1、印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)
印刷电路板(Printed Circuit Board),因为它是由电子印刷而成的,所以它被称为"即Printed Circuit Board"。即Printed Circuit Board(PCB)是用来组装电子零件的基板。它是即Printed Circuit Board(PCB),根据一般基材上预定的设计,形成点与印刷元件之间的连接。本产品的主要功能是使各种电子元器件形成预定电路的连接,起到中继传输的作用,是电子产品的关键电子互连,被称为"电子产品之母"。印制电路板是电子零件的基板和关键互连线,任何电子设备或产品都应配备。
2、PCB制造原理
当我们打开通用电脑的健康磁盘时,我们可以看到软膜(挠性的绝缘基材)上有银白色(银浆)导电和健康的图形。由于一般的丝网渗漏印刷方法得到这种图形,我们称这种印刷电路板为柔性银膏印刷电路板。我们到计算机城去看各种电脑主板、视频卡、网卡、调制解调器、声卡和家用电器印刷电路板。所使用的基材由纸基(常用于单面)或玻璃布基(常用于双面及多层)、预浸酚醛树脂或环氧树脂组成,表面层粘在铜书的一侧或两侧,然后通过层压固化。这种电路板铜书板,我们称之为硬板。当我们制作印刷电路板时,我们称它为刚性印刷电路板。我们称它为印刷电路板,一面印刷电路板,两边印有电路板的印刷电路板,以及通过孔金属化形成的印刷电路板,我们称之为双面板。如果使用双面印刷电路板作为内层,两个单面作为外层,则由定位系统和绝缘键合材料交替连接的印刷电路板,根据设计要求将导电图形互连,成为四层六层印刷电路板,也称为多层印刷电路板。现在有100多层实用印刷电路板。
3、PCB的生产过程
PCB的生产过程较为复杂,涉及广泛的工序,从简单的加工到复杂的加工、普通的化学反应、光化学电化学热化学、计算机辅助设计、CAM等方面的知识。而且,在生产过程中存在着许多技术问题,并会不时地遇到新的问题,其中一些问题在没有找出原因的情况下就消失了。由于其生产过程是一条不连续的装配线,任何环节的问题都会导致全线停产或大量报废的后果。如果废了印刷电路板,就不能回收再利用,工艺工程师的工作压力更大。因此,许多工程师离开了这个行业,转而使用PCB设备或材料供应商来做销售和技术服务。
电路板本身的基板是由绝缘和不灵活的材料制成的。表面可以看到细线材是铜箔,原来的铜箔覆盖在整个电路板上,而在制作过程中,蚀刻处理的一部分是小线网的剩余部分。这些线称为导线(conductorpattern)或布线,用于提供与PCB上各部件的电路连接。
为了把零件固定到PCB上,我们把它们的销直接焊接到电线上。在最基本的PCB(单面板)上,零件集中在一边,线材集中在另一边。这样,我们需要在电路板上打个洞,这样销就可以穿过板到另一边,所以零件的销在另一边焊接。因此,PCB的正反两面分别被称为零件表面(ComponentSide)和焊接表面(SolderSide)。
如果PCB上有一些零件在生产完成后需要拆卸或安装,则在安装时使用插座(Socket),因为插座是直接焊接在板上的,这些零件可以随意拆卸和组装。
如果我们想要将两个PCB连接起来,我们通常使用边缘连接器(edgeconnector)。通常称为"金色手指"。黄金手指包含许多裸露的铜垫,实际上是PCB布线的一部分。通常,在连接时,我们将一个PCB上的金手指插入另一个PCB的适当插槽(一般叫做扩充槽Slot)。在计算机中,例如显示卡、声卡或其他类似的接口卡,它们都是通过它们的金色手指连接到主板上的。
