印刷电路板是什么?

核心提示印刷电路板是电子产品的重要部件之一。小到电子手表,大到探测海洋、宇宙的电子产品,只要存在电子元器件,它们之间的电气互连就要使用印制电路板。随着电子技术的发展,电子产品的功能、结构变得越来越复杂,元件布局、互连布线都不能像以往那样随便,否则检

印刷电路板是电子产品的重要部件之一。小到电子手表,大到探测海洋、宇宙的电子产品,只要存在电子元器件,它们之间的电气互连就要使用印制电路板。

随着电子技术的发展,电子产品的功能、结构变得越来越复杂,元件布局、互连布线都不能像以往那样随便,否则检查起来就会眼花缭乱。因此,就在一块板子上钉上铆钉和接线柱作连接点,用导线把元器件跟接点连接起来,在板的一面布线,一面装元件,这就是最原始的电路板。

单面敷铜板的发明,成为电路板设计与制作新时代的标志,先在敷铜板上用模板印刷防腐蚀膜图,然后腐蚀刻线,这种技术就像在纸上印刷那么简便,“印刷电路板”因此得名。

1 印刷电路板的结构和种类

1)敷铜板的结构

印刷电路板的母材是敷铜板。敷铜板是在绝缘的基板上,敷以电解铜箔,再经热压而成。

绝缘基板的材料有酚醛纸层压板、环氧酚醛玻璃布层压板、环氧玻璃布和聚四氟乙烯玻璃布层压板等,一般厚度为0.1mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm、3.0mm等。

国产电路板的铜箔厚度为35μm。国外开始使用18μm、10μm和5μm等超薄铜箔。铜箔薄,加工时刻蚀时间短,侧面腐蚀小,易钻孔,还可以节约铜材。

在一定尺寸的敷铜板上,通过专门的工艺,按预定设计印制导线和小孔,就可以制作成可实现元器件之间相互连接和安装的印刷电路板(Print Circuit Board,缩写为PCB)。

2)印刷电路板的种类

(1)单面板:在印刷电路板上只有一面有印制导线的称为单面印刷电路板,简称单面板,如图3-5(a)所示。单面板的结构简单且成本低廉,因此适用于对电气性能要求不高、线路简单的场合。

(2)双面板:双面印刷电路板是两面都有印制导线的电路板,如图3-5(b)所示。由于两面都有印制导线,一般采用金属孔来连接两面的印制导线。双面板的布线密度比单面板高,使用也更方便,适用于对电气性能要求较高的通信设备、计算机、仪器仪表等。

图3-5 单面板和双面板

1—焊锡;2—焊接面;3—焊盘;4—环氧板;5—插针元件;6—元件面;7—铜膜导线

(3)多面板:多面板是在绝缘基板上制成三层以上印制导线的印刷电路板,它由几层较薄的单面或双面板叠合压制而成。多层电路板的内部设置有电源层、内部接地层和中间布线层。为了将夹在中间的印制导线引出,安装元件的孔要进行金属化处理,使之与中间各层沟通。随着电子技术的迅速发展,在电路很复杂且对电路板要求严格时,单面板和双面板就无法实现理想的布线,这时,就必须采用多面板。

2 印刷电路板的常用术语

如图3-6所示,印刷电路板的常用术语如下:

图3-6 印刷电路板的常用术语

1—安装孔;2—丝印层;3—焊盘;4—过孔;5—印制导线

元件面——大多数元件都安装在其上的那一面。

焊接面——与元件面相对的另一面。

元件封装——实际元件焊接到印制电路板时的外观与引脚位置(焊点位置)。元件封装在印制电路板的设计中扮演着主要角色,因为各元件在印制电路板上都是以元件封装的形式体现的。不知道元件的封装,就无法进行电路板的设计。

