什么是印刷电路板(PCB)?

什么是印刷电路板?

印刷电路板(PCB)，又称印刷线路板(PWB)，是用于组装电子元件的基板，是电子元件非常重要的支撑元件。在电路板上设计了多层金属铜箔电路，用来连接相关元件，实现电路的有效运行。

早期电子产品的各种元件通过电线连接起来，形成一条完整的路径。后来为了简化电子产品制造的程序，降低成本，发明了印刷的方法来制作电路，用基板上的铜箔代替原来的电线连接，从而提高了生产效率。各元件主要通过板上的金属铜箔电路连接，通过设计各层来连接和传导相关元件。

传统的电路板制作方法是用印刷电阻来制作电路和电路图形，因此被称为印刷电路板。由于电子产品的尺寸不断小型化、精细化，目前大部分电路板上都覆盖着蚀刻电阻(湿膜或干膜)，曝光显影后，将不必要的铜箔蚀刻掉，制成电路板。

PCB的基板是什么?

基板一般根据基板的绝缘、材料组成或阻燃特性进行分类。常见的原材料有玻璃纤维，以及各种类型的塑料板。PCB基板厂家一般采用玻璃纤维无纺布材料和环氧树脂组成的绝缘预浸料，再将铜箔压实，形成铜箔基板供使用。

什么是PCB表面处理?

由于PCB的铜表面在环境中容易氧化，需要对未被焊罩覆盖的暴露区域进行再加工，并覆盖一层涂层，以保护该区域不被氧化。针对后续各种加工需求，开发出了不同材料、不同价格、不同防护程度的各种表面处理方法。

常见的PCB表面处理包括:裸铜板、喷锡板、无铅喷锡板、化学金板、电镀金、化学银板、OSP板。

PCB结构的类型和应用是什么?

1. 单层PCB:
   电路板只有一边有铜箔线，另一边根本没有铜箔线。早期的电子产品电路简单，只需要一边连接和传导，部件可以放在另一边，不需要铜箔。
   玻璃纤维覆盖单面铜箔作为底板，一面集中集成电路(IC)等电子元件，另一面集中铜线。在一块面板上可以制作的铜线数量很少，只会使用早期的电路板。
2. 双层印刷电路板:
   电路板两侧有铜箔线，前(顶层)和后(底层)的路径可以通过孔连接。由于两边都可以布线，使用面积是单个面板的两倍，更适合电路复杂的产品。在设计中，零件放置在正面，背面是零件脚的焊接面。
   底板采用覆有双面铜箔的玻璃纤维，在底板的前后表面制作铜线。通过钻“孔”，使铜线从板材的前后穿过，将前后铜线连接起来。双层pcb用于比单面电路板更复杂的电路中。
3. 多层印刷电路板:
   多层pcb是用多块蚀刻的双面板，在板间堆砌绝缘层(预浸料)，最外层两侧铺设铜箔，压合而成。由于采用多个双面板进行压制，所以层数通常为偶数。压在里面的铜箔层可以是导电层、信号层、电源层或地面层。理论上多层板可以达到50层以上，但目前实际应用在30层左右。
   目前计算机使用的主板多为八层板，元器件太多。小型电子产品，如手机、平板电脑等，由于体积小，一般需要至少八层板。对于产品尺寸较小的电子元件，通常需要更多的PCB层。

PCB制造工艺取决于结构:

• 单面板:工程→切割→钻孔→覆膜→铜腐蚀→掩膜→文字→表面处理→成型→电气检测→质检
• 双面板:工程→切板→钻孔→PTH→一次铜→层压→曝光显影→二次铜锡铅→脱膜→铜腐蚀→锡铅剥离→掩膜→文→表面处理→成型→电测→产品检查
• 多层印制板:工程→镶板→内覆膜→内层铜片蚀刻→内层去膜→压片→钻孔→PTH→一次镀铜→复膜→曝光显影→二次镀锡铅→去膜→铜片蚀刻→条形锡铅→掩膜→文字→表面处理→成型→电气试验→质量检验

PCB制造取决于工艺:

• 干燥过程:
  板材切割、贴合、曝光、压制、钻孔、成型
• 湿法:
  涂刷、内层显影、内层蚀刻、内层去膜、黑/棕氧化、浮渣去除、镀通孔、全板镀铜、外层显影、电路镀铜、锡铅电镀、外层去膜、外层蚀刻、剥落锡铅、焊锡掩模印刷、文字印刷、表面处理质量。

