PCB電路板是什麼？

PCB目錄

・PCB 是 什麼？

・PCB 起源

・PCB 作用

・PCB 分類

・PCB 結構

PCB ＝ Printed Circuit Board，因為PCB是用一塊基板 + 絕緣 + 銅箔構成的電路基板，然後用印刷與蝕刻的製程製造成電路，所以我們叫它為印刷電路板或電路板。美國和英國也稱它為PWB（Printed Wire Board，印刷線路板或線路板）。

PCB是重要的電子部件，既是PCBA板內電子組件的支撐體，也提供各類電子元件的電路連接。 電路板把需要工作的電容、電阻、電感、IC芯片等所有組件連接成一個整體，所以我們也稱印刷電路板為主板或母板。

幾乎每種電子設備，小到耳機、電池、小算盘、電燈、家電，大到電腦、通信設備、飛機、衛星，汽車、輪船、醫療設備等，只要用到電的產品幾乎都要使用PCB。

PCBA ＝ PCB + Assembly，也就是Printed Circuit Board Assembly。也就是說未貼裝元器件的光板是PCB，而打件或者裝配了各類電子元器件的PCB就是PCBA。

PCB與PCBA

PCB的起源

1925年，美國的Charles Ducas（加成法的鼻祖）在絕緣的基板上印刷出線路圖案，再以電鍍的筦道，成功製成導體作為配線。

1936年，奧地利人保羅·愛斯勒（Paul Eisler）（减成法的鼻祖）首先在收音機裏採用了PCB。

1943年，美國人將PCB科技運用於軍用收音機。

1948年，美國正式認可PCB可用於商業用途。

20世紀50年代，由於CCL的和層壓板的粘合强度和耐焊性問題得到解决，效能穩定可靠，實現了工業化大生產，銅箔蝕刻法成為PCB製造技術的主流，Printed Circuit Board才開始被廣泛運用，如今PCB在電子工業中已佔據絕對統治地位。 開始生產單面板。

20世紀50年代，開始生產單面PCB。

20世紀60年代，實現了孔金屬化雙面PCB實現了大規模生產。

20世紀70年代，多層PCB迅速發展，並不斷向高精度、高密度、細線小孔、高可靠性、低成本和自動化連續生產方向發展。

20世紀80年代，表面裝貼科技（SMT）逐漸替代插裝式PCB，成為生產主流。 超高多層PCB與高密度互聯HDI 電路板迅速發展。

20世紀90年代，封裝技術進一步從扁平封裝（QFP）向球珊陣列封裝（BGA）發展，PCB開始往更小的線路發展。

進入21世紀後，高密度的BGA、晶片級封裝以及有機層壓板資料為PCB基板的IC封裝基板得到迅猛發展。

PCB從單層PCB發展到雙面PCB、多層PCB、撓性PCB、軟硬結合板－剛撓結合PCB、金屬PCB、陶瓷PCB等。 並且仍舊保持著各自的發展趨勢。 由於不斷地高密度、高精度、細孔徑、細導線、小間距、高可靠性、多層化、高速傳輸、輕質量、薄型化方向發展，不斷縮小體積、降低成本、提高效能。 同時在生產方面，向提高生產率，降低成本，減少污染，適應多品種、小批量生產方向發展。 使得PCB電路板在未來電子設備的發展工程中，仍然保持著强大的生命力。

PCB的作用

在電路板出現之前，電子元器件之間的互連都是通過電線直接連接而組成完整線路的。 PCB為固定和組裝集成電路等各種電子元件提供機械支撐。 在集成電路等各種電子元件之間實現佈線和電力連接（訊號傳輸）或電力絕緣。 提供所需的電力特性，如特性阻抗。

電子設備採用PCB後，由於同類Printed Circuit Board的一致性，從而避免了人工接線的差錯，並可實現電子元器件自動插裝或貼裝、自動焊錫、自動檢測，保證了電子設備的質量，提高了勞動生產率、降低了成本，並便於維修。

電路板可以提供集成電路等各種電子元器件固定、裝配的機械支撐，完成集成電路等各種電子元器件之間的佈線和電力連接或電絕緣，提供所要求的電力特性，如特性阻抗等，可為自動錫焊提供阻焊圖形，為元器件插裝、檢查、維修提供識別字元和圖形。

