方法、設(shè)計用品和制板材料、制板工藝不斷涌現(xiàn)。近年來，各種計算機輔助設(shè)計（CAD）印制線路板的應(yīng)用軟件已經(jīng)在行業(yè)內(nèi)普及與推廣，在專門化的印制板生產(chǎn)廠家中，機械化、自動化生產(chǎn)已經(jīng)完全取代了手工操作。

PCB起源：

PCB的創(chuàng)造者是奧地利人保羅·愛斯勒（ Paul eisler），1936年，他首先在收音機里采用了印刷電路板。1943年，美國人多將該技術(shù)運用于軍用收音機，1948年，美國正式認可此發(fā)明可用于商業(yè)用途。自20世紀50年代中期起，印刷線路板才開始被廣泛運用。印刷電路板幾乎會出現(xiàn)在每一種電子設(shè)備當中。如果在某樣設(shè)備中有電子零件，那么它們也都是鑲在大小各異的PCB上。PCB的主要功能是使各種電子零組件形成預(yù)定電路的連接，起中繼傳輸?shù)淖饔?，是電子產(chǎn)品的關(guān)鍵電子互連件，有“電子產(chǎn)品之母”之稱。

PCB特點：

PCB之所以能受到越來越廣泛的應(yīng)用，是因為它有很多獨特的優(yōu)點，大致如下：

可高密度化

多年來，印制板的高密度一直能夠隨著集成電路集成度的提高和安裝技術(shù)的進步而相應(yīng)發(fā)展。

高可靠性

通過一系列檢查、測試和老化試驗等技術(shù)手段，可以保證PCB長期（使用期一般為20年）而可靠地工作。

可設(shè)計性

對PCB的各種性能（電氣、物理、化學、機械等）的要求，可以通過設(shè)計標準化、規(guī)范化等來實現(xiàn)。這樣設(shè)計時間短、效率高。

可生產(chǎn)性

PCB采用現(xiàn)代化管理，可實現(xiàn)標準化、規(guī)模（量）化、自動化生產(chǎn)，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。

可測試性

建立了比較完整的測試方法、測試標準，可以通過各種測試設(shè)備與儀器等來檢測并鑒定PCB產(chǎn)品的合格性和使用壽命。

可組裝性

PCB產(chǎn)品既便于各種元件進行標準化組裝，又可以進行自動化、規(guī)模化的批量生產(chǎn)。另外，將PCB與其他各種元件進行整體組裝，還可形成更大的部件、系統(tǒng)，直至整機。

可維護性

由于PCB產(chǎn)品與各種元件整體組裝的部件是以標準化設(shè)計與規(guī)?；a(chǎn)的，因而，這些部件也是標準化的。所以，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，可以快速、方便、靈活地進行更換，迅速恢復系統(tǒng)的工作。

PCB還有其他的一些優(yōu)點，如使系統(tǒng)小型化、輕量化，信號傳輸高速化等。

PCB功能：

PCB在電子設(shè)備中具有如下功能。

（1）提供集成電路等各種電子元器件固定、裝配的機械支承，實現(xiàn)集成電路等各種電子元器件之間的布線和電氣連接或電絕緣，提供所要求的電氣特性。

（2）為自動焊接提供阻焊圖形，為元器件插裝、檢查、維修提供識別字符和圖形。

（3）電子設(shè)備采用印制板后，由于同類印制板的一致性，避免了人工接線的差錯，并可實現(xiàn)電子元器件自動插裝或貼裝、自動焊錫、自動檢測，保證了電子產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了勞動生產(chǎn)率、降低了成本，并便于維修。

（4）在高速或高頻電路中為電路提供所需的電氣特性、特性阻抗和電磁兼容特性。

（5）內(nèi)部嵌入無源元器件的印制板，提供了一定的電氣功能，簡化了電子安裝程序，提高了產(chǎn)品的可靠性。

（6）在大規(guī)模和超大規(guī)模的電子封裝元器件中，為電子元器件小型化的芯片封裝提供了有效的芯片載體。 ［4］

PCB按層數(shù)分類：

根據(jù)電路層數(shù)分類：分為單面板、雙面板和多層板。常見的多層板一般為4層板或6層板，復雜的多層板可達幾十層。PCB板有以下三種主要的劃分類型：

單面板

單面板

單面板（Single-Sided Boards） 在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，導線則集中在另一面上（有貼片元件時和導線為同一面，插件器件再另一面）。因為導線只出現(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。

雙面板

雙面板（Double-Sided Boards） 這種電路板的兩面都有布線，不

雙面板過要用上兩面的導線，必須要在兩面間有適當?shù)碾娐愤B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（可以通過孔導通到另一面），它更適合用在比單面板更復雜的電路上。