PCB上的绿色或棕色是焊接漆(soldermask)的颜色。这一层是一层绝缘保护层,保护铜线,防止部件焊接到不正确的地方。另一层silkscreen印刷表面(silkscreen)将印在电阻焊层上。文字和符号(大多是白色的)通常印在上面,以表示电路板上零件的位置。silkscreen印刷表面也被称为图标表面(legend)。
印刷电路板经过精心的规划,将铜线刻蚀在零件和电路板上的零件之间,为电子元器件的安装和互连提供主要支持,而电子元件是所有电子产品不可缺少的基本部件。
一种由非导电材料制成的板,其预钻孔通常用于安装芯片和其他电子元件。装配的孔有助于连接电路板表面预定义的金属通道,并在通过PCB后,通过将导电金属电极连接到PCB上形成电路。
4、PCB的简要历史和发展方向
发展简史:在中国,单面印刷电路板(PCB)的发展始于20世纪50年代中期,最初应用于半导体收音机。20世纪60年代,我国的箔涂层基板自行开发,使铜箔蚀刻法成为我国PCB生产的主导工艺,并在20世纪60年代大量生产出单板。小批量生产双面金属化孔印刷,并在少数单位开始开发多层印版。20世纪70年代,图形电镀蚀刻工艺在我国得到普及,但由于各种干扰,印刷电路专用材料和设备跟不上时代,整体生产技术水平落后于国外先进水平。20世纪80年代,在改革开放的批准下,引进了一大批80年代国外先进水平的单面、双面、多层PCB生产线,经过十多年的消化吸收,我国印刷电路板生产技术水平迅速提高。
发展方向:近年来,我国电子产业已成为拉动国内经济增长的主要支柱之一。随着计算机、通信设备、消费电子和汽车工业的迅速发展,PCB行业也取得了快速的发展。随着印刷电路产品的发展,人们对新材料、新技术和新设备提出了更高的要求。在扩大我国印刷电子材料工业产量的同时,要注重性能和质量的提高,印刷电路专用设备行业不再是低水平的模仿,而是向生产自动化、精密化、多功能、现代设备的发展。PCB的生产融合了世界上的高新技术,印刷电路生产技术将采用液体光敏成像、直接电镀、脉冲电镀、叠层多层板等新工艺。
5、PCB及其上游和下游的特点和分类
PCB具有六大特点:高密度、高可靠性、可设计性、可生产性、可装配性和可维护性。
一般来说,电子产品的功能越复杂,回路距离越长,接触越多,需要更多的PCB层,例如高级消费电子产品、信息和通信产品等,软板主要用于笔记本电脑、照相机、汽车仪表等需要弯曲的产品。PCB按层数分类,可分为单板(SSB)、双面板(DSB)和多面板(MLB);按灵活性可分为刚性印刷电路板(RPC)和柔性印刷电路板(FPC)。在工业研究中,根据上述PCB产品的基本分类,将PCB工业分为六大类:单板、双层板、常规多层板、柔性板、HDI(高密度烧结)板、包装基板等。
PCB上游产业包括PCB基板原材料供应商和PCB生产设备供应商,下游产业包括消费类电子产品、计算机及周边产品、汽车和手机产业。按产业链可分为原材料-铜板印刷电路板-电子产品应用。分析如下:
玻璃纤维布:玻璃纤维布是铜层压板的原料之一,由玻璃纤维纱制成,约占铜层压板成本的40%(厚板)和25%(薄板)。玻璃纤维纱由硅砂和窑内的其他原料煅烧成液体,玻璃纤维通过一个极小的合金喷嘴被拉成非常细的玻璃纤维,然后数百根玻璃纤维被扭曲成玻璃纤维纱。
铜箔:铜箔占铜箔成本原材料的最大比例,约占铜板(厚板)和50%(薄板)成本的30%左右,因此铜箔价格上涨是铜箔价格上涨的主要推动力。
铜层压板:以环氧树脂为熔剂,将玻璃纤维布和铜箔压制而成,是PCB的直接原料,经蚀刻、电镀、多层压板后,制成印刷电路板。