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PCB概念

PCB線路板,就是我們所說的印刷電路板,又稱印制電路板,印刷線路板,英文縮寫PCB(Printed circuit board)或寫PWB(Printed wire board),是最重要的電子部件,是電子元件的支撐體,是電子元器件線路連接的提供者。傳統的電路板,采用印刷蝕刻阻劑的工法,做出電路的線路及圖面,因此被稱為印刷電路板或印刷線路板。由于電子產品不斷微小化跟精細化,目前大多數的電路板都是采用貼附蝕刻阻劑(壓膜或涂布),經過曝光顯影后,再以蝕刻做出電路板。

PCB線路板

圖為沉金綠油電路板

PCB基本組成

目前的電路板,主要由以下組成

線路與圖面(Pattern):線路是做為原件之間導通的工具,在設計上會另外設計大銅面作為接地及電源層。線路與圖面是同時做出的。

介電層(Dielectric):用來保持線路及各層之間的絕緣性,俗稱為基材。

孔(Through hole / via):導通孔可使兩層次以上的線路彼此導通,較大的導通孔則做為零件插件用,另外有非導通孔(nPTH)通常用來作為表面貼裝定位,組裝時固定螺絲用。

防焊油墨(Solder resistant /Solder Mask) :并非全部的銅面都要吃錫上零件,因此非吃錫的區域,會印一層隔絕銅面吃錫的物質(通常為環氧樹脂),避免非吃錫的線路間短路。根據不同的工藝,分為綠油、紅油、藍油。

絲印(Legend /Marking/Silk screen):此為非必要之構成,主要的功能是在電路板上標注各零件的名稱、位置框,方便組裝后維修及辨識用。

表面處理(Surface Finish):由于銅面在一般環境中,很容易氧化,導致無法上錫(焊錫性不良),因此會在要吃錫的銅面上進行保護。保護的方式有噴錫(HASL),化金(ENIG),化銀(Immersion Silver),化錫(Immersion Tin),有機保焊劑(OSP),方法各有優缺點,統稱為表面處理。

PCB制作

積層法

積層法是制作多層印刷電路板的方法之一。是在制作內層后才包上外層,再把外層以減去法或加成法所處理。不斷重復積層法的動作,可以得到再多層的多層印刷電路板則為順序積層法。

內層制作

積層編成(即黏合不同的層數的動作)

積層完成(減去法的外層含金屬箔膜;加成法)

鉆孔

減去法

Panel電鍍法

全塊PCB電鍍

在表面要保留的地方加上阻絕層(resist,防以被蝕刻)

蝕刻

去除阻絕層

Pattern電鍍法

在表面不要保留的地方加上阻絕層

電鍍所需表面至一定厚度

去除阻絕層

蝕刻至不需要的金屬箔膜消失

加成法

令表面粗糙化

完全加成法(full-additive)

在不要導體的地方加上阻絕層

以無電解銅組成線路

部分加成法(semi-additive)

以無電解銅覆蓋整塊PCB

在不要導體的地方加上阻絕層

電解鍍銅

去除阻絕層

蝕刻至原在阻絕層下無電解銅消失

增層法

增層法是制作多層印刷電路板的方法之一,顧名思義是把印刷電路板一層一層的加上。每加上一層就處理至所需的形狀。

ALIVH

ALIVH(Any Layer Interstitial Via Hole,Any Layer IVA)是日本松下電器開發的增層技術。這是使用芳香族聚酰胺(Aramid)纖維布料為基材。

把纖維布料浸在環氧樹脂成為“黏合片”(prepreg)

雷射鉆孔

鉆孔中填滿導電膏

在外層黏上銅箔

銅箔上以蝕刻的方法制作線路圖案

把完成第二步驟的半成品黏上在銅箔上

積層編成

再不停重復第五至七的步驟,直至完成

B2it

B2it(Buried Bump Interconnection Technology)是東芝開發的增層技術。

先制作一塊雙面板或多層板

在銅箔上印刷圓錐銀膏

放黏合片在銀膏上,并使銀膏貫穿黏合片

把上一步的黏合片黏在第一步的板上

以蝕刻的方法把黏合片的銅箔制成線路圖案

再不停重復第二至四的步驟,直至完成

pcb線路板設計

印制電路板的設計是以電路原理圖為藍本,實現電路使用者所需要的功能。印刷電路板的設計主要指版圖設計,需要內部電子元件、金屬連線、通孔和外部連接的布局、電磁保護、熱耗散、串音等各種因素。優秀的線路設計可以節約生產成本,達到良好的電路性能和散熱性能。簡單的版圖設計可以用手工實現,但復雜的線路設計一般也需要借助計算機輔助設計(CAD)實現,而著名的設計軟件有OrCAD、Pads (也即PowerPCB)、Altium designer (也即Protel)、FreePCB、CAM350等。

電路板主要分類

電路板分類根據板面及板層數量為以下三種:

單面板

Single-Sided Boards

我們剛剛提到過,在最基本的PCB上,零件集中在其中一面,導線則集中在另一面上。因為導線只出現在其中一面,所以我們就稱這種PCB叫作單面板(Single-sided)。因為單面板在設計線路上有許多嚴格的限制(因為只有一面,布線間不能交*而必須繞獨自的路徑),所以只有早期的電路才使用這類的板子。

雙面板

Double-Sided Boards

這種電路板的兩面都有布線。不過要用上兩面的導線,必須要在兩面間有適當的電路連接才行。這種電路間的「橋梁」叫做導孔(via)。導孔是在PCB上,充滿或涂上金屬的小洞,它可以與兩面的導線相連接。因為雙面板的面積比單面板大了一倍,而且因為布線可以互相交錯(可以繞到另一面),它更適合用在比單面板更復雜的電路上。

多層板

【多層板】在較復雜的應用需求時,電路可以被布置成多層的結構并壓合在一起,并在層間布建通孔電路連通各層電路。

運用領域、產業發展

產品廣泛應用于通信、航空、汽車、軍用、電力、醫療、工控、機電、電腦等各項領域。目前,中國已成為電子產品制造大國,使得全球PCB產能也在向中國轉移,不僅內資PCB制造企業加速擴大產能,外資企業也同時加速向中國轉移、新增產能,國內PCB行業投資始終火熱。

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