一、印刷電路板(Printed circuit board,PCB)

 PCB是印刷電路板(即Printed Circuit Board)的簡(jiǎn)稱(chēng)。又稱(chēng)印制電路板、印刷線路板,由于它是采用電子印刷術(shù)制作的,故被稱(chēng)為“印刷”電路板。印刷電路板是組裝電子零件用的基板,是在通用基材上按預(yù)定設(shè)計(jì)形成點(diǎn)間連接及印制元件的印制板。該產(chǎn)品的主要功能是使各種電子零組件形成預(yù)定電路的連接,起中繼傳輸?shù)淖饔?是電子產(chǎn)品的關(guān)鍵電子互連件,有“電子產(chǎn)品之母”之稱(chēng)。PCB作為電子零件裝載的基板和關(guān)鍵互連件,任何電子設(shè)備或產(chǎn)品均需配備。

二、PCB的制造原理

 我們打開(kāi)通用電腦的健盤(pán)就能看到一張軟性薄膜(撓性的絕緣基材),印上有銀白色(銀漿)的導(dǎo)電圖形與健位圖形。因?yàn)橥ㄓ媒z網(wǎng)漏印方法得到這種圖形,所以我們稱(chēng)這種印制線路板為撓性銀漿印制線路板。而我們?nèi)ル娔X城看到的各種電腦主機(jī)板、顯卡、網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器、聲卡及家用電器上的印制電路板就不同了。它所用的基材是由紙基(常用于單面)或玻璃布基(常用于雙面及多層),預(yù)浸酚醛或環(huán)氧樹(shù)脂,表層一面或兩面粘上覆銅簿再層壓固化而成。這種線路板覆銅簿板材,我們就稱(chēng)它為剛性板。再制成印制線路板,我們就稱(chēng)它為剛性印制線路板。單面有印制線路圖形我們稱(chēng)單面印制線路板,雙面有印制線路圖形,再通過(guò)孔的金屬化進(jìn)行雙面互連形成的印制線路板,我們就稱(chēng)其為雙面板。如果用一塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層或二塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層的印制線路板,通過(guò)定位系統(tǒng)及絕緣粘結(jié)材料交替在一起且導(dǎo)電圖形按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行互連的印制線路板就成為四層、六層印制電路板了,也稱(chēng)為多層印制線路板。現(xiàn)在已有超過(guò)100層的實(shí)用印制線路板了。

三、PCB的生產(chǎn)過(guò)程

 PCB的生產(chǎn)過(guò)程較為復(fù)雜,它涉及的工藝范圍較廣,從簡(jiǎn)單的機(jī)械加工到復(fù)雜的機(jī)械加工,有普通的化學(xué)反應(yīng)還有光化學(xué)電化學(xué)熱化學(xué)等工藝,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAM等多方面的知識(shí)。而且在生產(chǎn)過(guò)程中工藝問(wèn)題很多而且會(huì)時(shí)時(shí)遇見(jiàn)新的問(wèn)題而部分問(wèn)題在沒(méi)有查清原因問(wèn)題就消失了,由于其生產(chǎn)過(guò)程是一種非連續(xù)的流水線形式,任何一個(gè)環(huán)節(jié)出問(wèn)題都會(huì)造成全線停產(chǎn)或大量報(bào)廢的后果,印刷線路板如果報(bào)廢是無(wú)法回收再利用的,工藝工程師的工作壓力較大,所以許多工程師離開(kāi)了這個(gè)行業(yè)轉(zhuǎn)到印刷線路板設(shè)備或材料商做銷(xiāo)售和技術(shù)服務(wù)方面的工作。

 板子本身的基板是由絕緣隔熱、并不易彎曲的材質(zhì)所制作成.在表面可以看到的細(xì)小線路材料是銅箔,原本銅箔是覆蓋在整個(gè)板子上的,而在制造過(guò)程中部份被蝕刻處理掉,留下來(lái)的部份就變成網(wǎng)狀的細(xì)小線路了.這些線路被稱(chēng)作導(dǎo)線(conductor
pattern)或稱(chēng)布線,并用來(lái)提供PCB上零件的電路連接.

 為了將零件固定在PCB上面,我們將它們的接腳直接焊在布線上.在最基本的PCB(單面板)上,零件都集中在其中一面,導(dǎo)線則都集中在另一面.這么一來(lái)我們就需要在板子上打洞,這樣接腳才能穿過(guò)板子到另一面,所以零件的接腳是焊在另一面上的.因?yàn)槿绱?PCB的正反面分別被稱(chēng)為零件面(Component
Side)與焊接面(Solder Side).

 如果PCB上頭有某些零件,需要在制作完成后也可以拿掉或裝回去,那么該零件安裝時(shí)會(huì)用到插座(Socket).由于插座是直接焊在板子上的,零件可以任意的拆裝.

 如果要將兩塊PCB相互連結(jié),一般我們都會(huì)用到俗稱(chēng)「金手指」的邊接頭(edge
connector).金手指上包含了許多裸露的銅墊,這些銅墊事實(shí)上也是PCB布線的一部份.通常連接時(shí),我們將其中一片PCB上的金手指插進(jìn)另一片PCB上合適的插槽上(一般叫做擴(kuò)充槽Slot).在計(jì)算機(jī)中,像是顯示卡,聲卡或是其它類(lèi)似的界面卡,都是借著金手指來(lái)與主機(jī)板連接的.

 PCB上的綠色或是棕色,是阻焊漆(solder
mask)的顏色.這層是絕緣的防護(hù)層,可以保護(hù)銅線,也可以防止零件被焊到不正確的地方.在阻焊層上另外會(huì)印刷上一層絲網(wǎng)印刷面(silk
screen).通常在這上面會(huì)印上文字與符號(hào)(大多是白色的),以標(biāo)示出各零件在板子上的位置.絲網(wǎng)印刷面也被稱(chēng)作圖標(biāo)面(legend).