PCB能够代替複雜的佈線，幫助實現電路各元件之間的電力連接。 這個作用不僅簡化了電子產品的裝配以及焊接工作。 還能够有效的减少傳統管道接線工作量，減輕工人勞動強度。

PCB縮小了整機的體積，並且降低產品的成本。 有效的提高了電子設備的質量以及可靠性。 PCB還可以實現標準化的實際管道，實現生產機械化以及自動化。

PCB的分類

1、按PCB的應用分類

民用PCB（消費類）：玩具、照相機、電視機、音響設備、手機、電燈、家電、等使用的PCB。

工業用PCB（裝備類）：安防、汽車、電腦、通信機、儀器、儀錶、工業控制器等使用的PCB。

軍用PCB：航天、太空、雷達、軍艦、軍用通訊設備等使用的PCB。

2、按PCB基板材質分類

紙基PCB：酚醛紙基PCB、環氧紙基PCB等。

玻璃布基PCB：環氧玻璃布基PCB、聚四氟乙烯玻璃布基PCB等。

合成纖維PCB：環氧合成纖維PCB等。

有機薄膜基材PCB：尼龍薄膜PCB等。

陶瓷基板PCB。

金屬芯基PCB，如鐵基板，鋁基板，銅基板。

碳氫化合物PCB。

陶瓷粉末PCB。

PTFE，Teflon、特氟隆、聚四氟乙烯PCB。

3、按PCB結構分類

按結構可分為剛性PCB、柔性PCB和剛柔結合板。

剛性PCB、柔性PCB和剛柔結合板

4、按PCB層數分類

按層數可分為單面板、雙面板、多層板和HDI板（高密度互連板）。

單面板 －1層板

單面板指只在電路板的其中一個面（焊接面）上進行佈線，而所有元器件以及元器件標號和文字標注等都在另一個面（元器件面）上放置的印刷電路板。

單面板最大的特點是價格低廉，制造技術簡單。 但是由於只能在一個面上進行佈線，佈線比較困難，容易出現布不通的情况，所以只適用於一些比較簡單的電路。

雙面板－雙層PCB

雙面板在絕緣板兩面進行佈線，其中一面作為頂層，另一面作為底層。 頂層和底層通過過孔進行電力連接。

通常，雙層PCB上的元器件被放置在頂層。 但是，有時為了縮小電路板體積，也可以在兩層都放元器件。 雙層板的特點是價格適中、佈線容易，是現時常規PCB中比較常用的類型。

多層PCB電路板

兩層以上的PCB統稱為多層電路板。多層板除了PCB的項層和底層有電路布線，在內層還有電路走線。目前常用的多層PCB通常是4層-20層以內。

HDI 電路板

HDI是高密度互聯的意思，HDI 電路板是指採用微盲也與埋孔技術的一種線路分佈密度比較高的PCB。目前手機主板使用的PCB幾乎為HDI 電路板。

PCB的結構

PCB電路板主要由覆銅板（Copper Clad Laminates，CCL）、半固化片（Prepreg，PP片）、銅箔（Copper Foil）、阻焊層（又稱阻焊膜）（Solder Mask）、字符層組成。 同時，為了保護走電路板的銅線裸露在外的銅箔，保證焊接效果，還需要對PCB進行表面處理，防止銅箔氧化。

覆銅板

覆銅箔層壓板（CCL），簡稱覆銅箔板或覆銅板，覆銅板是以環氧樹脂等為融合劑將玻纖布和銅箔壓合在一起的產物。覆銅板是製造PCB的基礎材料，是由介電層（樹脂、玻璃纖維）及高純度的導體（銅箔）二者所構成的複合材料。

直到1960年才有專業製造廠以甲醛樹脂銅箔為基材製作單面PCB，並將其投入電唱機、答錄機、錄影機等市場，之後因雙面貫孔鍍銅製造技術興起，於是耐熱、尺寸安定的環氧玻璃基板大量被應用至今。 現在用得比較多的有FR4、FR1、CEM3、陶瓷板和鐵氟龍板等。