焊盘——用于连接印制导线和焊接元件,由安装孔及其周围的铜箔组成。

印制导线——一个焊点到另一个焊点的连线。导线宽度不同,通过的电流是不一样的。信号线一般都设计得较细,而电源线和公共地线都设计得较宽。

安全距离——导线与导线之间、导线与焊点之间、焊点与焊点之间所保持的绝缘间距。

金属化孔——也称为过孔,是孔壁沉积有金属的孔,主要用于层间导电图形的电气连接。

助焊(层)膜——助焊(层)膜是涂于焊盘上的用于提高可焊性能的合金层(膜)。

阻焊(层)膜——为了使制成的板子适应波峰焊等焊接形式,要求板子上没有焊盘处的铜箔不能粘锡,在焊盘外的各部位涂覆一层绿色阻焊剂。阻焊剂是一种耐高温涂料,除了焊盘和元器件的安装孔外,印制电路板的其他部位均在阻焊层之下。

丝印层——是印制在元件面上的一种不导电的图形,代表一些元器件的符号和标号,用于标注元器件的安装位置,一般通过丝印的方法,将绝缘的白色涂料印制在元件面上。

印制板(PCB)的主要材料是覆铜板,而覆铜板(敷铜板)是由基板,铜箔和粘合剂构成的。基板是由高分子合成树脂和增强材料组成的绝缘层板,在基板的表面覆盖着一层导电率较高,焊接性良好的纯铜箔,常用厚度1盎司(ounce,简称oz,既是重量单位,又是长度单位。长度单位时1oz代表PCB的铜箔厚度约为36um),铜箔覆盖在基板一面的覆铜板称为单面覆铜板,基板的两面均覆盖铜箔的覆铜板称双面覆铜板,铜箔能否牢固的覆盖在基板上,则由粘合剂来完成,铜箔背面经过粗化和耐热处理,从而保证其结合力,粗化的方式有镀黄铜(土**),镀锌(灰色),镀镍(赤灰色);依据其处理的粗糙度分为高粗糙度和低粗糙度。

常用覆铜板的厚度有1.0mm,1.6mm,2.0mm三种,覆铜板的种类也较多。按绝缘材料不同可分为纸基板,玻璃布基板和合成纤维板;按粘合剂树脂不同又分为酚醛,环氧,聚酯和聚四氟乙烯等。

国内常用覆铜板的结构及特点:

1.覆铜箔酚醛纸层压板(是由绝缘浸渍或棉纤浸渍纸浸渍以酚醛树脂经热压而成的层压制品,两表面胶纸可附以单张无碱玻璃浸胶布,其一面敷以铜箔。主要用作无线电设备中的印制线路板。)

2.覆铜箔酚醛玻璃布层压板(是用无碱玻璃布浸以环氧酚醛树脂经热压而成的层压制品,其一面或双面敷以铜箔,具有质轻、电气和力学性能良好、加工方便等优点。其板面成淡**,若用二氰二胺作固化剂,则板面呈淡绿色,具有良好的透明度。主要在工作温度和工作频率较高的无线电设备中用作印制电路板。)

3.覆铜箔聚四氟乙烯层压板(是以聚四氟乙烯板为基板,敷以铜箔经热压而成的一种覆铜板。主要用于高频和超高频线路中作印制板用。)

4.覆铜箔环氧玻璃布层压板(是孔金属化印制板常用的材料。)

5.软性聚酯覆铜薄膜(是用聚酯薄膜与铜热压而成的带状材料,在应用中将它卷曲成螺旋状放在设备内部,为了加固和防潮,常以环氧树脂将它灌注成一个整体。主要用作柔性印制电路板和印制电缆,可作为接插件的过渡线。)

目前,市场上供应的覆铜板,从基材考虑,主要可分为以下几类:纸基板、玻纤布基板、合成纤维布基板、无纺布基板,复合基板。

覆铜板常见的名称定义:FR-1---酚醛棉纸,这基材通称电木板(相比FR-2有较高经济性);

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? FR-2---酚醛棉纸;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? FR-3---棉纸、环氧树脂

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? FR-4---玻璃布、环氧树脂

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? FR-5---玻璃布,环氧树脂

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? FR-6---毛面玻璃、聚酯

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? G-10---玻璃布、环氧树脂

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? CEM-1---棉纸、环氧树脂(阻燃)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? CEM-2---绵纸、环氧树脂(非阻燃)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? CEM-3---玻璃布,环氧树脂

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? CEM-4---玻璃布、环氧树脂

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? CEM-5---玻璃布、多元酯

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? AIN---氮化铝

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? SIC---碳化硅

 
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