 印刷電路板將零件與零件之間復(fù)雜的電路銅線,經(jīng)過(guò)細(xì)致整齊的規(guī)劃后,蝕刻在一塊板子上,提供電子零組件在安裝與互連時(shí)的主要支撐體,是所有電子產(chǎn)品不可或缺的基礎(chǔ)零件。

 印刷電路板以不導(dǎo)電材料所制成的平板,在此平板上通常都有設(shè)計(jì)預(yù)鉆孔以安裝芯片和其它電子組件。組件的孔有助于讓預(yù)先定義在板面上印制之金屬路徑以電子方式連接起來(lái),將電子組件的接腳穿過(guò)PCB后,再以導(dǎo)電性的金屬焊條黏附在PCB上而形成電路。

四、PCB的發(fā)展簡(jiǎn)史與發(fā)展方向

 發(fā)展簡(jiǎn)史:我國(guó)從五十年代中期開(kāi)始了單面印制板的研制,首先應(yīng)用于半導(dǎo)體收音機(jī)中。六十年代中自力更生地開(kāi)發(fā)了我國(guó)的覆箔板基材,使銅箔蝕刻法成為我國(guó)PCB生產(chǎn)的主導(dǎo)工藝,六十年代已能大批量地生產(chǎn)單面板。小批量生產(chǎn)雙面金屬化孔印制,并在少數(shù)幾個(gè)單位開(kāi)始研制多層板。七十年代在國(guó)內(nèi)推廣了圖形電鍍蝕刻法工藝,但由于受到各種干擾,印制電路專(zhuān)用材料和專(zhuān)用設(shè)備沒(méi)有及時(shí)跟上,整個(gè)生產(chǎn)技術(shù)水平落后于國(guó)外先進(jìn)水平。到了八十年代由于改革開(kāi)放政策的批引,不僅引進(jìn)了大量具有國(guó)外八十年代先進(jìn)水平的單面、雙面、多層印制板生產(chǎn)線,而且經(jīng)過(guò)十多年消化、吸收較快地提高了我國(guó)印制電路生產(chǎn)技術(shù)水平。

 發(fā)展方向:近幾年中國(guó)電子工業(yè)已經(jīng)成為拉動(dòng)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主要支柱之一,隨著計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、消費(fèi)電子和汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展,
PCB產(chǎn)業(yè)也獲得了快速發(fā)展。而伴隨著印制電路產(chǎn)品發(fā)展,就要求有新的材料、新的工藝技術(shù)和新的設(shè)備。我國(guó)印制電器材料工業(yè)在擴(kuò)大產(chǎn)量的同時(shí),更要注重于提高性能和質(zhì)量;印制電路專(zhuān)用設(shè)備工業(yè)不再是低水平的仿造,而是向生產(chǎn)自動(dòng)化、精密度、多功能、現(xiàn)代化設(shè)備發(fā)展。PCB生產(chǎn)集世界高新科技于一體,印制電路生產(chǎn)技術(shù)會(huì)采用液態(tài)感光成像、直接電鍍、脈沖電鍍、積層多層板等新工藝。

五、PCB的特點(diǎn)和分類(lèi)以及上下游

 PCB特點(diǎn)有高密度化,高可靠性,可設(shè)計(jì)性,可生產(chǎn)性,可組裝性和可維護(hù)性六個(gè)方面。

 一般而言,電子產(chǎn)品功能越復(fù)雜、回路距離越長(zhǎng)、接點(diǎn)腳數(shù)越多,PCB所需層數(shù)亦越多,如高階消費(fèi)性電子、信息及通訊產(chǎn)品等;而軟板主要應(yīng)用于需要彎繞的產(chǎn)品中:如筆記型計(jì)算機(jī)、照相機(jī)、汽車(chē)儀表等。PCB分類(lèi)按照層數(shù)來(lái)分,可分為單面板(SSB)、雙面板(DSB)和多層板(MLB);按柔軟度來(lái)分,可分為剛性印刷電路板(RPC)和柔性印刷電路板(FPC)。在產(chǎn)業(yè)研究中,一般按照上述PCB產(chǎn)品的基本分類(lèi),將PCB產(chǎn)業(yè)細(xì)分為單面板、雙面板、常規(guī)多層板、柔性板、HDI(高密度燒結(jié))板、封裝基板等六個(gè)主要細(xì)分產(chǎn)業(yè)。

 PCB上游產(chǎn)業(yè)包括PCB基材板原材料供應(yīng)商和PCB生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)商,下游產(chǎn)業(yè)包括消費(fèi)類(lèi)電子,電腦及周邊產(chǎn)品,汽車(chē)業(yè)和手機(jī)行業(yè)。按產(chǎn)業(yè)鏈可以分為原材料-覆銅板-印刷電路板-電子產(chǎn)品應(yīng)用。具體分析如下:

 玻纖布: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)和25%(薄板)。玻纖紗由硅砂等原料在窯中煅燒成液態(tài),通過(guò)極細(xì)小的合金噴嘴拉成極細(xì)玻纖,再將幾百根玻纖纏絞成玻纖紗。

 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)和50%(薄板),因此銅箔的漲價(jià)是覆銅板漲價(jià)的主要驅(qū)動(dòng)力。

 覆銅板:覆銅板是以環(huán)氧樹(shù)脂等為融合劑將玻纖布和銅箔壓合在一起的產(chǎn)物,是PCB的直接原材料,在經(jīng)過(guò)蝕刻、電鍍、多層板壓合之后制成印刷電路板。