一、印刷電路板(Printed circuit board,PCB)

 PCB是印刷電路板(即Printed Circuit Board)的簡稱。又稱印制電路板、印刷線路板,由于它是采用電子印刷術制作的,故被稱為“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間連接及印制元件的印制板。該產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,是電子產品的關鍵電子互連件,有“電子產品之母”之稱。PCB作為電子零件裝載的基板和關鍵互連件,任何電子設備或產品均需配備。

二、PCB的制造原理

 我們打開通用電腦的健盤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。因為通用絲網漏印方法得到這種圖形,所以我們稱這種印制線路板為撓性銀漿印制線路板。而我們去電腦城看到的各種電腦主機板、顯卡、網卡、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),預浸酚醛或環氧樹脂,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,我們就稱它為剛性板。再制成印制線路板,我們就稱它為剛性印制線路板。單面有印制線路圖形我們稱單面印制線路板,雙面有印制線路圖形,再通過孔的金屬化進行雙面互連形成的印制線路板,我們就稱其為雙面板。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路板,通過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行互連的印制線路板就成為四層、六層印制電路板了,也稱為多層印制線路板。現在已有超過100層的實用印制線路板了。

三、PCB的生產過程

 PCB的生產過程較為復雜,它涉及的工藝范圍較廣,從簡單的機械加工到復雜的機械加工,有普通的化學反應還有光化學電化學熱化學等工藝,計算機輔助設計CAM等多方面的知識。而且在生產過程中工藝問題很多而且會時時遇見新的問題而部分問題在沒有查清原因問題就消失了,由于其生產過程是一種非連續的流水線形式,任何一個環節出問題都會造成全線停產或大量報廢的后果,印刷線路板如果報廢是無法回收再利用的,工藝工程師的工作壓力較大,所以許多工程師離開了這個行業轉到印刷線路板設備或材料商做銷售和技術服務方面的工作。

 板子本身的基板是由絕緣隔熱、并不易彎曲的材質所制作成.在表面可以看到的細小線路材料是銅箔,原本銅箔是覆蓋在整個板子上的,而在制造過程中部份被蝕刻處理掉,留下來的部份就變成網狀的細小線路了.這些線路被稱作導線(conductor
pattern)或稱布線,并用來提供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,導線則都集中在另一面.這么一來我們就需要在板子上打洞,這樣接腳才能穿過板子到另一面,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,那么該零件安裝時會用到插座(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,一般我們都會用到俗稱「金手指」的邊接頭(edge
connector).金手指上包含了許多裸露的銅墊,這些銅墊事實上也是PCB布線的一部份.通常連接時,我們將其中一片PCB上的金手指插進另一片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,聲卡或是其它類似的界面卡,都是借著金手指來與主機板連接的.

 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,也可以防止零件被焊到不正確的地方.在阻焊層上另外會印刷上一層絲網印刷面(silk
screen).通常在這上面會印上文字與符號(大多是白色的),以標示出各零件在板子上的位置.絲網印刷面也被稱作圖標面(legend).

 印刷電路板將零件與零件之間復雜的電路銅線,經過細致整齊的規劃后,蝕刻在一塊板子上,提供電子零組件在安裝與互連時的主要支撐體,是所有電子產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,將電子組件的接腳穿過PCB后,再以導電性的金屬焊條黏附在PCB上而形成電路。

四、PCB的發展簡史與發展方向

 發展簡史:我國從五十年代中期開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發了我國的覆箔板基材,使銅箔蝕刻法成為我國PCB生產的主導工藝,六十年代已能大批量地生產單面板。小批量生產雙面金屬化孔印制,并在少數幾個單位開始研制多層板。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,印制電路專用材料和專用設備沒有及時跟上,整個生產技術水平落后于國外先進水平。到了八十年代由于改革開放政策的批引,不僅引進了大量具有國外八十年代先進水平的單面、雙面、多層印制板生產線,而且經過十多年消化、吸收較快地提高了我國印制電路生產技術水平。

 發展方向:近幾年中國電子工業已經成為拉動國內經濟增長的主要支柱之一,隨著計算機、通信設備、消費電子和汽車工業的迅速發展,
PCB產業也獲得了快速發展。而伴隨著印制電路產品發展,就要求有新的材料、新的工藝技術和新的設備。我國印制電器材料工業在擴大產量的同時,更要注重于提高性能和質量;印制電路專用設備工業不再是低水平的仿造,而是向生產自動化、精密度、多功能、現代化設備發展。PCB生產集世界高新科技于一體,印制電路生產技術會采用液態感光成像、直接電鍍、脈沖電鍍、積層多層板等新工藝。

五、PCB的特點和分類以及上下游

 PCB特點有高密度化,高可靠性,可設計性,可生產性,可組裝性和可維護性六個方面。

 一般而言,電子產品功能越復雜、回路距離越長、接點腳數越多,PCB所需層數亦越多,如高階消費性電子、信息及通訊產品等;而軟板主要應用于需要彎繞的產品中:如筆記型計算機、照相機、汽車儀表等。PCB分類按照層數來分,可分為單面板(SSB)、雙面板(DSB)和多層板(MLB);按柔軟度來分,可分為剛性印刷電路板(RPC)和柔性印刷電路板(FPC)。在產業研究中,一般按照上述PCB產品的基本分類,將PCB產業細分為單面板、雙面板、常規多層板、柔性板、HDI(高密度燒結)板、封裝基板等六個主要細分產業。

 PCB上游產業包括PCB基材板原材料供應商和PCB生產設備供應商,下游產業包括消費類電子,電腦及周邊產品,汽車業和手機行業。按產業鏈可以分為原材料-覆銅板-印刷電路板-電子產品應用。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,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。

 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),因此銅箔的漲價是覆銅板漲價的主要驅動力。

 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,是PCB的直接原材料,在經過蝕刻、電鍍、多層板壓合之后制成印刷電路板。