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电路板原理

发布时间:2012-12-03

电路板定义

        电路板又可以叫做线路板,PCB板,铝基板,高频板,PCB,超薄线路板,超薄电路板,印刷(铜刻蚀技术)电路板等。电路板使电路迷你化、直观化,对于固定电路的批量生产和优化用电器布局起重要作用。

电路板

电路板


电路板组成及功能


       电路板主要由焊盘、过孔、安装孔、导线、元器件、接插件、填充、电气边界等组成,各组成部分的主要功能如下:

  焊盘:用于焊接元器件引脚的金属孔。

  过孔:有金属过孔 和 非金属过孔,其中金属过孔用于连接各层之间元器件引脚。

  安装孔:用于固定电路板。

  导线:用于连接元器件引脚的电气网络铜膜。

  接插件:用于电路板之间连接的元器件。

  填充:用于地线网络的敷铜,可以有效的减小阻抗。

  电气边界:用于确定电路板的尺寸,所有电路板上的元器件都不能超过该边界。
 


电路板系统分类

  电路板系统分类为以下三种:
  
 
1、单面板Single-Sided Boards

  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*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。

2、双面板Double-Sided Boards

  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。


3、多层板

  在较复杂的应用需求时,电路可以被布置成多层的结构并压合在一起,并在层间布建通孔电路连通各层电路。铜箔基板先裁切成适合加工生产的尺寸大小。基板压膜前通常需先用刷磨、微蚀等方法将板面铜箔做适当的粗化处理,再以适当的温度及压力将干膜光阻密合贴附其上。将贴好干膜光阻的基板送入紫外线曝光机中曝光,光阻在底片透光区域受紫外线照射后会产生聚合反应(该区域的干膜在稍后的显影、蚀铜步骤中将被保留下来当作蚀刻阻剂),而将底片上的线路影像移转到板面干膜光阻上。撕去膜面上的保护胶膜后,先以碳酸钠水溶液将膜面上未受光照的区域显影去除,再用盐酸及双氧水混合溶液将裸露出来的铜箔腐蚀去除,形成线路。最后再以氢氧化钠水溶液将功成身退的干膜光阻洗除。对于六层(含)以上的内层线路板以自动定位冲孔机冲出层间线路对位的铆合基准孔。

四层电路板

四层电路板

 

  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。

  电路板的自动检测技术随着表面贴装技术的引入而得到应用,并使得电路板的封装密度飞速增加。因此,即使对于密度不高、一般数量的电路板,电路板的自动检测不但是基本的,而且也是经济的。在复杂的电路板检测中,两种常见的方法是针床测试法和双探针或飞针测试法。

 


电路板工作层面及其作用

  电路板包括许多类型的工作层面,如信号层、防护层、丝印层、内部层等,各种层面的作用简要介绍如下:

  ⑴信号层:主要用来放置元器件或布线。Protel DXP通常包含30个中间层,即Mid Layer1~Mid Layer30,中间层用来布置信号线,顶层和底层用来放置元器件或敷铜。

  ⑵防护层:主要用来确保电路板上不需要镀锡的地方不被镀锡,从而保证电路板运行的可靠性。其中Top Paste和Bottom Paste分别为顶层阻焊层和底层阻焊层;Top Solder和Bottom Solder分别为锡膏防护层和底层锡膏防护层。

  ⑶丝印层:主要用来在电路板上印上元器件的流水号、生产编号、公司名称等。

  ⑷内部层:主要用来作为信号布线层,Protel DXP中共包含16个内部层。

  ⑸其他层:主要包括4种类型的层。

  Drill Guide(钻孔方位层):主要用于印刷电路板上钻孔的位置。
  Keep-Out Layer(禁止布线层):主要用于绘制电路板的电气边框。
  Drill Drawing(钻孔绘图层):主要用于设定钻孔形状。
  Multi-Layer(多层):主要用于设置多面层。

 

结语

电路板生产车间

电路板生产线

 电路板是当代电子元件业中最活跃的产业,其行业增长速度一般都高于电子元件产业3个百分点左右。从发展形式看,中国电路板产业持续高速增长,进出口也实现了高速增长,随着产业增长正在逐步得到优化和改善。
 

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