PCB是什么?你真的足夠了解PCB嗎?
在電子行業(yè)有一個(gè)關(guān)鍵的部件叫做PCB(printed circuit board,印刷電路板)。這是一個(gè)太基礎(chǔ)的部件,導(dǎo)致很多人都很難解釋到底PCB是什么。這篇文章將會(huì)詳細(xì)解釋PCB的構(gòu)成,以及在PCB的領(lǐng)域里面常用的一些術(shù)語(yǔ)。
在接下來(lái)的幾頁(yè)里面,我們將討論P(yáng)CB的組成,包括一些術(shù)語(yǔ),簡(jiǎn)要的組裝方法,以及簡(jiǎn)介PCB的設(shè)計(jì)過(guò)程。
PCB(Printed circuit board)是一個(gè)最普遍的叫法,也可以叫做“printed wiring boards” 或者 “printed wiring cards”。在PCB出現(xiàn)之前,電路是通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)的接線組成的。這種方法的可靠性很低,因?yàn)殡S著電路的老化,線路的破裂會(huì)導(dǎo)致線路節(jié)點(diǎn)的斷路或者短路。
繞線技術(shù)是電路技術(shù)的一個(gè)重大進(jìn)步,這種方法通過(guò)將小口徑線材繞在連接點(diǎn)的柱子上,提升了線路的耐久性以及可更換性。
當(dāng)電子行業(yè)從真空管、繼電器發(fā)展到硅半導(dǎo)體以及集成電路的時(shí)候,電子元器件的尺寸和價(jià)格也在下降。電子產(chǎn)品越來(lái)越頻繁的出現(xiàn)在了消費(fèi)領(lǐng)域,促使廠商去尋找更小以及性價(jià)比更高的方案。于是,PCB誕生了。
ComposiTIon(組成)
PCB看上去像多層蛋糕或者千層面--制作中將不同的材料的層,通過(guò)熱量和粘合劑壓制到一起。
從中間層開始吧。
FR4
PCB的基材一般都是玻璃纖維。大多數(shù)情況下,PCB的玻璃纖維基材一般就指“FR4”這種材料。“FR4”這種固體材料給予了PCB硬度和厚度。除了FR4這種基材外,還有柔性高溫塑料(聚酰亞胺或類似)上生產(chǎn)的柔性電路板等等。
你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)有不同厚度的PCB;然而 SparkFun的產(chǎn)品的厚度大部分都是1.6mm(0.063’‘)。有一些產(chǎn)品也采用了其它厚度,比如 LilyPad、Arudino Pro Micro boards采用了0.8mm的板厚。
廉價(jià)的PCB和洞洞板(見(jiàn)上圖)是由環(huán)氧樹脂或酚這樣的材料制成,缺乏 FR4那種耐用性,但是卻便宜很多。當(dāng)在這種板子上焊接?xùn)|西時(shí),將會(huì)聞到很大的異味。這種類型的基材,常常被用在很低端的消費(fèi)品里面。酚類物質(zhì)具有較低的熱分解溫度,焊接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致其分解碳化,并且散發(fā)出難聞的味道。
Copper
接下來(lái)介紹是很薄的銅箔層,生產(chǎn)中通過(guò)熱量以及黏合劑將其壓制倒基材上面。在雙面板上,銅箔會(huì)壓制到基材的正反兩面。在一些低成本的場(chǎng)合,可能只會(huì)在基材的一面壓制銅箔。當(dāng)我們提及到”雙面板“或者”兩層板“的時(shí)候,指的是我們的千層面上有兩層銅箔。當(dāng)然,不同的PCB設(shè)計(jì)中,銅箔層的數(shù)量可能是1層這么少,或者比16層還多。
銅層的厚度種類比較多,而且是用重量做單位的,一般采用銅均勻的覆蓋一平方英尺的重量(盎司oz)來(lái)表示。大部分PCB的銅厚是1oz,但是有一些大功率的PCB可能會(huì)用到2oz或者3oz的銅厚。將盎司(oz)每平方英尺換算一下,大概是 35um或者1.4mil的銅厚。
Soldermask(阻焊)
在銅層上面的是阻焊層。這一層讓PCB看起來(lái)是綠色的(或者是SparkFun的紅色)。阻焊層覆蓋住銅層上面的走線,防止PCB上的走線和其他的金屬、焊錫或者其它的導(dǎo)電物體接觸導(dǎo)致短路。阻焊層的存在,使大家可以在正確的地方進(jìn)行焊接 ,并且防止了焊錫搭橋。
在上圖這個(gè)例子里,我們可以看到阻焊覆蓋了PCB的大部分(包括走線),但是露出了銀色的孔環(huán)以及SMD焊盤,以方便焊接。
一般來(lái)說(shuō),阻焊都是綠色的,但幾乎所有的顏色可以用來(lái)做阻焊。SparkFun的板卡大部分是紅色的,但是IOIO板卡用了白色,LilyPad板卡是紫色的。
Silkscreen(絲印)
在阻焊層上面,是白色的絲印層。在PCB的絲印層上印有字母、數(shù)字以及符號(hào),這樣可以方便組裝以及指導(dǎo)大家更好地理解板卡的設(shè)計(jì)。我們經(jīng)常會(huì)用絲印層的符號(hào)標(biāo)示某些管腳或者LED的功能等。
絲印層是最最常見(jiàn)的顏色是白色,同樣,絲印層幾乎可以做成任何顏色。黑色,灰色,紅色甚至是黃色的絲印層并不少見(jiàn)。然而,很少見(jiàn)到單個(gè)板卡上有多種絲印層顏色。
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