组件安装及焊接技术

印刷电路板制作完成后，必须将集成电路(IC)等电子元器件连接并固定在印刷电路板上。

1. 通孔技术(THT)
   电子元件放置在电路板的正面，引脚焊接在背面。通常采用波峰焊。首先将插脚切到离板子很近的地方，然后稍微弯曲，以便固定元件。然后移动电路板以使电路板的底部接触焊剂以除去底部引脚上的氧化物。然后加热电路板并在熔化的焊料上移动。当焊料冷却时，连接完成。这种方法会占用很多空间，因为它需要为每个销钻一个孔。由于引脚在电路板两侧占用空间，焊点比较大，但固定效果较好。
2. 表面安装技术(SMT):
   电子元件和引脚放置在电路板的前部。通常采用过回流焊。含有助焊剂和焊料的锡膏首先印刷在电路板上，准备连接到电子元件引脚。然后将所述电子元件置于所述电路板上，使所述引脚与所述电路板上的锡膏接触。然后加热电路板使焊锡膏熔化并与电子元件引脚结合。冷却后，将电子元件引脚固定在电路板上。电子元件可以更密集地附着在电路板上，减少印刷电路板的总尺寸，所以目前大多数电子产品都采用SMT技术来取代THT技术。

特殊PCB材料及用途

在PCB行业，根据PCB的特性，可将其分为刚性PCB、柔性PCB (fpcb)和刚性挠性PCB (rfpcb)。以计算机的内部部件为例。硬纸板是计算机主板等的主要基板。它被称为印刷电路板或PCB，大部分是指硬纸板。软板是用来连接各部件的单板。例如手机中，一般需要天线软板来连接天线和主板。一般要求连接软板，因为软板可弯、可凹、可薄。当空间较小时，且元件距离较远时，常采用柔性板进行连接。

1. 柔性印刷电路(FPC):
   柔性板由柔性塑料基膜、铜箔和粘合剂集成而成。可自由弯曲，灵活，轻薄，精度高。它可以有多层电路，可以使用SMT将芯片连接到电路板上。一般称为软印刷线路板，简称软板、软板或软膜。
   与其他基板一样，FPC也在不断追求更高的线密度和层数，以提高FPC性能和降低传输功耗。但fpc的制造工艺非常复杂，对电子元器件制造的技术能力要求较高。
   与其他基板一样，FPC也在不断追求更高的线密度和层数，以提高FPC性能和降低传输功耗。但fpc的制造工艺非常复杂，对电子元器件制造的技术能力要求较高。
   软板材料包括聚酰亚胺(PI)、改性PI (MPI)和液晶聚合物(LCP)。PI现在很少使用，因为它的性能很差。现在软板的主要材料是MPI和LCP。与LCP相比，MPI成本相对较低，而且近年来性能有了很大的提高，有可能取代LCP。一些制造商已将LCP软板替换为MPI软板，以降低成本。在使用这三种类型的软板时，最大的考虑因素是传输损耗。在低频传输的情况下，三者的损耗没有显著差异。但是随着频率的增加，PI的损失逐渐变大，MPI的损失更大。频率越高，LCP的优点越明显。随着5G时代的发展，传输频率将大大提高到24GHz以上，因此对软板的性能和产量也会有更高的要求。
2. 刚性挠性印刷电路板(RFPCB):
   RF PCB被称为软硬复合板。一般来说，在PCB中，在两块硬板之间，软板被串联挤压在一起，形成印刷电路板，形成刚性挠性PCB。由于目前HDI技术与高频信号的结合发展趋势，刚性挠性板的使用也更加广泛。
   传统的软、硬板结合的方法通常是采用连接器或热条焊接(HotBar)工艺，用软板将两块硬板连接起来。刚性挠性板以刚性板→软板→硬板的组合方式发送信号。缩短了传输距离，提高了传输速度，可有效提高可靠性。RFPCB可以有效节省电路板上的空间，并消除对连接器或HotBar的需要，简化产品组装。虽然价格相对较高，但它的用途非常广泛，可以为许多行业的应用量身定制。由于其高可靠性，这些电路被设计用于苛刻的领域，如航空航天，医疗和军事应用。通常用于智能手机板、光伏板、电池模块、可穿戴设备和高端存储设备。