多層板

多層板（Multi-Layer Boards） 為了增加可以布線的面積，多層

多層板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(jīng)可以用許多普通計算機的集群代替，超多層板已經(jīng)漸漸不被使用了。因為PCB中的各層都緊密的結(jié)合，一般不太容易看出實際數(shù)目，不過如果仔細觀察主機板，還是可以看出來。

PCB按軟硬分類：

分為剛性電路板和柔性電路板、軟硬結(jié)合板。一般把下面第一幅圖所示的PCB稱為剛性（Rigid）PCB﹐第二幅

硬性PCB圖圖中的黃色連接線稱為柔性（或擾性Flexible）PCB。剛性PCB與柔性PCB的直觀上區(qū)別是柔性PCB是可以彎曲的。剛性PCB的常見厚度有0.2mm，0.4mm，0.6mm，0.8mm，1.0mm，1.2mm，1.6mm，2.0mm等。柔性PCB的常見厚度為0.2mm﹐要焊零件的地方會在其背后加上加厚層﹐加厚層的厚度0.2mm﹐0.4mm不等。了解這些的目的是為了結(jié)構(gòu)工師設(shè)計時提供給他們一個空間參考。剛性PCB的材料常見的包括﹕酚醛紙質(zhì)層壓板﹐環(huán)氧紙質(zhì)層壓板﹐聚酯玻璃氈層壓板﹐環(huán)氧玻璃布層壓板 ﹔柔性PCB的材料常見的包括﹕聚酯薄膜﹐聚酰亞胺薄膜﹐氟化乙丙烯薄膜。 ［6］

PCB設(shè)計原則概述：

要使電子電路獲得最佳性能，元器件的布局及導線的布設(shè)是很重要的。為了設(shè)計質(zhì)量好、造價低的PCB．應(yīng)遵循以下一般原則：

1，布局

首先，要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大，印制線條長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后，再確定特殊元件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局。

在確定特殊元件的位置時要遵守以下原則：

①盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠離。

②某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時手不易觸及的地方。

③重量超過15 g的元器件、應(yīng)當用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在印制板上，而應(yīng)裝在整機的機箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問題。熱敏元件應(yīng)遠離發(fā)熱元件。

④對于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機的結(jié)構(gòu)要求。若是機內(nèi)調(diào)節(jié)，應(yīng)放在印制板上方便于調(diào)節(jié)的地方；若是機外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機箱面板上的位置相適應(yīng)。

根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局時，要符合以下原則：

①按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。

②以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地拉剜在PCB上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。

③在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀，而且裝焊容易，易于批量生產(chǎn)。

④位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2 mm。電路板的最佳形狀為矩形。長寬比為3：2或4：3。電路板面尺寸大于200 mm?150 mm時，應(yīng)考慮電路板所受的機械強度。

2，布線

其原則如下：

①輸入輸出端用的導線應(yīng)盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發(fā)生反饋耦合。

②印制板導線的最小寬度主要由導線與絕緣基板間的粘附強度和流過它們的電流值決定。

當銅箔厚度為0.05 mm、寬度為1～15 mm時，通過2 A的電流，溫度不會高于3℃，因此導線寬度為1.5 mm可滿足要求。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選0.02～0.3 mm導線寬度。當然，只要允許，還是盡可能用寬線，尤其是電源線和地線。

導線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小至5～8 mm。

③印制導線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則，長時間受熱時，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時，最好用柵格狀，這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。

焊盤

焊盤中心孔要比器件引線直徑稍大一些。焊盤太大易形成虛焊。焊盤外徑D一般不小于d+1.2 mm，其中d為引線孔徑。對高密度的數(shù)字電路，焊盤最小直徑可取d+1.0 mm。

PCB制板軟件：

常用的PCB設(shè)計軟件的提供商有Altium、Cadence、Mentor等。其中Altium（前稱Protel國際）公司先后推出的Protel 99 SE、Pi‘otel DXP、AltiumDesigner等在我國應(yīng)用比較廣泛，目前Altium Designer每年都有新版本發(fā)布，對于PCB設(shè)計軟件，學會使用一個，其余的學習起來就比較容易了，因為這類軟件的功能都是很接近的。

PCB產(chǎn)業(yè)鏈：

按產(chǎn)業(yè)鏈上下游來分類，可以分為原材料、覆銅板、印刷電路板、電子產(chǎn)品應(yīng)用等，其關(guān)系簡單如下：

玻纖布：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)，通過極細小的合金噴嘴拉成極細玻纖，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，且一旦點火就必須24小時不間斷生產(chǎn)，進入退出成本巨大。

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。

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，是印刷電路板的直接原材料，在經(jīng)過刻蝕、電鍍、多層板壓合之后制成印刷電路板。