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(xiàn)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定設計形成點(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定電路的連接,起中繼傳輸的作用,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)的導電圖形與健位圖形。因為通用絲網(wǎng)漏印方法得到這種圖形,所以我們稱(chēng)這種印制線(xiàn)路板為撓性銀漿印制線(xiàn)路板。而我們去電腦城看到的各種電腦主機板、顯卡、網(wǎng)卡、調制解調器、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(xiàn)路板覆銅簿板材,我們就稱(chēng)它為剛性板。再制成印制線(xiàn)路板,我們就稱(chēng)它為剛性印制線(xiàn)路板。單面有印制線(xiàn)路圖形我們稱(chēng)單面印制線(xiàn)路板,雙面有印制線(xiàn)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(xiàn)路板,我們就稱(chēng)其為雙面板。如果用一塊雙面作內層、二塊單面作外層或二塊雙面作內層、二塊單面作外層的印制線(xiàn)路板,通過(guò)定位系統及絕緣粘結材料交替在一起且導電圖形按設計要求進(jìn)行互連的印制線(xiàn)路板就成為四層、六層印制電路板了,也稱(chēng)為多層印制線(xiàn)路板?，F在已有超過(guò)100層的實(shí)用印制線(xiàn)路板了。

三、PCB的生產(chǎn)過(guò)程

 PCB的生產(chǎn)過(guò)程較為復雜,它涉及的工藝范圍較廣,從簡(jiǎn)單的機械加工到復雜的機械加工,有普通的化學(xué)反應還有光化學(xué)電化學(xué)熱化學(xué)等工藝,計算機輔助設計CAM等多方面的知識。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)程是一種非連續的流水線(xiàn)形式,任何一個(gè)環(huán)節出問(wèn)題都會(huì )造成全線(xiàn)停產(chǎn)或大量報廢的后果,印刷線(xiàn)路板如果報廢是無(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)轉到印刷線(xiàn)路板設備或材料商做銷(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小線(xiàn)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)狀的細小線(xiàn)路了.這些線(xiàn)路被稱(chēng)作導線(xiàn)(conductor
pattern)或稱(chēng)布線(xiàn),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(xiàn)上.在最基本的PCB(單面板)上,零件都集中在其中一面,導線(xiàn)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.因為如此,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,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(xiàn)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(一般叫做擴充槽Slot).在計算機中,像是顯示卡,聲卡或是其它類(lèi)似的界面卡,都是借著(zhù)金手指來(lái)與主機板連接的.

 PCB上的綠色或是棕色,是阻焊漆(solder
mask)的顏色.這層是絕緣的防護層,可以保護銅線(xiàn),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(大多是白色的),以標示出各零件在板子上的位置.絲網(wǎng)印刷面也被稱(chēng)作圖標面(legend).

 印刷電路板將零件與零件之間復雜的電路銅線(xiàn),經(jīng)過(guò)細致整齊的規劃后,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)品不可或缺的基礎零件。

 印刷電路板以不導電材料所制成的平板,在此平板上通常都有設計預鉆孔以安裝芯片和其它電子組件。組件的孔有助于讓預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:我國從五十年代中期開(kāi)始了單面印制板的研制,首先應用于半導體收音機中。六十年代中自力更生地開(kāi)發(fā)了我國的覆箔板基材,使銅箔蝕刻法成為我國PCB生產(chǎn)的主導工藝,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,并在少數幾個(gè)單位開(kāi)始研制多層板。七十年代在國內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)用設備沒(méi)有及時(shí)跟上,整個(gè)生產(chǎn)技術(shù)水平落后于國外先進(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)了大量具有國外八十年代先進(jìn)水平的單面、雙面、多層印制板生產(chǎn)線(xiàn),而且經(jīng)過(guò)十多年消化、吸收較快地提高了我國印制電路生產(chǎn)技術(shù)水平。

 發(fā)展方向:近幾年中國電子工業(yè)已經(jīng)成為拉動(dòng)國內經(jīng)濟增長(cháng)的主要支柱之一,隨著(zhù)計算機、通信設備、消費電子和汽車(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(zhù)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)和新的設備。我國印制電器材料工業(yè)在擴大產(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、現代化設備發(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,可設計性,可生產(chǎn)性,可組裝性和可維護性六個(gè)方面。

 一般而言,電子產(chǎn)品功能越復雜、回路距離越長(cháng)、接點(diǎn)腳數越多,PCB所需層數亦越多,如高階消費性電子、信息及通訊產(chǎn)品等;而軟板主要應用于需要彎繞的產(chǎn)品中:如筆記型計算機、照相機、汽車(chē)儀表等。PCB分類(lèi)按照層數來(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)細分為單面板、雙面板、常規多層板、柔性板、HDI(高密度燒結)板、封裝基板等六個(gè)主要細分產(chǎn)業(yè)。

 PCB上游產(chǎn)業(yè)包括PCB基材板原材料供應商和PCB生產(chǎn)設備供應商,下游產(chǎn)業(yè)包括消費類(lèi)電子,電腦及周邊產(chǎn)品,汽車(chē)業(yè)和手機行業(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。

 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。