什么是印刷电路板(PCB)?

什么是印刷电路板?

印刷电路板(printed circuit board, PCB)，又称印刷线路板(printed wire board, 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。在电路板上设计多层金属铜箔电路，连接相关元件，实现电路的有效运行。

早期电子产品的各个部件是通过电线连接起来形成完整的路径的。后来，为了简化电子产品制造的程序，降低成本，发明了一种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。各元器件主要通过电路板上的金属铜箔电路进行连接，通过各层的设计来连接和传导相关元器件。

传统的电路板构造方法是用印刷电阻来制作电路和电路的图形，因此称为印刷电路板。由于电子产品的尺寸不断小型化和精细化，目前的电路板大多是覆盖蚀刻抗蚀剂(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?

基材通常根据基材的绝缘、材料组成或阻燃特性进行分类。常见的原料有玻璃纤维，以及各种类型的塑料板。PCB基板厂家一般采用由玻璃纤维无纺布材料和环氧树脂组成的绝缘预浸料，再压制铜箔形成铜箔基板使用。

什么是PCB表面处理?

由于PCB的铜表面在环境中很容易氧化，所以有必要对未被阻焊覆盖的暴露区域进行再处理并覆盖一层涂层，以保护该区域不被氧化。为了应对各种后续加工需求，各种不同材质、价格、不同防护程度的表面处理方法应运而生。

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

PCB结构的类型和应用是什么?

1. 单层PCB:
   电路板只有一面有铜箔线，另一面完全没有铜箔线。早期电子产品的电路很简单，只需要一边连接和传导，零件可以放在另一边，不需要铜箔。
   以玻璃纤维覆盖单面铜箔作为底板，将集成电路(IC)等电子元件集中在一侧，铜线集中在另一侧。在单个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:
   电路板两侧都有铜箔线，前面(顶层)和后面(底层)的路径可以通孔连接。由于两面都可以布线，使用面积是单面板的两倍，更适合电路复杂的产品。在设计中，零件放置在正面，背面为零件脚的焊接面。
   采用覆有双面铜箔的玻璃纤维作为底板，在底板的前后表面制作铜线。“过孔”是为了让铜线从前面穿过板到后面，连接前面和后面的铜线。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是由多个蚀刻双面板，在板之间堆叠绝缘层(Prepreg)，在最外层的两侧铺设铜箔，并压在一起制成的。由于使用多个双面板进行压制，因此层数通常为偶数。压在里面的铜箔层可以是导电层、信号层、电源层或接地线层。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，由于元器件过多，计算机中使用的主板多为八层板。小型电子产品，如手机、平板电脑等，由于体积小，一般至少需要八层电路板。对于产品尺寸较小的电子元件，通常需要更多的PCB层。

PCB的制造工艺取决于结构:

• 单面板:工程→切割→钻孔→层压→铜腐蚀→阻焊→文字→表面处理→成型→电气测试→质量检验
• 双面板:工程→砧板→钻孔→PTH→一次铜→层压→曝光显影→二次铜锡铅→除膜→铜腐蚀→锡铅剥离→阻焊→文字→表面处理→成型→电气测量→产品检查
• 多层板:工程→镶板→内层压膜→内层蚀刻→内层去膜→压制→钻孔→PTH→一次铜→层压→曝光显影→二次铜锡铅→去膜→铜蚀刻→带锡铅→焊膜→文字→表面处理→成型→电学试验→质量检验

PCB制造取决于工艺:

• 干燥过程:
  面板切割、层压、曝光、压制、钻孔、成型
• 湿法:
  涂刷、内层显影、内层蚀刻、内层除膜、黑/棕氧化、除渣、镀通孔、全板镀铜、外层显影、电路镀铜、镀锡铅、外层除膜、外层蚀刻、去锡铅、阻焊印刷、文字印刷、表面处理质量。

组件安装和焊接技术

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

1. 通孔技术(THT):
   电子元件放在电路板的正面，引脚焊接在背面。通常采用波峰焊。首先将引脚切成靠近电路板的位置，并稍微弯曲以使组件固定。然后移动电路板，使电路板的底部接触助焊剂，以从底部引脚去除氧化物。然后将电路板加热并移动到熔化的焊料上。焊料冷却后，连接就完成了。这种方法将占用大量的空间，因为它是必要的钻一个孔，每个针。由于引脚占据电路板两侧的空间，焊点相对较大，但固定效果较好。
2. 表面安装技术(SMT):
   电子元件和引脚放在电路板的前面。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。然后将电子元件放置在电路板上，使引脚与电路板上的锡膏接触。然后加热电路板以熔化锡膏并与电子元件引脚结合。冷却后，电子元件引脚将固定在电路板上。电子元件可以更密集地附着在电路板上，减小印刷电路板的总尺寸，因此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行业中，PCB根据其性能可分为刚性PCB、柔性PCB (fpcb)和刚柔PCB (rfpcb)。以计算机内部部件为例。硬板是计算机主板等的主要基板。它被称为印刷电路板或PCB，大部分是指硬板。软板是用于连接各部件的单板。例如，在手机中，一般需要天线软板将天线连接到主板上。一般需要软板连接，因为软板可以弯、可以凹、可以薄。当空间较小，元器件距离较远时，往往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、铜箔和粘合剂组成。可自由弯曲，柔韧性好，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。一般称为柔性印刷电路板，缩写为柔性板、软板或软膜。
   与其他基板一样，FPC不断追求更高的线密度和层数，以提高FPC性能并降低传输功耗。然而，fpc的制造过程非常复杂，对电子元件制造的技术能力要求也比较高。
   软板的应用非常广泛。软板最常用于智能手机等通信产品。智能手机软板的使用约占整体软板的40%。此外，软板还用于笔记本电脑、汽车电子、医疗、军事和可穿戴设备。在现代产品追求轻、薄、小的过程中，软板变得非常重要。软板在终端设备中的应用包括:天线软板、背光模块软板、摄像头镜头软板、触摸屏软板、touch ID软板、sim卡软板、笔记本电脑屏幕连接软板、汽车图像传感软板、汽车灯组软板等，由此可见软板的重要性及其应用范围。
   软板材料包括聚酰亚胺(PI)、改性PI (MPI)和液晶聚合物(LCP)。由于性能差，PI现在很少使用。目前用于软板的主要材料是MPI和LCP。与LCP相比，MPI的成本相对较低，近年来性能也有了很大的提高，有可能取代LCP。一些制造商已经用MPI软板取代了LCP软板以降低成本。在使用这三种软板时，最大的考虑因素是传输损耗。在低频传输的情况下，三者的损耗没有明显区别。但随着频率的增加，PI的损耗逐渐增大，MPI的损耗更大。频率越高，LCP的优势越明显。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良率也会有更高的要求。
2. 刚性-柔性印刷电路板(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，将软板串联压在一起形成印刷电路板，形成刚性-柔性PCB。由于目前HDI技术的结合和高频信号的发展趋势，刚柔板的使用也更加广泛。
   软板和硬板的传统组合方法通常是使用连接器或热条焊接(HotBar)工艺，并使用软板将两块硬板连接起来。刚柔板以刚板→软板→硬板的组合方式传递信号。缩短了传输距离，提高了速度，可有效提高可靠性。一个RFPCB可以有效地节省电路板上的空间，不需要连接器或热栏，简化产品组装。虽然价格相对较高，但它非常通用，可以针对许多行业的应用进行定制。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。它们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。