現時，應用最廣泛的採用蝕刻法制成的PCB是在覆銅箔板上有選擇地進行蝕刻，得到所需的線路圖形。 覆銅箔板在整個PCB板上主要提供導電、絕緣和支撐三個方面的功能。 PCB的效能、質量和製造成本，在很大程度上取決於覆銅箔板。

玻纖布是覆銅板的原材料之一，由玻纖紗紡織而成，約占覆銅板成本的40%（厚板）或25%（薄板）。 玻纖紗由矽砂等原料在窑中煆燒成液態，通過極細小的合金噴嘴拉成極細玻纖，再將幾百根玻纖纏絞成玻纖紗。 窑的建設投資巨大，一般需上億資金，且一旦點火就必須24小時不間斷生產，進入退出成本巨大。

半固化片（Prepreg）

半固化片又稱PP片，是多層板生產中的主要資料之一，主要由樹脂和增强資料組成，增强資料分為玻璃纖維布（簡稱玻璃布）、紙基和複合材料等幾種類型。

製作多層PCB所使用的半固化片（黏結片）大多採用玻璃布作為增强資料。 將經過處理的玻璃布浸漬上樹脂膠液，再經熱處理預烘製成的薄片資料被稱為半固化片。 半固化片在加熱加壓下會軟化，冷卻後會固化。

由於玻璃布在經向、緯向組織長度的紗股數不同，在剪切時需注意半固化片的經緯向，一般選取經向（玻璃布捲曲的方向）為生產板的短邊方向，緯向為生產板的長邊方向，以確保板面的平整，防止生產板受熱後扭曲變形。

PCB的結構

銅箔-電路層

銅箔是沉澱於電路板基底層上的一層薄的、連續的金屬箔，它作為PCB印刷電路板的導電體，容易被黏合在絕緣層上，經蝕刻後形成電路圖樣。

常見工業用銅箔可分為壓延銅箔（RA銅箔）與電解銅箔（ED銅箔）兩大類。

壓延銅箔具有較好的延展性等特性，是早期軟板制程所使用的銅箔。

電解銅箔則具有製造成本較壓延銅箔低的優勢。

銅箔：銅箔是占覆銅板成本比重最大的原材料，約占覆銅板成本的30%（厚板）或50%（薄板），囙此銅的漲價是覆銅板漲價的主要驅動力。

阻焊層

阻焊層是指PCB上有阻焊油墨的部分。

阻焊油墨通常是綠色的，有少數採用紅色、黑色和藍色等，所以在PCB行業常把阻焊油墨稱為綠油或綠漆，阻焊層是PCB的永久性保護層，能起到防潮、防腐蝕、防黴和機械擦傷等作用，同時也可以防止零件被焊到不正確的地方。

字符層

字符即文字層，在電路板印刷的阻焊層上面一層，可以沒有，一般用於注釋。

通常，為了方便PCBA的安裝和維修等，在PCB板的上下表面上印刷所需要的標誌圖案和文字代號等，例如，元器件標號和標稱值、元器件外廓形狀和廠家標誌、生產日期等。

PCB表面處理

這裡所說的“表面”是指PCB上為電子元器件或其他系統與PCB上的電路之間提供電力連接的連接點，如焊盤或接觸式連接的連接點。 裸銅本身的可焊性很好，但是暴露在空氣中很容易被氧化，而且容易受到污染，所以要在裸銅的表面覆蓋一層保護膜。

常見的PCB表面處理工藝有有鉛噴錫、無鉛噴錫、有機塗覆（Organic Solderability Preservatives，OSP）、沉金ENIG、沉銀、沉錫和鍍金手指等，隨著環保法規的不斷完善，有鉛噴錫工藝已經逐漸被禁用，目前PCB製造商生產的電路板幾乎都是符合RoHS製程，有部分印刷電路板符合無鹵PCB製程。

以上我們說明了什麼是PCB？ 電子產品採用PCB後，由於PCB的一致性，可以避免人工佈線的錯誤，實現電子部品的自動插入或安裝、自動焊接和自動檢測，從而保證電子產品的質量，提高勞動生產率，降低成本，便於維護。因此PCB已經成為現今電子產品中不可少的部品。